Etude de flexion des tuyauteries, effets thermiques

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CHAPITRE 3 : ETUDE DE FLEXIBILITE
3.1 EFFETS THERMIQUES
3.1.1 GENERALITES
Une tuyauterie soumise à une augmentation de température se dilate, soumise à une diminution de température, elle se contracte. Cette modification de longueur est caractérisée par le coefficient de dilatation ( ou de contraction ) linéaire qui s’exprime en mm/m°C. Il diffère selon la matière constituant le tube en fonction de la température ( Voir tableau 3-28 ).


Une tuyauterie étant pratiquement réalisée entre points fixes ( supports fixes, appareils, machines,).

Cela a pour conséquence que l'expansion ( ou la contraction ) thermique de la tuyauterie est entravée et qu'elle exerce des poussées ( réactions d'ancrage ) sur les appareils auxquels cette tuyauterie est raccordée. Cette tuyauterie sera dés lors, soumise à des contraintes internes ( contraintes de bridage ).

La flexibilité d'une tuyauterie ( souplesse ) est son aptitude à se déformer sans provoquer d'efforts exagérés. L'inverse de la flexibilité est la raideur.

Pour rappel, nous avons vu au §2.2.2 ( Fig 3-27 ) qu'une tuyauterie dn 150 placée entre deux ancrages et soumise à une température de 150°C provoque un effort N = 176066 daN. Cet effort très élevé est capable de briser l'ancrage ou la tuyauterie qui est soumise au phénomène de flambage ( Fig 3-97 ) .

Soit Lfl = L/2 = 6/2 = 3m => 300 cm

Rayon de giration ρ = 5,793 cm

≈ 52 => φFl = 0,787 ( Tables de la NBN )

Sn ( section nette ) = 5278 x 0,787 ≈ 4154 mm²

σc =
= 42,39 daN/mm² alors que la charge de rupture pour un acier carbone utilisé ici n'est que de 37 daN/mm².

Remarque : La méthode de Carlier pour les tuyauteries en L inégales, telles que représentées à la Fig 3-96 avec h = 3,73 m ; L = 6 m et un Δt =150°C,

c'est-à-dire avec des branches flexibles nous donne en fonction de cette théorie, très importante, telle que nous allons la développer au § 3.3.3 : σ = 5,5 daN/mm² < 8.

Une tuyauterie doit donc être suffisamment flexible pour que :

- Les réactions au droit des appareils qu'elle raccorde, restent admissibles ( voir les indications fournies par le fabricant de l'appareil ).

- Les contraintes, dont elle est le siège, restent admissibles en tous points.

- Les moments au droit des brides éventuelles ne risquent pas de compromettre leur étanchéité.
 
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