Fichier de l`activité au format DOC - Académie de Nancy-Metz

Activité structures porteuses sur support génie civil
Comportement mécanique d’une Passerelle SNCF
Objectif : Calculer une descente de charge, renseigner un logiciel de simulation mécanique et interpréter les résultats. CI3 & CI10
Prérequis :
Modélisation des liaisons
Modélisation des actions mécaniques
Calcul de descente de charges.
Mise en situation : L’objet de l’étude est une passerelle métallique permettant aux piétons de franchir les voies SNCF
dans une agglomération. On souhaite valider la résistance mécanique de la passerelle sous charge et observer
l’influence des liaisons avec les piliers sur la déformation de la structure.
Pour simplifier l’étude on supposera que le problème est plan : Plan de symétrie (Oxy)
On suppose donc que toutes les charges sont ramenées dans le plan de symétrie. On étudie donc la « demie
passerelle ». Toutes les charges seront donc divisées par 2.
E.IRION
Activité structures porteuses sur support génie civil : Passerelle SNCF
1/3
1. Calcul du chargement de la structure
La masse de l’ensemble des barres constituant le treillis métallique est de 6 Tonnes.
Sur les barres du dessous de la passerelle repose un tablier constitué d’acier et de béton armé dont la masse est
estimé à 10 Tonnes.
On se place dans la situation où la passerelle est occupée par 100 personnes de masse individuelle 80kg.
Quelle est la masse totale de la passerelle ainsi chargée ? …..
Comme indiqué précédemment nous n’étudions que la « demie passerelle », celle-ci a donc une masse de ……….kg.
B1
B13
B14
B15
B16
B17
B18
B19
B20
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B21
B10
B11
Pour charger correctement le modèle numérique sur le logiciel Pybar, il convient de répartir la charge ainsi calculée
sur les barres B1 à B11 de manière uniforme. Nous allons donc calculer la charge répartie sur ces barres dont la
longueur totale est de 25.3 mètres.
La charge linéique est une charge en Newtons par mètre linéaire.
Charge linéique : ……………………….N/ml
2. Chargement et simulation sur Pybar
A l’aide du logiciel Pybar, ouvrir le fichier « passerelle.dat » situé dans le répertoire spécifié par votre professeur.
Ouvrir l’éditeur de données :
Vérifier les unités dans l’onglet « Unités ». Vérifier en particulier l’unité de force : Newton
Choisir l’onglet Chargement :
Ajouter une charge uniformément répartie :
Ecrire le numéro des barres ainsi (de B1 à B11) puis saisir la charge en n’oubliant pas de rajouter un signe moins
devant la valeur calculée précédemment. (la charge s’exerce vers le bas et l’axe y est orienté vers le haut)
Enregistrer l’étude :
et fermer la fenêtre de l’éditeur de données. Effectuer le calcul :
3. Interprétation des résultats de la simulation
Afficher la déformée à l’aide de l’outil :
L’ensemble de la structure subie une sollicitation de ………………….… .
Les barres supérieures : B13 à B21 subissent une sollicitation de ……………………. .
Les barres inférieures : B1 à B11 subissent une sollicitation de ……………………….. .
E.IRION
Activité structures porteuses sur support génie civil : Passerelle SNCF
2/3
Afficher l’effort normal pour chacune des barres B1 à B11 et B13 à B21. De quel signe est la valeur affichée pour
chaque barre ?
Etablir le lien entre le signe affiché et le type de sollicitation mentionné ci-dessus.
4. Influence de la nature des appuis
Relever la flèche au niveau de la barre B6 :
mm
Ouvrir l’éditeur de données :
Choisir l’onglet Liaisons :
Le modèle actuel est ainsi conçu :
 au point A (nœud 1) : Rotule (ou articulation)
 au point B (nœud 12) : Appuis simple
Remplacer la liaison en B par une rotule et relever la flèche au milieu de la barre 6 :
mm
Remplacer la liaison en B par une encastrement et relever la flèche au milieu de la barre 6 :
Remplacer la liaison en A et B par une encastrement et relever la flèche au milieu de la barre 6 :
mm
mm
Rédiger une synthèse de vos observations, est-il avantageux de rigidifier les liaisons de la structure avec l’extérieur ?
Dans la réalité la passerelle est montée d’un coté sur une articulation et de l’autre sur
un appui simple, à votre avis, pourquoi de choix a-t-il été fait ?
5. Vérification de la résistance mécanique de la structure
Rétablir la liaison en A : Rotule et la liaison en B : Appui simple.
Dans l’onglet « Sections », relever la section de la barre B5 : …………… mm2. Il s’agit d’un UPN :
Pour une sollicitation de traction uniquement dont l’effort normal est de 180000N, quelle est la
contrainte normale dans la poutre ? σ = …………… MPa
La limite élastique de cet acier est Re = 300 MPa.
Si l’on ne considère que la sollicitation de traction pour cette barre, quel est le coefficient de sécurité adopté ?
En réalité, cette barre est aussi soumise à la flexion, la contrainte maximum occasionnée par cette flexion est de 17
MPa. Cette contrainte n’est pas constante dans la section. A votre avis où est-elle maximum ?
E.IRION
Activité structures porteuses sur support génie civil : Passerelle SNCF
3/3