Palier: sélection, protection et maintenance
Après avoir lu cet article, vous en apprendrez davantage sur: - 1. La sélection des roulements 2. La conception des roulements 3. Les matériaux et les spécifications 4. La protection et la maintenance.
Sélection des roulements:
je. Prise en compte de la longueur d’envergure (simplement supportée):
(i) Pas de roulements pour des ponts de dalles d'une portée maximale de 8 m, à l'exception de la fourniture de feutre de couverture ou de papier goudronné
(ii) Roulements en plaque ou en PTFE au-delà de 8 m et d'une portée maximale de 15 m.
iii) roulements à bascule et à galet compact MS et RC d’une portée supérieure à 15 m et d’une portée maximale de 30 m.
iv) les coussinets en néoprène de plus de 8 m à 30 m.
v) Roulements de pot en néoprène et roulements à rouleaux en acier et roulements à bascule d’une portée supérieure à 30 m.
ii. Prise en compte de la résistance au frottement:
Le coefficient de frottement du roulement à rouleaux est de 0, 03 et celui du roulement à paliers lisses de 0, 15 à 0, 25, soit 5 à 8 fois celui du roulement à rouleaux. La force longitudinale s'exerçant sur les piliers ou les culées dépend de la réaction verticale et de la résistance au frottement des paliers libres.
La conception des fondations avec des piliers et des culées de type rigide long est fortement influencée par cette force et, par conséquent, si des roulements avec des valeurs plus élevées de résistance au frottement sont utilisés sur des piliers ou des culées longs, le coût de la sous-structure et de la fondation est augmenté.
Par conséquent, dans la superstructure reposant sur de longs piliers et des culées bien que de moindre envergure, des roulements avec une résistance au frottement moindre, même moyennant un coût supplémentaire, peuvent réduire considérablement le coût de la sous-structure et de la fondation. Le tableau 5.5 indique le coefficient de résistance au frottement de divers types de roulements à utiliser dans la conception.
Conception des roulements:
je. Plaques supérieure et inférieure des roulements à rouleaux et à bascule:
La surface des plaques supérieure et inférieure des roulements à rouleaux, à bascules ou à plaques peut être déterminée à partir de la charge à supporter et de la pression admissible sans danger entre les surfaces en béton et en acier. La contrainte directe admissible dans le béton peut être augmentée comme indiqué dans l'équation 22.1 si des grilles de dispersion sont fournies. Toutefois, si des colonnes en spirale sont fournies, une valeur supérieure peut être autorisée comme indiqué dans l'équation 22.12.
P = Ac 6 co + As 6 so + 2A sp 6 sp (22.12)
L'épaisseur des plaques peut être déterminée par des considérations de cisaillement ou de flexion.
La pression d'appui admissible 6, sous un roulement, est donnée par:
ii. Conception de Roller ou Rocker:
La surface de contact entre un rouleau et la plaque inférieure est une surface convexe sur une surface plane (Fig. 22.10a), tandis que la même chose entre une plaque supérieure et le rouleau est une surface plate sur une surface convexe (Fig. 22.10b).
La surface de contact entre la plaque supérieure ou inférieure et la surface de basculement peut être l’une des suivantes:
i) Surface convexe sur une surface plane (Fig. 22.10a)
ii) Surface plane sur une surface convexe. (Fig. 22.10b)
iii) Surface concave de plus grand rayon sur la surface convexe de plus petit rayon. (Fig. 22.10c).
iv) Surface convexe sur surface convexe. (Fig. 22.10d)
Pour déterminer le rayon de courbure de la surface de contact des roulements à rouleaux ou à bascules, la formule générale donnée par WL Scott dans son livre «Reinforced Concrete Bridges» est la suivante:
Si p est donné en Newton par mm. longueur au lieu de livres par pouce de longueur et si n et r 2 sont donnés en mm. au lieu de pouce, l'équation 22.3 pour les roulements en acier moulé avec K = 2840 devient,
Les «roulements métalliques» donnent les charges admissibles sur les rouleaux cylindriques sur la base des principes susmentionnés, avec quelques valeurs modifiées des constantes pour l'acier doux et l'acier à haute résistance. Celles-ci sont reproduites ci-dessous (p est donné en N par mm et d en mm).
(a) Rouleaux cylindriques sur des surfaces planes
P = Kd
(b) Rouleaux cylindriques sur des surfaces courbes
Les valeurs de K dans les équations 22.8 et 22.9, aussi bien pour l'acier doux que pour l'acier à haute limite élastique, ainsi que pour les rouleaux simples ou doubles et trois rouleaux ou plus, sont indiquées dans le tableau 22.1:
Pour les rouleaux en béton armé sur une surface plane, la valeur de K lorsque p est exprimé en Newton par mm de longueur et d est en mm est évaluée comme précédemment.
iii. Conception des roulements élastomères:
La conception des roulements en élastomère nécessite les valeurs d’effets locaux suivantes:
i) Charges normales, Nd
ii) Charges horizontales, Hd
iii) traduction imposée, Hd
iv) rotation, αd.
