Que sont les roulements dans le bâtiment ?

Les appuis dans la construction sont des éléments structuraux qui transmettent les charges et absorbent les mouvements entre les différentes parties d'une structure. Ils garantissent l'intégrité et la longévité de la structure. Les appuis supportent les forces telles que la dilatation, la contraction, la rotation et la translation, causées par les variations de température, l'activité sismique et les charges d'exploitation. Le marché des appuis de construction est en pleine expansion.Croissance annuelle composée de 5,62 % entre 2025 et 2035, reflétant le rôle crucial de ces composants, souvent issus d'un domaine spécialiséusine de roulements, prise.

Points clés à retenir

• Les appuis utilisés dans la construction permettent aux bâtiments et aux ponts de se déplacer en toute sécurité. Ils résistent aux variations de température, au vent et aux séismes.
• Les paliers répartissent les charges d'une partie d'une structure à une autre. Cela permet d'éviter les contraintes excessives et d'allonger la durée de vie des structures.
• Différents types de roulementsIl en existe pour différentes applications. On peut citer comme exemples les paliers élastomères, les paliers à pot et les paliers sphériques.

Pourquoi les roulements sont essentiels dans la construction

Les appuis jouent un rôle fondamental dans la construction moderne, garantissant la sécurité, la stabilité et la longévité des structures. Ils remplissent plusieurs fonctions critiques qui en font des composants indispensables dans divers projets d'ingénierie.

Mouvement structurel d'accommodation

Les structures ne sont pas statiques ; elles subissent constamment divers mouvements. Les variations de température entraînent la dilatation et la contraction des matériaux. L’activité sismique, le vent, et même le poids des personnes et des véhicules induisent des forces dynamiques. Les appuis sont spécifiquement conçus pour gérer ces mouvements. Par exemple,Les calculs de mouvement des appuis de pont tiennent explicitement compte de la dilatation et de la contraction thermiques.Ils prennent également en compte d'autres facteurs tels que le fluage du béton, le retrait et le raccourcissement élastique dans les structures précontraintes.

Différents types de roulements gèrent ces mouvements de manière unique.Les paliers à bascule permettent la rotation et un certain mouvement de translation.Utilisés notamment dans les grands ponts pour compenser la dilatation et la contraction thermiques, les appuis à rouleaux permettent un mouvement unidirectionnel, généralement horizontal, tout en limitant les mouvements perpendiculaires. Les ingénieurs les emploient couramment dans les ponts et les poutres de grande longueur pour gérer ces variations.

D'autres types de roulements offrent également des capacités de mouvement spécialisées.Les paliers élastomères absorbent les déplacements grâce à leur déformation élastique.Les paliers à pot peuvent être associés à des surfaces de glissement pour permettre un mouvement de translation. Les paliers sphériques, quant à eux, sont dotés de plaques incurvées pour supporter des charges et des mouvements plus importants, ce qui les rend idéaux pour les géométries complexes et les fortes contraintes de rotation.

Les roulements sont conçus pour des plages de mouvement spécifiques. Par exemple,Les roulements RJ Watson Disktron ont une capacité de rotation supérieure à 0,08 radians.Les appuis unidirectionnels permettent la rotation dans les directions longitudinale et transversale, ainsi que le déplacement dans une seule direction. Les appuis fixes permettent la rotation dans toutes les directions, mais empêchent tout déplacement. Les appuis multidirectionnels permettent la rotation et le déplacement dans toutes les directions. Les appuis guidés flexibles sont conçus pour répondre aux besoins de déplacement des ponts à poutres courbes. Les ingénieurs ont même modifié les appuis de culée du pont de contournement du barrage Hoover afin d'obtenir une rigidité longitudinale de rappel sur une plage de déplacement de 12,7 cm (5 pouces).

Transfert de charge efficace

RoulementsLes appuis structuraux sont essentiels au transfert efficace des charges d'une partie d'une structure à une autre. Installés dans les ponts, ils permettent de transférer les charges de la superstructure à l'infrastructure. Conçus pour supporter diverses charges, notamment les charges permanentes, les charges d'exploitation, les charges dues au vent et les charges sismiques, ils assurent une liaison optimale entre les différents éléments du pont et facilitent la transmission des forces liées à la circulation et des efforts extérieurs. Sans appuis, les charges concentrées impacteraient directement les éléments porteurs, risquant d'entraîner des contraintes localisées et une rupture structurelle. Ces composants sont fabriqués avec précision par des usines spécialisées afin de répondre aux exigences rigoureuses en matière de résistance aux charges.

