Adaptation des règles européennes au calcul de cheminées autoportantes

Abstract

Ce travail a été demandé par la société Drever International S.A. dans le but de clarifier et automatiser le dimensionnement de leurs cheminées métalliques autoportantes. Quatre objectifs sont visés : l’analyse approfondie des étapes du dimensionnement des cheminées, basé sur les normes européennes, et prenant en compte les spécificités relatives à leurs structures ; la création d’un code de calcul automatisant le dimensionnement ; l’analyse critique des normes européennes utilisées ; et l’établissement de conseils, résultant d’études paramétriques, pour guider le choix du diamètre et des épaisseurs lors du pré-dimensionnement. Le code de calcul est réalisé dans le programme Matlab. Ces objectifs sont atteints via l’établissement d’un modèle d’éléments finis prenant en compte les températures élevées de l’enveloppe structurale. Ensuite, les charges appliquées sont déterminées et ajoutées au modèle pour réaliser l’analyse. Celle-ci est faite à l’aide du logiciel BeamZ. Il effectue une analyse élastique linéaire au premier ordre, mais il a été décidé d’ajouter des corrections à cette analyse, pour considérer le second ordre. Ensuite, toutes les vérifications sont réalisées en suivant les recommandations des normes européennes. Le programme réalisé est alors utilisé sur un cas d’étude permettant d’évaluer les ordres de grandeur obtenus. Il apparaît que ce cas d’étude n’est en fait pas vérifié, dû à l’action trop importante des tourbillons de Von Karman. La création de ce logiciel et l’analyse de la méthode de dimensionnement proposée par l’Eurocode ont mis en évidence certaines incohérences, lacunes et failles présentes dans cette norme. L’analyse du cas d’étude amène à la conclusion qu’un amortisseur doit être ajouté à la structure, pour atténuer les vibrations dans la direction perpendiculaire au vent. Les études paramétriques permettent de conseiller un petit diamètre pour diminuer les efforts en base et une épaisseur plus importante pour assurer des déplacements raisonnables. Ces études sont également utilisées pour analyser la validité d’une formule approchée, fournie dans la norme, permettant de calculer la fréquence propre des cheminées.