Les roulements doivent respecter les valeurs limites admissibles pour les éléments suivants:
i) traduction
ii) rotation
iii) contrainte de cisaillement totale due à la compression axiale, à la déformation horizontale et à la rotation
iv) friction.
iv. Conception des grilles de dispersion et des spirales:
Lorsque l'intensité de la pression d'appui entre les plaques d'appui et la surface de béton dépasse la valeur admissible, des grilles de dispersion et des spirales sont fournies pour répartir la charge sur une zone plus large afin de réduire la pression dans des limites de sécurité. Lorsque l'augmentation de la contrainte du béton au-delà de la valeur admissible n'est pas significative, seules des grilles de dispersion peuvent être utilisées en deux couches.
Les grilles de dispersion sont des armatures très espacées de 6 mm à 10 mm de diamètre et espacées de 50 mm à 75 mm, comme indiqué sur la figure 22.14. Habituellement, deux couches de grilles de dispersion espacées de 75 mm à 100 mm sont placées au-dessus de la plaque supérieure ou sous la plaque inférieure.
Les spirales sont composées de barres longitudinales liées avec des liants étroitement espacés sous la forme d'une hélice. Les spirales fonctionnent comme des colonnes RC et transfèrent la charge du roulement à la surface du béton après une dispersion appropriée, de sorte que l'intensité de la pression exercée sur la surface du béton se situe dans les limites de la valeur de sécurité.
Lorsque la charge est répartie sur le béton à travers la grille de dispersion et la colonne en spirale, la contrainte admissible sur le béton juste derrière la plaque d'appui peut être augmentée au-delà de la valeur donnée par la formule de l'équation 22.1, applicable dans les cas où des grilles de dispersion sont fournies uniquement.
La charge sur la colonne en spirale ne doit pas dépasser la valeur donnée par:
P = Ac 6 co + As 6 so + 2A sp 6 sp (22.12)
Où, P = Charge sur colonne en spirale en Newton
6co = contrainte directe admissible du béton, en MPa
6so = contrainte admissible pour l'acier longitudinal en compression directe en MPa
Ac = surface transversale du béton dans le noyau de la colonne (à l'exclusion de la surface en acier longitudinale) en mm 2
6sp = contrainte admissible en traction dans le renforcement en spirale = 95 MPa
Asp = surface équivalente de l'armature en spirale (c'est-à-dire le volume de l'armature en spirale par unité de longueur de colonne).
En aucun cas la somme des termes Ac 6co et 2 Asp. 6sp doit dépasser 0.5 fck.
Matériaux et spécifications du roulement:
Pour les matériaux et spécifications des roulements métalliques,
je. «Roulements métalliques» et pour les roulements en élastomère,
ii. Les «paliers en élastomère» doivent être mentionnés.
Les contraintes admissibles dans l'acier utilisé pour les roulements métalliques sont indiquées dans le tableau 22.2:
Exemple 1:
Concevez un roulement à rouleaux en acier doux pour une charge de 1000 KN, avec effet d’impact. Donné:
i) coefficient de frottement du roulement à rouleaux = 0, 03 et
ii) Mouvement du rouleau dans les deux sens = 20 mm
Contrainte de base du béton admissible en compression, 6oC, tirée du tableau 5.9 pour le béton M20 = 5, 0 MPa. La valeur maximale autorisée peut être obtenue à l'aide de l'équation 22.1 en utilisant des grilles de dispersion. En supposant une taille de piédestal de 750 x 450 x 150 mm, A 1 = 750 x 450 et A 2 = 650 x 350.
Voir également le tableau 22.1, K pour les rouleaux simples en acier doux
p = 8d ou 1667 = 8d; ou d = 1667/8 = 208 mm. Dis 200 mm.
Exemple 2:
Concevez le renforcement en spirale pour une audition ayant une taille de plaque de 500 x 700 et une charge de 3000 KN.
Solution:
Contrainte du béton à la base de la plaque = 3000 x 10 3/500 × 700 = 8, 57 MPa
Ceci dépasse la contrainte de compression admissible de base, pour le béton M20, 6co = 5, 0 MPa ou 6, 28 MPa, même si un piédestal de 650 x 850 mm avec grille de dispersion est utilisé. Par conséquent, il est proposé de fournir une grille de dispersion avec un renforcement en spirale.
Il est proposé d’utiliser deux spirales entrelacées de 500 diamètres, comme indiqué sur la figure 22.13.
Ceci est supérieur à (1603 + 931) x 10 3, soit 2534 KN. La colonne en spirale suffit donc pour transférer la charge nominale de 3000 KN du roulement. La figure 22.14 montre la position relative de la grille de dispersion et de la colonne en spirale sous le roulement.
Protection et entretien des roulements:
Dans une structure de pont, les appuis constituent une partie fonctionnelle très importante dont dépend toute la superstructure et doivent donc être entretenus avec soin et maintenus en bon état.
Une inspection périodique des roulements doit être effectuée et ils doivent être nettoyés de la poussière, des débris, etc. Les roulements métalliques doivent être graissés pour un fonctionnement efficace et sans problème. La figure 22.15 montre une boîte à graisse pour la protection d'un roulement à rouleaux métallique.
