Actions des ponts roulants sur les portiques

Les actions appliquées sur les poutres de roulement des ponts roulants doivent être spécifiées par les fournisseurs. Cependant, la norme NF EN 1991-3:2006 propose une approche de calcul permettant aux concepteurs de poutres de roulement d’évaluer ces actions ou de vérifier les données qui leur sont transmises.

La présente fiche établit le lien entre les actions exercées sur la poutre de roulement, déjà détaillées dans de précédentes fiches, et celles qui doivent être appliquées aux portiques.

Ossature étudiée

Nous prenons l’exemple d’une halle simple composée d’une succession de portiques sur lesquels repose une voie de roulement. Cette voie est composée de poutres isostatiques. Elle est destinée à la circulation d’un unique pont roulant équipé de 2 paires de galets IFF (voir [3]). Le système de guidage du pont est positionné au niveau du galet avant.

En général, lorsqu’il n’y a qu’un seul pont, les réactions déterminantes pour le portique sont obtenues en plaçant le chariot en extrémité du pont et en positionnant le galet le plus chargé à l’aplomb d’un poteau de portique.

Coefficients dynamiques

Pour le dimensionnement d’une poutre de roulement, les effets dynamiques causés par les déplacements du pont roulant sont pris en compte en appliquant des facteurs spécifiques aux valeurs des actions. Ces coefficients dynamiques doivent également être appliqués aux charges induites par l’action du pont roulant sur le portique. Toutefois, le calcul des flèches fait exception à cette règle, conformément à la clause 7.3(1) de l’annexe nationale française de la NF EN 1993-6.

Poids du pont en charge

Les charges verticales résultant du poids du pont et du chariot engendrent un chargement dissymétrique sur le portique (voir fiche métalétech). Pour un portique donné, le poteau le plus chargé, situé du côté du chariot, reprend une charge égale à (2-a/L) Q_r,max, où a est l’écartement entre les galets du pont (empattement), L est la portée de la poutre de roulement et Q_r,max est la réaction maximale au galet lorsque le pont est en charge. De l’autre côté du portique, le poteau le moins chargé, à l’opposé du chariot, reprend une charge égale à (2-a/L) Q_r,(max), où Q_r,(max) est la réaction minimale au galet lorsque le pont est en charge. De plus, l’axe de la poutre de roulement est décalé par rapport à l’axe du poteau. Cet excentrement induit l’apparition de moments secondaires qui doivent être pris en compte dans la conception du portique. En raison de la dissymétrie du chargement et des moments secondaires, le portique se déplace légèrement sous l’effet des actions verticales.

Accélération/ Décélération du pont roulant

L’accélération ou la décélération d’un pont roulant génère des forces transversales au niveau des galets du pont (voir fiche métalétech) . Sur une même voie, ces forces, notées H_T,1 et H_T,2 ont des valeurs égales mais leurs sens sont opposés.

Au niveau du portique qui soutient la poutre, une force transversale résultante de ces actions doit être appliquée. L’intensité de cette résultante est d’autant plus importante que le rapport a/L est grand.

En supposant trois portiques consécutifs et équidistants, les actions sur le portique sont égales à (a/L) H_T,2 au côté droit du poteau le plus chargé, situé côté chariot et (a/L) H_T,1 sur le poteau opposé.

Les forces horizontales transversales résultant de l’accélération et de la décélération du pont entraînent un déplacement global du portique. L’accélération ou la décélération d’un pont roulant génère aussi des forces longitudinales qui n’ont pas d’influence sur les portiques qui supportent la poutre de roulement et qui lui sont perpendiculaires.

Marche en crabe

Lorsqu’un pont roulant se met en crabe, des forces transversales sont appliquées au niveau des galets du pont (voir fiche métalétech). En fonction de la position de la force de guidage, notée S, l’orientation et l’intensité de ces forces, notées H_S,i, changent. Pour un pont équipé de 2 paires de galets IFF avec un système de guidage positionné au niveau du galet avant (boudins), le problème se réduit à l’étude de deux cas de charges appliqués au portique. Dans le premier cas, les forces générées lors de la marche en crabe ont tendance à écarter les poteaux du portique. Dans le second cas, elles ont tendance à les rapprocher. Dans les deux situations, la résultante des charges appliquées au portique est nulle, ou, autrement dit, il y a égalité entre les termes H_S,2 et (S – H_S,1). Cet équilibre conduit à l’absence de déplacement global du portique.

Freinage du chariot

L’accélération ou la décélération d’un chariot génère des forces transversales au niveau des galets du pont. En générale, ces actions, notées H_T,3, ne sont pas significatives pour la vérification de la poutre de roulement. Elles entraînent néanmoins des déplacements qui doivent être pris en compte dans la vérification des critères de flèche à l’ELS. L’action à considérer sur le portique a pour valeur
[1/2 – a/(4L)] H_T,3, dans le cas étudié.

Références

[1] NF EN 1991-3, Eurocode 1 – Actions sur les structures – Partie 3 : Actions induites par les appareils de levage et les machines. AFNOR. Avril 2007.

[2] NF EN 1991-3/NA, Eurocode 1 – Actions sur les structures – Partie 3 : Actions induites par les appareils de levage et les machines. Annexe Nationale à la NF EN 1991-3:2007. AFNOR. Janvier 2010.

[3] NF EN 13001-2, Sécurité des appareils de levage à charge suspendue – Conception générale – Partie 2 : Charges. AFNOR. Mars 2021.

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Romain Palacios – chef de projet recherche – CTICM