Vérification à l’état limite ultime des soudures de rail des poutres de roulement selon EN 1993-6

Article technique

Si les poutres de roulement sont calculées avec les rails métalliques, les soudures des rails sont toujours un détail important à calculer. Pour fixer le rail, vous pouvez sélectionner entre la soudure d’angle continue et discontinue. Dans cet article, vous trouverez un aperçu du processus de calcul et ses fonctionnalités spécifiques, notamment lorsque EN 1993-6 est appliqué.

Options d’arrangement des soudures d’angle du rail

Il existe deux variantes des assemblages de soudure d’angle discontinue. Vous les trouverez sur la figure suivante de [2].

Figure 01 - Options de disposition

Les sections de soudure peuvent être soit sur les côtés opposés soit alternées. L’arrangement alterné est désavantageux pour la vérification car seulement une soudure peut être utilisée pour le transfert des charges horizontales. La troisième option qui n’est pas affichée dans la figure ci-dessus, c’est une soudure d’angle continue le long de toute la longueur du rail.

Figure 02 - Soudure continue

Longueur efficace en chargement

La détermination des contraintes de soudure correspondantes nécessite le calcul des longueurs efficaces. EN 1993-6 [3] vous propose trois options et fournit les formules correspondantes pour le calcul de leff dans le tableau 5.1.

Figure 03 - EN 1993-6, Tableau 5.1

Dans ce cas, leff est rapportée à la face inférieure de la semelle supérieure. Néanmoins, la surface supérieure de la semelle supérieure est déterminante pour la vérification de la soudure. C’est pourquoi leff est réduite par double épaisseur de la semelle tf.

Figure 04 - Longueur efficace en chargement

Vérifications de l’état limite ultime

Les contraintes de la soudure de rail sont calculées selon la méthode directionnelle spécifiée dans [2]. Dans ce cas, les contraintes sont rapportées à la surface sécante efficace de la soudure d’angle. Selon [2], (NA) Section 4.5.2, les épaisseurs minimales de structure doivent être considérées pour la détermination de la taille (surface sécante efficace) de la soudure. La norme requiert une épaisseur minimale de la soudure de 3 mm ou demande l’application de la formule suivante :

a ≥ √max t – 0,5

La charge de roue excentrique avec excentrement de 1/4 de la largeur de tête de rail n’est pas considérée dans l’état limite ultime selon [3]. La vérification de la sollicitation causée par la charge de roue est toujours effectuée.

Cas 1 : Soudure de rail continue

Figure 05 - Contrainte à l'état limite ultime

Pour les soudures de rail discontinues, il est nécessaire de vérifier si la longueur de soudure lw est inférieure à la longueur calculée leff. En général, la valeur minimale des deux valeurs est déterminante pour le calcul.

Figure 06 - Soudure d'angle

Cas 2 : Soudure de rail discontinue sur les côtés opposés

Figure 07 - Contraintes à l'ELU de la soudure de rail discontinue sur les côtés opposés

Cas 3 : soudure de rail discontinue alternée

Comme la charge horizontale n’est appliquée qu’à une section de soudure dans le cas d’arrangement des soudures alterné, le diviseur 2 est omis en ce qui concerne HEd.

Figure 08 - Contraintes à l'ELU de la soudure de rail discontinue alternée

Références

[1] Seeßelberg, C. (2016). Kranbahnen: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocode (5th ed.). Berlin: Bauwerk.

[2] Eurocode 3 : Design of steel structures – Part 1-8: Design of joints; EN 1993-1-8:2005 + AC:2009

[3] Eurocode 3 : Design of steel structures – Part 6: Crane supporting structures; EN 1993-6:2007

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