Comment les fabricants de métaux peuvent gérer la distorsion lors du pliage des profilés

Jun 08, 2024

Les étudiants qui étudient à l’Illinois Institute of Technology apprécient le calme. Un tube elliptique, composé de nombreux éléments incurvés, étouffe le bruit du passage des trains. Image : AISC

Chaque fois que Ken Pecho se promène sur le campus de son alma mater, l'Illinois Institute of Technology (IIT), près du centre-ville, il lève les yeux. Lorsqu'un train CTA circule sur le rail, il apprécie le calme. Bien sûr, le train n'est pas silencieux, mais il l'est beaucoup plus qu'il ne le serait autrement grâce à un tube elliptique agissant comme une sorte de silencieux, formé chez l'employeur de Pecho, Chicago Metal Rolled Products (CMRP), une cintreuse-rouleau qui a été formant des plaques, des cornières, des tubes, des profilés et des poutres structurelles depuis plus de 100 ans. Autour des voies du CTA, cette structure elliptique, composée de nombreux éléments incurvés, atténue le bruit des trains qui passent, au grand soulagement des étudiants de l'IIT qui étudient dans un bâtiment situé à quelques mètres seulement.

Pecho a rappelé cette histoire lors d'une présentation à la NASCC Steel Conference 2019, tenue à St Louis et organisée par l'American Institute of Steel Construction (AISC). Lors d'une présentation à la conférence, il a présenté ce qui était alors une nouvelle publication de l'AISC, "Design Guide 33: Curved Member Design".

"Cela devrait vraiment être considéré comme la bible des membres incurvés", a-t-il déclaré. "Si vous fabriquez des métaux courbés dans le cadre de votre emploi du temps quotidien, c'est quelque chose que vous devriez avoir dans votre bibliothèque."

Le guide de conception approfondit le sujet de présentation de Pecho, un sujet qui devient de plus en plus important pour les opérations de cintrage et de rouleaux qui ont connu ces dernières années une augmentation significative de la demande de profils incurvés, notamment des tubes ronds, elliptiques, carrés et rectangulaires ; profils ouverts; et poutres structurelles. Le discours de Pecho portait sur la distorsion.

« La principale préoccupation que nous constatons avec les métaux courbés est la distorsion », a-t-il déclaré. « Mais nous ne pouvons pas éliminer complètement la distorsion. Ce n'est tout simplement pas possible. La question qui se pose maintenant est la suivante : comment concevoir pour le pliage ? Que pouvons-nous faire pour contribuer au succès d’un membre courbé ? »

Les projets les plus réussis, y compris ce tube elliptique incurvé entourant la voie ferrée du CTA, ont été conçus en tenant compte de la distorsion. Pecho se souvient d'un travail dans lequel un tube incurvé rectangulaire était assemblé à un tube rectangulaire droit, une situation dans laquelle les problèmes de distorsion seraient facilement apparents, en particulier compte tenu du rayon étroit du tube incurvé.

La forme du tube rectangulaire ne changerait que légèrement, de sorte que la forme déformée de la pièce ne serait pas perceptible. Mais ce n'était pas le cas pour le soudeur qui devait assembler les pièces courbes et droites. La solution impliquait un compromis : l'atelier a plié le profilé, mais a ensuite laissé plusieurs pieds de section droite non pliée près de l'extrémité du tube. Le fabricant a ensuite coupé ce tube quelques centimètres en avant de la courbe, juste assez d'espace pour que les effets de distorsion dans la section courbe se dissipent, ramenant le diamètre du tube à sa dimension nominale.

Heureusement, dans cette situation, la connexion, cachée derrière un mur, n'était pas critique d'un point de vue esthétique. Si tel était le cas, les concepteurs auraient peut-être dû reconsidérer le type de connexion ou la conception. Encore une fois, à elle seule, la distorsion de la pièce incurvée n’était pas perceptible. Mais joint à un membre hétéro, les effets de distorsion étaient apparents. De tels défauts esthétiques n’ont peut-être pas d’importance. Quoi qu’il en soit, reconnaître et planifier cette distorsion sur le devant, avant qu’un métal ne soit plié, peut avoir tout son sens.

Le nouveau guide AISC précise comment différents niveaux de distorsion affectent la force d'un membre. Pour calculer certains attributs de résistance d'une poutre en I incurvée, par exemple, divisez le delta de non-planéité (différence par rapport à la valeur nominale) créé par la distorsion par l'épaisseur du matériau. Les résultats jusqu'à un certain point ne montrent aucun changement significatif dans la force du membre ; mais à mesure que la distorsion s’accroît au-delà de ce point, le membre s’affaiblit. Une distorsion localisée peut être particulièrement problématique. Tous ces calculs dépendent bien entendu des exigences de résistance de l'application, et le guide de conception AISC détaille tous les détails.