Réduire le stress et prolonger la durée de vie

En absorbant les mouvements et en facilitant un transfert de charge efficace, les appuis réduisent considérablement les contraintes sur les éléments structuraux. Lorsqu'une structure se dilate ou se contracte, ou lorsqu'elle subit des forces sismiques, les appuis absorbent et répartissent ces mouvements. Cela empêche l'accumulation de contraintes excessives dans les liaisons rigides, qui pourraient entraîner des fissures, de la fatigue, voire une rupture catastrophique. En atténuant ces contraintes, les appuis protègent l'intégrité de l'ensemble de la structure. Cette gestion proactive des forces prolonge la durée de vie globale des bâtiments, des ponts et autres infrastructures, réduisant les coûts de maintenance et garantissant la sécurité à long terme.

Types de roulements utilisés dans la construction

Les projets de construction font appel à différents types d'appuis, chacun étant conçu pour des conditions de charge et des exigences de mouvement spécifiques. La compréhension de ces différences permet aux ingénieurs de sélectionner la solution la plus appropriée pour garantir l'intégrité et la longévité de la structure.

paliers élastomères

Les paliers élastomères sont des composants flexibles qui absorbent les mouvements par déformation. Ils sont généralement constitués de couches de caoutchouc néoprène laminées. De fines cales d'acier sont intercalées entre ces couches. Certains modèles comportent également des plaques d'acier sur leurs faces supérieure et inférieure. Par exemple, certains paliers peuvent être constitués de couches de caoutchouc.8 mm ou 12 mm d'épaisseur, avec des couches d'acier mesurant 3 mm ou 4 mm, selon la taille globale du palier.

Les ingénieurs prescrivent fréquemment des paliers élastomères pour diverses applications.superstructures en béton de soutienet transmettent les charges aux sous-structures. Ces appuis sont également performants dans d'autres types de matériaux et de structures. Ils sont particulièrement appréciés poursystèmes de poutres en béton précontraint de courte à moyenne portéeCela s'explique par leur fiabilité, leur rentabilité et leur facilité d'installation. Les applications exigeantes de poutres en acier, notamment celles présentant de grandes portées, des réactions importantes et des mouvements complexes, tirent également profit des appuis élastomères. Dans ces cas précis, ils offrent souvent des avantages en termes de coût et de performance par rapport aux appuis à pot ou à disque.

paliers à pot

Les paliers à pot sont des dispositifs robustes conçus pour supporter des charges élevées et des rotations importantes. Leurs principaux composants comprennent un pot en acier, un coussinet élastomère, une plaque en acier inoxydable et une bague d'étanchéité. Leur principe de fonctionnement repose sur…coussinet élastomère enfermé dans le pot en acierCe patin se comporte comme un fluide sous contrainte triphasique, permettant des rotations importantes. Le déplacement horizontal est assuré par le mouvement relatif entre une plaque en PTFE sur le piston et une plaque en acier inoxydable. Ces composants sont fabriqués avec une grande précision par une usine spécialisée dans les roulements, garantissant ainsi des performances optimales.

Les paliers à pot offrent des capacités de charge et de rotation impressionnantes. Leur capacité de charge est généralement égale à 100 % de leur capacité nominale, avec une marge de surcharge de 10 %. Ces paliers sont conçus pour des charges élevées, souventdépassant 50 000 kNIls peuvent également supporter des rotations importantes, de 0 à 0,03 radians. Par exemple, certains paliers à pot peuvent supporter des charges allant jusqu'à 60 MN avec des déplacements longitudinaux de ±300 mm.

Roulements sphériques

Les paliers sphériques sont idéaux pour les structures exigeant une capacité de charge élevée et une grande amplitude de rotation dans plusieurs directions. Ils sont dotés d'une surface de glissement incurvée permettant de grandes rotations et des déplacements angulaires importants. Les spécifications des matériaux de ces surfaces sont cruciales pour leurs performances.

