3.6 REACTIONS SUR LES ANCRAGES
Le respect des règles précédentes permet de s'assurer qu'aucune fissuration n'apparaîtra dans la tuyauterie en service. Cette condition n'est cependant pas suffisante à elle seule, pour garantir le bon fonctionnement du système, il faudra encore s'assurer que les efforts exercés par les tuyauteries sur les appareils sur lesquelles elles sont ancrées ne pourront provoquer des déformations pouvant compromettre la bonne marche des appareils tels que turbine, compresseur, réservoirs, .... ). Il y a donc lieu de limiter les forces et les moments, mais l'expérience montre que ce sont les moments qui restent le plus difficile à limiter ( l'expérience du projeteur sera un atout majeur dans la recherche d'une solution ). Des règles ont été proposées pour la valeur maximale des efforts et moments comme par exemple les règles NEMA pour les turbines, ou le CODETI .Pour tous les équipements , la société KELLOG propose de limiter la contrainte résultante dans la tubulure raccordée à 4,2 daN/mm² ( 6 KSI ).
En outre, elle invite à utiliser la formule ci-après basée sur la flexion des poutres de fondation élastique permet de calculer la contrainte dans la paroi de l'appareil.
σL = contrainte locale de flexion dans la virole N/m²
Rm = rayon moyen de la virole m
e = épaisseur locale effective y comprise celle du renfort m
F1 = charge unitaire due au moment deflexion longitudinale N
F1 =
F2 = charge unitaire due à la charge radiale =
Cette formule ne peut être utilisée qu'en l'absence de moment circonférentiel ( Mc ) qui donnerait naissance à une contrainte plus élevée. On peut également considérer que la contrainte circonférentielle ( st ) + la contrainte tangentielle de pression £sL
Sur le même principe, la rotation ( q = radians ) d'un piquage, due au moment ML est donné par la formule: q=
Cette formule pouvant être utilisée en cas de moment circonférentiel. Le rapport q/ Mf ou Mf est le moment de flexion résultant, correspond à une raideur en rotation pouvant être transformée en longueur fictive ( Lf ) pour être introduite dans un calcul de flexibilité.
Lf = 0,017 . I . ( Rm / Rt² )1,5 = m
E = module d'élasticité N/m²
I = moment d'inertie du tube de base ( m4 )
On limite généralement les rapport Rt / Rm < 0,3
Exemple numérique
Considérons un tube De = 711 mm, e = 13 mm ( 5 mm eps + 8 mm de renfort ), maintenu verticalement par 2 trunnions De = 219,1 mm, subissant chacun une charge verticale de 5000 N. Longueur des trunnions entre le tube vertical et le point d'appui = 150 mm.
Rm = ( 711 - 13 ) / 2 = 349 mm = 0,349 m ; Rt = 219,1 / 2 = 109,5 mm = 0,1095 m
e = 13 mm = 0,013 m soit ML = 5000 x 0,150 = 750 mN
sL =
F1 =
sL = 9 289 357 N/m² ( Pascal ) soit +/- 9,3 N/mm²
Notons que sL doit être considérée comme une contrainte secondaire et comparée à 1,25 ( Sc + Sh ) en tenant compte de la pression interne. Le moment ML et la force Fr sont les variations totales indépendamment de toute précontrainte.
Remarque : En ce qui concerne les tubulures sur appareils chaudronnés, il est possible d'utiliser les travaux de BIJLAARD ( BS 5500 ), ou utiliser les tableaux publiés par le CODETI ( SNCT ), ou encore utiliser la formule de ROOSHEIM ET MARKL F = K . Dx³ dans laquelle:
Dx = diamètre extérieur en inches de la tuyauterie + 3''
K = coefficient fonction du type de réaction = 3,25 pour une force radiale ( en Lb )
= 1,5 " " " tangentielle ( en Lb )
= 60 " un moment circonférentiel
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