OUTILS GRATUITS
Calculateur de capacité de charge des échafaudages
Le calculateur de conception d'éléments d'échafaudage SkyCiv Quick Design permet aux ingénieurs de concevoir des échafaudages selon les normes AISC 360-16, BS EN 12811-1:2003, et AS/NZS 1576. Le calculateur de capacité de charge des échafaudages fournit plusieurs résistances de calcul pour les tubes et les colliers d'échafaudage. Cet outil de conception fournit les taux d'utilisation des échafaudages, calculés et détaillés dans un rapport professionnel, permettant aux ingénieurs de vérifier chaque résultat et de comprendre les étapes de calcul. En utilisant l'icône de drapeau en haut à gauche du calculateur , les normes suivantes sont disponibles dans notre logiciel de conception d'échafaudages:
États-Unis – AISC 360-16.
Normes australiennes – AS / NZS 1576 Exigences générales pour les échafaudages.
Europe/Royaume-Uni – BS EN 12811-1:2003 Équipements pour travaux temporaires – Échafaudages.
Le calculateur de capacité de charge de l'échafaudage nécessite la géométrie et le matériau de l'élément d'échafaudage, les caractéristiques du coupleur, les charges de conception (flexion, cisaillement, les charges axiales et la torsion) ainsi que les coefficients de longueur effective. 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 colliers?
L'échafaudage à tubes et colliers est un type courant de système d'échafaudage composé de tubes et de colliers 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'un collier d'échafaudage?
Dans les échafaudages, un coupleur désigne un raccord utilisé pour relier deux éléments d'échafaudage. Il existe différentes sortes de coupleurs.
Des colliers à angle droit sont utilisés pour relier les tubes d'échafaudage horizontaux et verticaux, et des colliers pivotants sont utilisés pour relier les contreventements à la structure. Des colliers bout à bout, tels que des coupleurs à manchon ou des coupleurs à broche expansible, peuvent être utilisés pour prolonger une ligne 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 colliers sont conçus pour cette dimension standard.
Quels coupleurs sont disponibles dans le calculateur de capacité de charge des échafaudages?
Dans le calculateur de capacité de charge des échafaudages, les raccords inclus dépendent de la norme de conception de référence et de ce que prévoient les dispositions de cette norme.
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 selon les types de charge qu'il peut supporter. Un facteur de sécurité partiel de 1.5 est ensuite utilisé pour tenir compte de la variabilité des actions, et 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
- Coupleur de sécurité
- 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, ce qui donne 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 effectue des essais au-delà des exigences de la norme, il peut obtenir 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. Avec le logiciel de conception d'échafaudages SkyCiv, le raccord personnalisé permet à l'utilisateur de spécifier les limites de charge de travail fournies par un fabricant pour un raccord.
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 relier des éléments d'échafaudage verticaux et horizontaux.
Coupleur pivotant
Le coupleur pivotant est similaire au coupleur à angle droit mais permet la rotation au lieu d'un assemblage fixe à 90 degrés. 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 configurations 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 assemblages 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 traction est nécessaire, un dispositif éclissé doit être utilisé à la place.
Les coupleurs à broche expansible s'installent à l'intérieur du tube d'échafaudage puis se dilatent pour venir au contact de sa paroi intérieure.
Les coupleurs à manchon se placent 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 réaliser un éclissage ou un assemblage par recouvrement entre les tubes d'échafaudage en les reliant en parallèle. Ce type d'assemblage peut être utilisé pour transférer des efforts axiaux entre les éléments d'échafaudage.
Vérin 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 efforts 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 nuances 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 nuance d'un tube d'échafaudage sur site, il est généralement conseillé d'être prudent et d'utiliser, dans les calculs de conception, la section la plus mince et de la nuance la plus faible disponible sur site.
Lorsque le tube d'échafaudage résiste uniquement à des efforts de traction, 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
Les autres résistances à la traction peuvent être tirées du tableau de capacité de charge des échafaudages 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 de calcul à la traction |
|---|---|---|
| AU | 48.3×3.2 (Grade 250) | 102.01 |
| EU | 48.3×3.2 (Grade 250) | 96.86 |
| américaines | 1.900×0.120 (Nuance A53) | 88.2 (19.82 kip) |
La formule de capacité de charge d'un élément d'échafaudage comprimé est différente puisque l'élément peut flamber sous l'effet des efforts de compression. Nous pouvons calculer la capacité de charge de l'échafaudage pour différentes longueurs effectives des éléments d'échafaudage comprimés à l'aide du calculateur Quick Design et d'une exécution par lots.
| Norme de conception | Section | Les (m) | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| AU | 48.3×3.2 (Grade 250) | 102.01 kN | 86.67 kN | 44.2 kN | 21.26 kN | 12.24 kN | 7.93 kN |
| EU | 48.3×3.2 (Grade 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 pour les dimensions d'échafaudage typiques utilisées aux États-Unis pour différentes portées afin d'obtenir davantage 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 HSS rondes ou CHS ne sont pas sujettes au déversement (flambage en flexion) cependant, elles peuvent flamber sous l'effet des efforts de compression. Le logiciel de conception d'échafaudages SkyCiv utilise en entrée le coefficient de longueur effective, utilisé dans les calculs de flambement. Lorsque l'intégration SkyCiv S3D pour le logiciel d'échafaudage est utilisée, les coefficients de longueur effective peuvent être générés automatiquement en fonction des conditions de maintien des éléments dans le modèle.
Une version intégrée du calculateur pour SkyCiv S3D est disponible pour importer tous les éléments 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 coefficients de longueur effective appropriés en fonction des conditions de maintien des éléments dans le modèle. Vous pouvez en savoir plus sur l'utilisation de l'intégration dans notre tutoriel 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 permanentes provenant généralement du poids du système d'échafaudage lui-même.
- Charges d'exploitation 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 structure qualifié, elles peuvent être appliquées dans la section des charges de calcul du calculateur sous forme de flexion, cisaillement, et d'effort normal.
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 efforts de compression sur une plus grande surface d'appui et une semelle de répartition est généralement placée sous la base pour augmenter la surface d'appui et donc la capacité portante. Les bases comportent souvent des trous pour des ancrages pouvant être installés dans un béton de propreté ou une fondation afin de résister aux efforts de cisaillement et d'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.
Outils similaires
À propos de SkyCiv
SkyCiv propose une large gamme de logiciels de conception et d'analyse structurelle en cloud pour les ingénieurs. En tant qu'entreprise technologique en constante évolution, nous nous engageons à innover et à remettre en question les flux de travail existants pour faire gagner du temps aux ingénieurs dans leurs processus de travail et leurs conceptions.
FAQ sur le calculateur de capacité de charge
Réponses à vos questions
TARIFICATION
Accéder à SkyCiv Quick Design
Interface intuitive
Facile à prendre en main, puissante à l'usage, notre interface intuitive vous permet d'accéder rapidement à toutes les fonctionnalités dont vous avez besoin. Doté de fonctionnalités intelligentes comme l'outil Stylo, Répéter / Miroir, et édition en masse. Votre contenu va ici
Prise en charge complète des normes de conception
Notre logiciel prend en charge un large éventail de normes de conception pour l'acier, le bois, et le béton, y compris AISC, EN, AISI, NDS, AS, et CSA.
Technologie API
SkyCiv est une solution personnalisée offrant des intégrations transparentes, implémentations faciles, rapports automatisés et conception et architecture évolutives.
24/7 Service client
SkyCiv est une solution personnalisée offrant des intégrations transparentes, implémentations faciles, rapports automatisés et conception et architecture évolutives.