La surface concave est souvent revêtue d'une doublure en tissu PTFE tissé. Cette doublure a généralement une épaisseur comprise entre0,020 pouce (0,5 mm) et 0,125 pouce (3,2 mm)Après compression, la surface convexe peut être en acier inoxydable massif. Elle peut également être en acier au carbone avec un revêtement de soudure en acier inoxydable d'une épaisseur minimale de 2,4 mm (3/32 pouce). Une autre option consiste en un chromage dur, appliqué conformément à la norme fédérale QQ-C-320B classe 2, avec une dureté Rockwell C d'au moins 60. Cette surface est ensuite polie jusqu'à une finition de 0,5 micromètre (20 micro-pouces) maximum.paliers lisses sphériques sans entretienDes couches de glissement spéciales en matériaux modernes à faible frottement sont intégrées, ce qui les rend adaptées aux charges importantes à direction constante.

Paliers lisses (PTFE)

Les paliers lisses, souvent en polytétrafluoroéthylène (PTFE), facilitent le mouvement de translation avec un minimum de frottement. Les ingénieurs conçoivent ces paliers pour permettre aux éléments d'une structure de glisser les uns sur les autres.

Les considérations de conception relatives aux paliers en PTFE sont cruciales. Le PTFE est généralementappliqué entre deux plaques plates en acier inoxydableLa surface en PTFE est souvent plus petite que celle des plaques d'acier afin d'éviter le fluage, c'est-à-dire la déformation sous de fortes charges prolongées. Pour les rotations importantes, supérieures à 5 degrés, le PTFE est appliqué sur des surfaces courbes en acier inoxydable. Afin de limiter le fluage, les ingénieurs utilisent du PTFE alvéolé ou l'intègrent dans une plaque de support. Cela permet de contenir le matériau. Il est également essentiel de protéger la surface de glissement des débris de construction tels que les projections de soudure, la peinture et les limailles de métal lors de l'installation. Les paliers lisses plats standard supportent principalement les mouvements linéaires et ne permettent que des rotations mineures, généralement inférieures à 5 degrés. Pour les rotations importantes, des paliers courbes ou sphériques spécialisés sont nécessaires. Un ensemble complet de palier lisse nécessite unplaque en acier inoxydable poli comme surface de contactLe patin en PTFE ou en graphite glisse sur cette surface, assurant un faible coefficient de frottement. L'épaisseur du PTFE varie selon la température : une couche de 3 mm est courante pour les températures standard jusqu'à 130 °C, tandis qu'une couche de 5 mm intégrée dans une plaque encastrée est utilisée pour les températures élevées jusqu'à 200 °C.

Le coefficient de frottement du PTFE dans les paliers lisses peut varier. L'infiltration de chlorures, par exemple, peut entraîner une augmentation du coefficient de frottement de la couche de PTFE.0,05 à 0,12Certaines études montrent queLe coefficient de frottement des polymères frottant contre des métaux diminue.avec une augmentation de la charge. D'autres recherches indiquent que le coefficient de frottement augmente avec la charge. Ceci souligne le comportement complexe du PTFE dans différentes conditions.

Roulements à rouleaux et à bascule

Les roulements à rouleaux et les roulements à bascule sont deux types distincts qui permettent le mouvement de différentes manières. Les roulements à rouleaux facilitent principalement le mouvement.mouvements linéaires le long d'un seul axeIls sont très efficaces pour les grands mouvements de translation, mais ne supportent pas bien les mouvements de rotation. Les paliers à bascule, en revanche, supportent à la fois les mouvements de rotation et de translation.

Historiquement, les roulements à rouleaux et à bascule ont trouvé des applications dans divers secteurs. Bien que la construction moderne privilégie souvent d'autres types de roulements, ces conceptions traditionnelles conservent des applications spécifiques. Par exemple, les technologies des roulements à rouleaux et à bascule sont répandues dansvéhicules de tourisme, véhicules utilitaires et voitures de courseIls améliorent le rendement, la puissance et la fiabilité du moteur. Ils réduisent également l'usure du moteur et allongent les intervalles d'entretien. Ces roulements sont également utilisés dansMoteurs V6 et 6 cylindres en ligne, ainsi que les véhicules spéciaux et les constructions sur mesure, où des exigences de performance spécifiques nécessitent des solutions adaptées.

