Supports rigides des tuyauteries

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1.3.1. LES SUPPORTS RIGIDES

Ce sont généralement des supports qui empêchent de 1 à 6 degrés de liberté, au niveau du point d’accrochage de la tuyauterie sur le support.



Pour rappel :
3 déplacements : dz, dy, dx
3 rotations : Rz ( Mz ), Ry ( My ), Rx ( Mx )

1. Point fixe ( PF ): Dispositif interdisant tous les déplacements et rotations de la tuyauterie au droit d’un supportage rigide. Les points fixes seront repérés par le symbole PF ( Fig 3-2).

Notons, que pour les tuyauteries dn Ø50 et Ø 100°C, il est permis d’utiliser des supports à colliers serrés.


2. Ancrage ( A ) : ( FIG 3-3 ) Ce terme est généralement utilisé pour désigner le raccordement d’une tuyauterie sur un appareil. L’ancrage peut donc subir des déplacements sous l’effet des mises en température, mais ils sont généralement de faibles amplitudes.


3. Point semi-fixe ( PS ): (FIG 3-4) C’est un dispositif laissant les rotations libres, mais qui interdit toutes les translations de la tuyauterie au droit de son point d’attache.

La pratique à démontré qu’il était plus facile de gouverner les efforts que les moments. Ce dispositif permet d’éviter les risques de fissuration dûs aux soudures sur la tuyauterie comme c’est souvent le cas pour le PF. Ce type de support fera l’objet d’un détail sur le plan de la tuyauterie par exemple.

4. Butée ( B ) : ( FIG 3-5) La butée est un dispositif limitant (et non bloquant) une ou plusieurs composantes du déplacement ou de la rotation de la tuyauterie. La butée se définit par la direction du mouvement interdit. Ainsi, une butée suivant X limite le déplacement dans la direction X. Si tous les déplacements sont limités, il s’agit d’une butée totale. Il faudra toujours préciser les valeurs autorisées des déplacements à froid et à chaud.


5, Guide ( G ) : (FIG 3-5) Dispositif empêchant, ou tout au moins limitant, la ou les composantes du déplacement perpendiculaire à l’axe de la tuyauterie.


Ainsi, un guide suivant X se traduit par des butées en Y et Z. Attention, le guide par opposition à la butée, peut comporter des jeux fonctionnels. Citons par exemple un guide pour les sollicitations climatiques( VENT ) comportant un jeu fonctionnel vis à vis de la dilatation.

6. Patin posé libre ( PL ) : Fig 3-7, 8 et 9. Ils consistent en patins soit soudés directement sur la tuyauterie, soit fixée à celle-ci par des carcans. Ils peuvent être munis de guides , d'un système de graissage ou d'une semelle en téflon afin de réduire le frottement du patin sur le profil support. Il est également possible, pour les hautes températures d'utiliser des supports à rouleau ( Fig 3-9 ). Il faut toujours veiller à ce que le patin soit suffisamment long, afin d'éloigner et d'assurer la totalité de la course de dilatation de la tuyauterie, sans jamais quitter le profil support.


La longueur minimale de la partie glissante, doit être au moins égale à 3 fois la valeur du déplacement maximum de la tuyauterie au point considéré. Au montage, les patins doivent être centrés sur leur appui. Il ne permet pas le soulèvement de la tuyauterie. C'est en fait un dispositif qui équilibre l'effet du poids en maintenant la tuyauterie contre l'effet de la composante verticale gravitaire.

Nous le constatons aux FIG 3-8 et 3-9, ces dispositifs comportent des système ‘’ anti-remontées ‘’ équilibrant l’effet de la composante positive de l’effort ( + Fz ). le patin est également utilisé dans les butées où il est généralement guidé dans la direction perpendiculaire au déplacement thermique de la tuyauterie ( voir FIG 3-14 ).



Calcul de la force de frottement du patin sur le profil support :
Fg = Fp x f
Fg = force de frottement qui s’exerce horizontalement sur le support ( daN )
Fp = force due à la charge sur le patin ( réaction d’appui ) ( daN )
f = coefficient de frottement de glissement ( sans dimension )
f = 0,3 à 0,5 ( acier / acier )
f = 0,1 à 0,15 ( patin / rouleau )
f = 0,05 à 0,07 ( acier / téflon ) N.B.: isoler, si possible, le support pour t°C ³ 140°C

7. Suspension par tringle ( pendard ) ( ST ) : Dispositif comportant une ou plusieurs tiges de suspension ( Fig 3-11 ) et s’opposant à la composante verticale négative de l’effort ( - Fz ). Il n’admet pas les efforts verticaux positifs ( soulèvement ). Au cas où un déplacement latéral aurait lieu, les attaches des tringles seront conçues de telle manière que celles-ci puissent exécuter un mouvement de balancier. Il peut être utilisé seul, comme dans le cas d’une butée verticale ou d’un support rigide verticalement, ou en conjonction avec un dispositif élastique (ex : boîte à ressort ).

Deux possibilités sont pratiquées :

a) Les tringles sont installées avec un angle correspondant au déplacement horizontal attendu. Dans des conditions normales de service, les tringles seront alors verticales ( Fig 3-10a ). Toutefois, le réglage au montage est très compliqué.

b) Les tringles sont installées à la verticale pour le montage ( Fig 3-10b ), ce qui facilite la vérification des déplacements. Sous ces conditions, une position angulaire contrôlée ( α = max 4° ) est admissible. C'est la solution généralement adoptée car plus simple à réaliser au montage.

c) Remarque : Si on enregistre des déplacements suivant les axes dx et dy, il faudra vérifier que l'angle résultant ne soit pas supérieur à 4°.

Exemple : Considérons une tuyauterie supportée suivant la FIG 3-12, supposons que le déplacement dx = 100 mm. La longueur de la tringle L sera donc, pour un angle α = 4° => tan α =
, soit L =
= 1430 mm adoptons une longueur de 1500 mm ( soit α ≈ 3°50' ) et dz ( vers le haut )

dz = 100 x tan 3°50' = 6,7 mm

Le poids de la tuyauterie appliqué sur la tringle = 500 daN

L’effort horizontal -Fx= 500 x tan 3°50' = 33,5 daN Ce qui en soit est faible, mais si l’on considère plusieurs supports sur la totalité de la conduite, la sollicitation finale risque de devenir importante.

L’effort de traction ( à chaud ) dans la tringle sera : -F =
= . 501,2 daN

La composante horizontale étant fonction de l’angle de battement ( a) de la tringle, on se limitera généralement à un angle de 4 degrés pour le déplacement de celle-ci. Au-delà, il est conseillé de combiner les pendards avec des patins libres. De toute façon, on ne peut soutenir une tuyauterie uniquement avec des pendards, car elle serait forcément instable.
 
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