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Calculateur de Capacité de Charge des Échafaudages
La calculatrice de conception d'échafaudage de conception rapide de Skyciv permet aux ingénieurs de concevoir des échafaudages aux normes AISC 360-16, BS EN 12811-1:2003, et AS / NZS 1576. Le calculateur de capacité de poids d'échafaudage fournit plusieurs capacités de conception pour les tubes et les pinces d'échafaudage.. Cet outil de conception fournit les pourcentages d'utilisation des échafaudages qui sont calculés et expliqués dans un rapport professionnel, permettant aux ingénieurs de vérifier chaque résultat et de comprendre les toutes les étapes de calcul. En utilisant l'icône de drapeau situé du côté supérieur gauche de la page , les normes suivantes peuvent être sélectionnées:
des États-Unis – AISC 360-16.
Normes australiennes – AS / NZS 1576 Exigences générales pour les échafaudages.
Europe/Royaume-Uni – BS EN 12811-1:2003 Équipements temporaires – Échafaudages.
Le calculateur de capacité de charge de l'échafaudage nécessite la géométrie et le matériau de l'élément d'échafaudage, les caractéristique du coupleur, les charges de conception (la capacité en flexion, de cisaillement, les charges axiales et la torsion) ainsi que les coefficients de longueur efficace. Le calculateur peut aider les ingénieurs à calculer la capacité de charge de l'échafaudage pour des résultats incluant la compression axiale, la capacité en cisaillement et la capacité en flexion. Le calculateur supporte plusieurs types de coupleurs, y compris les coupleurs à angle droit, les coupleurs parallèles, les coupleurs pivotants et les coupleurs à manchon de type friction
À propos du calculateur de capacité de charge d'échafaudage
Qu'est-ce qu'un échafaudage à tubes et à pinces?
L'échafaudage à tubes et pinces est un type courant de système d'échafaudage composé de tubes et de pinces en acier ou en aluminium. (également appelés coupleurs ou raccords) pour relier les tubes entre eux. Les échafaudages à tubes et coupleurs sont courants dans le secteur de la construction où des structures temporaires bon marché et fiables sont nécessaires pour faciliter une construction efficace..
Qu'est-ce qu'une pince d'échafaudage?
Dans les échafaudages, un coupleur fait référence à un raccord utilisé pour relier deux éléments d'échafaudage.. Il existe différentes sortes de coupleurs.
Des pinces à angle droit sont utilisées pour connecter les tubes d'échafaudage horizontaux et verticaux et des pinces pivotantes sont utilisées pour connecter les contreventements à la structure.. Des pinces de bout en bout telles que des coupleurs à manchon ou des coupleurs à broches articulées peuvent être utilisées pour prolonger une section droite d'échafaudage.. Un vérin à vis (également connu sous le nom de jambe réglable) peut être utilisé comme base de départ pour un échafaudage avec une hauteur réglable pour garantir qu'un échafaudage de niveau puisse être obtenu même sur des surfaces inégales.
Le tube d'échafaudage standard a un 48.3 mm (1.900 pouce) diamètre extérieur (DE) et la plupart des pinces sont conçues pour cette taille standard.
Quels coupleurs sont disponibles dans le calculateur de capacité de charge des échafaudages?
Dans le calculateur de capacité de poids de l'échafaudage, les connexions incluses dépendent de la norme de conception référencée et de ce qui est inclus dans les dispositions de cette norme de conception..
La norme BS EN 12811-1:2003 L'Annexe C donne les valeurs caractéristiques des résistances pour les coupleurs suivants:
- Coupleur à angle droit
- Coupleur à manchon à friction
- Coupleur pivotant
- Coupleur parallèle
Ces coupleurs sont divisés en coupleurs de classe A et de classe B avec la résistance caractéristique donnée pour chacun en fonction des types de charge qu'il peut supporter.. Un facteur de sécurité partiel de 1.5 est ensuite utilisé pour tenir compte de la variabilité de l'action de la charge et d'un facteur de sécurité partiel de 1.1 est utilisé pour la variabilité de la résistance. Par exemple, un coupleur à angle droit de classe A a une résistance au glissement caractéristique de 10.0 kN. Nous pouvons alors déterminer une limite de charge d’utilisation de 10 / (1.1 * 1.5) = 6.1 kN pour les coupleurs à angle droit de classe A résistant à une force de glissement.
