Vérification de l’état limite de fatigue des soudures de rail de chemins de roulement conformément à EN 1993-6

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Une évaluation à la fatigue n'est généralement requise que pour les composants de la structure porteuse du pont roulant qui sont soumis à des variations de contrainte dues aux charges verticales du pont roulant ( [2] , Section 9.1 [3]). La note d'accompagnement de la norme indique que les variations de contrainte dues aux charges latérales du pont roulant sont généralement négligeables. Cependant, ils doivent être pris en compte dans le cas d'un assemblage ou d'un nombre plus élevé d'actions d'accélération et de freinage multiples. Il n'en résulte que des charges de roue verticales, qui doivent être modifiées par les facteurs dynamiques correspondants selon [3] , Section 2.12.1 (7).

Facteurs d'impact dynamique pour la modification des charges de roue verticales :
_graisse,1 = (1 + φ₁ )/2
_gras,2 = (1 + φ₂ )/2

Contraintes dues aux charges de roue

Contrairement à l'état limite ultime, les contraintes se rapportent à la branche de la soudure dans le cas d'un calcul en fatigue. Il est nécessaire de considérer les contraintes σ dues à la charge de roue ainsi que les contraintes de cisaillement locales et globales dues à l'effort tranchant conformément à [4] , Section 5 (6).

Contraintes de soudure dans le calcul de fatigue

Selon [2], il convient de considérer la charge excentrée de galets de ¼ de la largeur du champignon du rail à partir de la classe d'endommagement de pont roulant de S3 sur ([2], Section 9.3.3 [1]) pour le calcul en fatigue des soudures. Par conséquent, si le pont roulant sur le chemin de roulement présente une classe d'endommagement ≥ S3, les contraintes locales dues aux charges de galets doivent être déterminées sur la semelle supérieure, y compris la composante de la charge de galets excentrique. Un modèle d'ingénierie simple permettant de déterminer l'augmentation de la charge de roue est présenté dans [1].

Augmentation de la charge de roue en cas d'application de charge de roue excentrique

Pour le calcul des contraintes de cisaillement, la contrainte de cisaillement locale peut être déterminée en utilisant 20 % de la contrainte verticale due à la charge de roue, selon la Section 5.7.2 (1) de [2]. De plus, les contraintes de cisaillement globales dues à la différence d'effort tranchant d'un passage de pont roulant ∆V doivent être appliquées.

Spannungsberechnung in der Schweißnaht

La hauteur du rail de grue usé peut être fixée à 12,5 % selon la Section 5.6.2 (3) de [2], à la fois pour le calcul des contraintes de charge des roues et pour la détermination des propriétés de la section. La longueur d'application de la charge efficace est calculée de la même manière que pour le calcul à l'état limite ultime.

Calcul à l'état limite en fatigue

La vérification à la fatigue est effectuée à l'aide du spectre de contraintes résultant du calcul de structure. Les plages de contraintes résultent des contraintes globales comme suit :
=_max -_min
=_max -_min

Pour les contraintes locales, les plages de contraintes sont les valeurs maximales correspondantes, les valeurs minimales étant 0.

Étendue de contrainte équivalente vis-à-vis de l'endommagement

Il s'agit de convertir un spectre de contraintes multiniveaux en un spectre à un niveau avec le même endommagement et de déterminer la plage de contraintes équivalentes de l'endommagement résultant pour 2 ⋅ 10 ⁶ cycles de contrainte.

Spectre de contrainte à plusieurs niveaux

À l'aide des courbes S-N normalisées (pente m = 3 pour les contraintes longitudinales et pente m = 5 pour les contraintes de cisaillement) et du nombre maximal de cycles de travail selon la classe d'endommagement de la grue selon [3], Tableau 2.11, les formules suivantes peuvent être dérivé.

Calcul de la plage de contraintes équivalentes à l'endommagement :

La représentation graphique à l'aide de la courbe S-N sélectionnée donne le diagramme suivant :

Schadensäquivalente Spannungsschwingbreite innerhalb der verwendeten Wöhlerlinie

La vérification finale peut maintenant être effectuée à l'aide des détails de construction, de la soudure et de la catégorie d'entaille associée (Δσ_c et_c ). Les détails de construction sont indiqués dans les Tableaux 8.1 à 8.10 de [4]. Le Tableau 8.10, en particulier, contient des détails sur la poutre du pont roulant.

Les coefficients partiels dépendent des intervalles de contrôle prévus et résultent des Tableaux NA.3 de [4] et des Tableaux NA.3 de [2] : NA.3 :

Selon [4], Section 5 (6), l'interaction n'est pas effectuée pour le calcul de la soudure.