Où les roulements sont utilisés : enseignements tirés d’une usine de roulements

Les roulements sont des composants fondamentaux dans divers secteurs de la construction.L'usine de roulements produit ces éléments critiquespour diverses applications, garantissant l'intégrité structurelle et la longévité.

Ponts et viaducs

Les ponts, en particulier les ouvrages à longue portée, dépendent fortement de systèmes de portance avancés. Les ingénieurs spécifientpaliers à coussinets en tissuPour les travées plus rigides et plus lourdes, comme les ponts à poutres caissons post-tendues, ces appuis offrent une capacité de charge élevée et utilisent une surface de glissement en PTFE. Les appuis multirotatifs haute charge (HLMR), notamment les appuis à disque, supportent des charges extrêmes et de grandes rotations, fréquentes dans les ponts à poutres en tôle d'acier flexibles.paliers lissessont également idéales pour les ponts de grande portée ; elles facilitent des déplacements horizontaux importants.appuis de pontCes dispositifs permettent de surmonter les difficultés liées aux conceptions courbes en autorisant les superstructures à s'adapter aux forces directionnelles et de torsion. Ils gèrent les déformations horizontales et maintiennent la rigidité verticale des tabliers à travées multiples. Les appuis compensent également les réponses dynamiques dues aux charges sismiques et aux véhicules.dilatation thermiqueet résistent aux contraintes de traction lors des séismes. Ils atténuent les effets des facteurs environnementaux tels que l'humidité et les agents corrosifs.

Bâtiments et immeubles de grande hauteur

Les immeubles de grande hauteur utilisent des appuis pour gérer les charges dynamiques et améliorer leur résistance sismique.paliers élastomèresElles sont essentielles ; elles permettent de gérer le balancement dû au vent et offrent une flexibilité sans compromettre la solidité. Elles améliorent la stabilité des fondations en compensant les mouvements de terrain et réduisent les vibrations pour les occupants lors de séismes ou de vents violents. Des gratte-ciel comme le Burj Khalifa témoignent de leur efficacité.appuis d'isolation sismiquePlacés entre la structure et les fondations d'un bâtiment, les appuis permettent à ce dernier de se déplacer indépendamment lors d'un séisme. Ceci minimise le transfert d'énergie sismique, préservant ainsi la structure et son contenu. Ces appuis offrent une flexibilité horizontale pour absorber les oscillations tout en conservant une rigidité verticale. Un fabricant spécialisé conçoit ces systèmes pour une performance optimale.

Autres projets d'infrastructure

Projets d'infrastructures spécialiséesLes stades et les centrales électriques, par exemple, font également appel à des solutions d'appui avancées. Ces installations utilisent souvent des appuis antisismiques. Les appuis élastomères, composés de plaques de caoutchouc et d'acier, offrent flexibilité et dissipent l'énergie. Les appuis lisses, intégrant fréquemment des systèmes de pendule à friction, permettent un mouvement contrôlé dans les grandes structures fortement chargées. Les appuis hybrides combinent les caractéristiques des appuis élastomères et lisses, offrant une isolation multiaxiale pour les structures complexes où les solutions traditionnelles sont insuffisantes.

Les roulements sont des composants indispensables à la construction moderne. Ils garantissent la sécurité, l'intégrité et la longévité des structures. Ces éléments essentiels gèrent efficacement les charges et absorbent les mouvements. Les roulements permettent aux structures de résister aux contraintes environnementales et opérationnelles, ce qui les rend cruciaux pour les infrastructures modernes. Ces pièces essentielles sont généralement produites par des usines spécialisées.

FAQ

Quelle est la fonction principale des appuis de construction ?

Les paliers transmettent les charges et absorbent les mouvements entre les éléments de la structure. Ils garantissent l'intégrité et la longévité de celle-ci en gérant des forces telles que la dilatation, la contraction et la rotation.

Comment les appuis contribuent-ils à la sécurité sismique des bâtiments ?

Les appuis antisismiques permettent aux bâtiments de bouger indépendamment lors des tremblements de terre. Cela minimise le transfert d'énergie sismique, protégeant ainsi la structure et son contenu des dommages.

Quels types d'appuis sont couramment utilisés dans les ponts ?

Les ponts utilisent fréquemment des appuis élastomères, à pot, sphériques et lisses. Ces types d'appuis supportent efficacement les charges importantes, la dilatation thermique et les mouvements variés.