Note de l'éditeur : L'article suivant a été publié dans le numéro de juillet de Fret sec international.
Par Zane Wells pour Dome Technology
Construire un dôme durable pour le stockage en vrac nécessite beaucoup plus que de gonfler une forme d'air en forme de dôme et de placer du béton en utilisant la méthode du béton projeté à l'intérieur du dôme. Cela nécessite également que le dôme soit conçu pour les contraintes qu'il rencontrera au cours de sa durée de vie.
Pour garantir une structure durable, les ingénieurs de Dome Technology utilisent une analyse par éléments finis pour déterminer le comportement du dôme lorsque des charges sont appliquées. Ces charges comprennent le poids propre, la neige, le vent et les séismes, en plus des charges de pression du matériau stocké. Toutes ces charges ont un impact sur les contraintes dans le dôme à leur manière.
Imaginez ceci : un dôme est dimensionné en fonction du volume de stockage requis pour le matériau stocké, et une épaisseur initiale est supposée en fonction de l'expérience précédente. Les ingénieurs utilisent une méthodologie de forme fermée basée sur la théorie de l'ingénierie classique pour identifier l'épaisseur et le renforcement corrects de la structure. C'est le point de départ de la conception, si vous voulez. La solution de forme fermée identifie les contraintes dans la coque dues aux charges appliquées.
La géométrie est ensuite établie, et l'épaisseur et la quantité d'armatures requises sont spécifiées sur les plans. Les codes du bâtiment locaux énoncent les critères de contrainte et de déflexion pour une structure, ou comment une structure doit être conçue pour résister aux charges appliquées. Les codes du bâtiment sont écrits autour des structures typiques à ossature et murs porteurs. Ces structures se comportent d'une manière très bien comprise. Les coques en béton, y compris les dômes et les silos, ne résistent pas aux charges de la même manière que les structures à ossature et à mur porteur, une analyse plus approfondie est donc effectuée pour garantir la conformité au code et la sécurité du système.
L'analyse par éléments finis détermine le comportement d'un dôme lorsque des charges sont appliquées.
Un modèle informatique du dôme est créé dans le logiciel FEA. Le logiciel divise ensuite le modèle en plus petits morceaux — les éléments finis. Des charges sont appliquées au modèle de dôme et le logiciel analyse le dôme pour déterminer les contraintes et les déviations dues aux différentes charges. Ces contraintes sont utilisées pour vérifier l'armature spécifiée, et toutes les zones de concentration de contraintes sont étudiées plus en détail. Les déviations du système sont utilisées pour identifier les zones les plus susceptibles de se déformer dans des situations de chargement réelles. Une fois ces points identifiés, une structure supplémentaire peut être spécifiée sur les plans.
Cet outil est inestimable pour les clients car les zones à fortes contraintes sont identifiées et des mesures sont prises pour concevoir la structure en béton afin de résister aux charges sur la coque du dôme. Voici trois façons dont les clients bénéficient de la FEA :
Durée de vie plus longue de la structure
]En identifiant les parties du dôme qui supporteront le poids de la pression et des charges à l'intérieur et à l'extérieur, le dôme est renforcé là où c'est nécessaire, ce qui signifie que la structure aura de la force là où elle en aura besoin pour les décennies à venir.
Par exemple, un client peut demander une plus grande ouverture pour accéder au produit stocké ; FEA montrera quels matériaux de construction sont nécessaires pour rendre le dôme suffisamment solide pour supporter l'ouverture. La FEA est également un moyen important de déterminer comment un dôme se comportera lorsqu'une tête de lit ou un convoyeur est soutenu sur le sommet du dôme.
Élimination des dépenses inutiles
Cela fonctionne aussi en sens inverse. Parfois, un ingénieur peut supposer qu'un certain point du dôme pourrait être compromis par des charges supplémentaires et suggérer que davantage de renforts y soient ajoutés. Mais le logiciel FEA élimine les conjectures (et les calculs manuels) en identifiant si c'est réellement le cas. Lorsque cela se produit, un renforcement supplémentaire inutile est éliminé, tout comme les dépenses inutiles.
Une meilleure préparation aux événements météorologiques
Parce que la FEA analyse comment les pressions des tornades, des tremblements de terre, des ouragans et des fortes charges de neige interagiront avec la coque du dôme, le dôme lui-même peut être conçu pour mieux résister aux catastrophes naturelles. Dans les zones de vents violents, comme Tornado Alley aux États-Unis, ou dans les zones sismiques élevées, comme le Chili en Amérique du Sud, cela est particulièrement bénéfique.