L'AS/NZS 1576.2 (Coupleurs et accessoires) donne des indications sur les critères d'essai minimaux pour les coupleurs suivants:
- Coupleur à angle droit
- Coupleur pivotant
- Coupleurs de bout en bout (e.g. Coupleurs à manchon à friction)
- Coupleur parallèle
- Coupleur Putlog
- Lame de Putlog
- Vérifier le coupleur
- Jambe réglable / Plaque de base réglable / Plaque de base pivotante réglable
- Bride de serrage
- Roulette à pivot simple
- Roulette réglable
Afin d'obtenir la limite de charge de travail (WLL) les forces d'essai minimales requises pour satisfaire à la norme doivent être réduites d'un facteur de sécurité. L'AS/NZS 1576.2 ne spécifie pas explicitement le facteur de sécurité, sauf pour les pieds réglables / Plaques de base dans lesquelles un facteur de sécurité de 2.5 est utilisé et pour les coupleurs à angle droit et les coupleurs pivotants pour la résistance au glissement dans lesquels un facteur de sécurité de 2 est utilisé. Nous avons considéré un facteur de sécurité de 2.0 pour tous les coupleurs à l'exception des bases qui donnent généralement des limites de charge de travail similaires à celles de la BS EN 12811-1:2003. Par exemple, un coupleur à angle droit a une force d'essai de glissement de 12.5 kN. Nous pouvons alors déterminer une limite de charge de travail minimale de 12.5/2 = 6.25 kN pour coupleurs à angle droit résistant à une force de glissement.
Lorsqu'un fabricant teste au-delà des exigences de la norme, il peut atteindre une limite de charge de travail plus élevée pour son produit.. Par souci de simplicité, nous avons simplement fait référence aux exigences minimales de la norme. Lors de l'utilisation du logiciel de conception d'échafaudages SkyCiv, l'utilisation de la connexion personnalisée peut permettre à un utilisateur de spécifier des limites de charge de travail spécifiques fournies par un fabricant pour une connexion..
Coupleur à angle droit
Les coupleurs à angle droit connectent les tubes d'échafaudage à exactement un angle de 90 degrés (d'où la désignation) créer des joints stables. Les coupleurs à angle droit sont couramment utilisés pour connecter des éléments d'échafaudage verticaux et horizontaux..
Coupleur pivotant
Le coupleur pivotant est similaire au coupleur à angle droit mais permet de pivoter plutôt que d'avoir un coupleur fixe. 90 degré mixte. Cela permet aux tubes de l'échafaudage de tourner indépendamment lorsque cela est nécessaire et peut être utilisé pour relier des éléments de contreventement ou des arrangements non rectangulaires au sein de la structure de l'échafaudage..
Coupleurs de bout en bout
Des coupleurs bout à bout relient deux éléments d'échafaudage en ligne droite. Ceux-ci peuvent être placés à l’extérieur du tube d’échafaudage (coupleurs à manchon à friction, coupleurs à manchon externe) ou à l'intérieur du tube d'échafaudage (coupleurs à broches à joint expansible). Ces connexions permettent le transfert de moments entre les éléments et le transfert des efforts de compression mais n'assurent pas de résistance en traction.. Lorsqu'un transfert de tension est nécessaire, un arrangement épissé doit être utilisé à la place.
Les coupleurs à broches à joint expansible fonctionnent en s'installant à l'intérieur de l'échafaudage, puis en s'étendant au ras de l'intérieur du tube de l'échafaudage..
Les coupleurs à manchon se trouvent à l'extérieur des tubes d'échafaudage et sont serrés pour affleurer l'extérieur du tube d'échafaudage..
Coupleur parallèle
Le coupleur parallèle est utilisé pour créer une connexion par épissure ou une connexion à recouvrement entre les tubes d'échafaudage en les connectant en parallèle. Ce type de connexion peut être utilisé pour transférer des forces axiales entre les éléments d'échafaudage.
Cric à vis
Un vérin à vis possède un filetage qui permet une base réglable pour supporter les éléments d'échafaudage verticaux à la base de la structure d'échafaudage.. En réglant le vérin à vis, des échafaudages de niveau peuvent être érigés par l'équipe de construction même sur des surfaces inégales. Le vérin à vis soutient ensuite la structure de l'échafaudage en transférant les forces de compression et de cisaillement dans la fondation..
Capacité de charge des échafaudages
Le tube d'échafaudage standard a un 48.3 mm (1.900 pouce) diamètre extérieur. Étant donné qu'il n'existe que quelques épaisseurs de profilés et qualités d'acier fabriquées, il n'existe que quelques capacités de charge d'échafaudage possibles.. Puisqu'il est difficile d'identifier visuellement l'épaisseur et la qualité de la section d'un tube d'échafaudage sur site, il est généralement conseillé d'être prudent et d'utiliser la section la plus fine et la plus basse qui serait disponible sur site dans les calculs de conception..
Lorsque le tube d'échafaudage résiste uniquement aux forces de tension, nous pouvons calculer la capacité de charge de l'échafaudage à l'aide de la formule suivante:
Nt = UNt * FY * la spécification fournit un traitement intégré de la conception de la résistance admissible
où:
- At est l'aire du tube d'échafaudage
- FY est la limite d'élasticité du tube d'échafaudage
- φ est un facteur de sécurité pour la réduction de la résistance
Exemple de capacité de charge d'un échafaudage
Pour un 250 MPa limite d'élasticité 48,3×3.2 mm CHS la capacité selon la norme australienne est:
Nt = UNt * FY * la spécification fournit un traitement intégré de la conception de la résistance admissible
Nt = 453.4 mm2 * 250 MPa * 0.9 = 102.01 kN
Tableaux de capacité de charge des échafaudages
D'autres forces de tension peuvent être extraites du tableau de capacité de charge de l'échafaudage ci-dessous.. Les valeurs ont été adoptées sur la base de la formule de capacité de charge des échafaudages pour les normes de conception pertinentes.
| Norme de conception | Section | Résistance à la traction de conception |
|---|---|---|
| AU | 48.3×3.2 (Noter 250) | 102.01 |
| EU | 48.3×3.2 (Noter 250) | 96.86 |
| américaines | 1.900×0.120 (Note A53) | 88.2 (19.82 kip) |
La formule de capacité de charge de l'échafaudage pour un élément de compression est différente puisque l'élément peut se déformer en raison des forces de compression.. Nous pouvons calculer la capacité de poids de l'échafaudage pour différentes longueurs efficaces pour les éléments d'échafaudage à compression à l'aide du calculateur de conception rapide et d'une exécution par lots..
| Norme de conception | Section | Les (m) | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| AU | 48.3×3.2 (Noter 250) | 102.01 kN | 86.67 kN | 44.2 kN | 21.26 kN | 12.24 kN | 7.93 kN |
| EU | 48.3×3.2 (Noter 250) | 96.86 kN | 72.23 kN | 36.38 kN | 19.04 kN | 11.44 kN | 7.6 kN |
Nous pouvons également construire un tableau des tailles d'échafaudages typiques utilisées aux États-Unis pour différentes travées afin d'obtenir plus d'exemples de capacité de charge d'échafaudage..
| Standard | Taille | Les (pi) | ||||
| 3 | 6 | 9 | 12 | 15 | ||
| américaines | 1.900×0.120 (A53) | 16.8 kip | 10.23 kip | 4.89 kip | 2.75 kip | 1.76 kip |
Quels paramètres de longueur effective sont utilisés dans le calculateur de capacité de charge des échafaudages?
Les sections rondes HSS ou CHS ne sont pas sensibles au déversement par torsion (flambage en flexion) cependant, ils peuvent se déformer en raison des forces de compression. Le logiciel de conception d'échafaudages SkyCiv prend une entrée pour le facteur de longueur efficace qui est utilisé dans les calculs de flambage.. Lorsque l'intégration SkyCiv S3D pour le logiciel d'échafaudage est utilisée, les facteurs de longueur effective peuvent être automatiquement générés en fonction des contraintes de membre dans le modèle..
Une version intégrée du calculateur pour SkyCiv S3D est disponible pour importer tous les membres éligibles dans le module de conception d'échafaudages et exécuter toutes les vérifications de capacité de charge des échafaudages en même temps.. L'intégration peut déterminer automatiquement les facteurs de longueur effective appropriés en fonction des déplacements imposés aux membres dans le modèle.. Vous pouvez en savoir plus sur l'utilisation de l'intégration dans notre didacticiel de conception d'échafaudages dans SkyCiv S3D..
Quelles charges doivent être considérées pour les échafaudages?
Les ingénieurs travaillant sur des systèmes d'échafaudage doivent les concevoir pour résister à divers types de charges, ces charges comprennent:
- Charges mortes provenant généralement du poids du système d'échafaudage lui-même.
- Charges vives provenant généralement des travailleurs et des équipements utilisés sur l'échafaudage.
- Charges de vent dépendant des conditions locales et des normes.
- Charges de neige là où applicable et en fonction des conditions locales et des normes.
- Charges sismiques dans les zones sujettes aux tremblements de terre et en fonction des conditions locales et des normes.
Une fois les charges déterminées par un ingénieur structurel qualifié, elles peuvent être appliquées dans la section de charge de conception du calculateur, divisé en forces de flexion, de cisaillement, et axiale.
Comment fonctionne un vérin à vis d'échafaudage?
Un vérin à vis peut résister aux forces de compression et de cisaillement transférées à travers l'échafaudage et peut ensuite transférer les forces au sol. Une plaque de base est utilisée pour répartir les forces de compression sur une plus grande surface d'appui et une semelle est généralement placée sous la base pour gagner une surface d'appui supplémentaire et donc augmenter la capacité portante.. Les bases comportent souvent des trous pour les ancrages qui peuvent être installés dans un blindage ou une fondation en béton pour aider à résister aux forces de cisaillement et empêcher le glissement de la base de l'échafaudage..
La norme européenne sur les échafaudages contient une disposition pour la conception des vérins à vis située à l'annexe B..
La norme australienne AS 1576.2 Section 4.3 discute de la limite de charge de travail minimale pour les vérins à vis réglables en acier et en aluminium.
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