ISO 5049-1:1980
(Main)Mobile continuous bulk handling equipment - Part 1: Rules for the design of structures
Mobile continuous bulk handling equipment - Part 1: Rules for the design of structures
Appareils mobiles de manutention continue pour produits en vrac — Partie 1: Règles pour le calcul des charpentes
General Information
Relations
Frequently Asked Questions
ISO 5049-1:1980 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Mobile continuous bulk handling equipment - Part 1: Rules for the design of structures". This standard covers: Mobile continuous bulk handling equipment - Part 1: Rules for the design of structures
Mobile continuous bulk handling equipment - Part 1: Rules for the design of structures
ISO 5049-1:1980 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 53.040 - Continuous handling equipment. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 5049-1:1980 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to SIST ISO 5049-1:1997, ISO 5049-1:1994. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
International Standard @ la 4 504911
-
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDlZATlDN*MEXAYHAPOLViAR OPrAHHJAUHR no CTAHflAPT)13AUMH.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mobile continuous bulk handling equipment - Part I :
c
Rules for the design of structures
Appareils mobiles de manutention continue pour produits en vrac - Partie 1 : Règles pour le calcul des charpentes
First edition - 1980-09-15
-
UDC 621.867:624.04 Ref. No. IS0 5û49/1-1980 (E)
8 ?
Descriptors : materials handling equipment, continuous handling, bulk products, mobile equipment, steel construction, framework, design,
,L
computation, loads, (forces), joints (junctions), welded joints, riveted joints, bolted joints, cables, designations, graphic symbols, fatigue
(materials), stability, buckling, overturning (vehicles).
il
O
L!?
Price based on 45 pages
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards institutes (IS0 member bodies). The work of developing Inter-
national Standards is carried out through IS0 technical committees. Every member
body interested in a subject for which a technical committee has been set up has the
right to be represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council.
International Standard IS0 5049/1 was developed by Technical Committee
ISO/TC 101, Continuous mechanical handling equipment, and was circulated to the
member bodies in June 1978.
It has been approved by the member bodies of the following countries :
Austria France South Africa, Rep. of
Belgium Germany, F. R. Spain
India Sweden
Chile
Turkey
Czechoslovakia Mexico
Finland Netherlands USSR
The member bodies of the following countries expressed disapproval of the document
on technical grounds :
Australia
Denmark
United Kingdom
O International Organization for Standardization, 1980 0
Printed in Switzerland
II
Contents Page
1 Scope .
2 Field of application .
3 Reference . 1
4 Loads . 1
4.1 Mainloads . 2
.
4.2 Additionalloads .
4.3 Special loads .
5 Loadcases . 8
6 Design of structural parts other than joints . 8
6.1 General . 8
6.2 Characteristic values of materials .
6.3 Calculation of permissible stresses with respect to the yield point . 9
6.4 Checking of elements submitted to compression and buckling loads . 10
7 Design of joints for general stress checking . 10
7.1 Welded ioints . 10
7.2 Bolted and riveted joints . 10
Joints using high tensile bolts with controlled tightening .
7.3 10
7.4 Cables .
8 Calculation of permissible fatigue strength for structural members
....................................................... 16
and forjoints
8.1 General . 16
8.2 Permissible stress oD .
8.3 Characteristic curves for permissible fatigue strength . 16
9 Checking of stability . 40
9.1 Checking of security regarding crippling and overturning .
9.2 Checking of security regarding buckling .
10 Exceeding of permissible stresses .
11 Safety regarding overturning . 41
11 . 1 Checking for stability regarding overturning .
11.2 Additional units . 41
12 Safetyregardingdrifting . 42
Annex . Maximum section of the products handled. as a function of
dynamic drop angle and trough angle I. . 43
INTERNATIONAL STANDARD IS0 5049/1-1980 (E)
Mobile continuous bulk handling equipment -
,
Part 1 : Rules for the design of structures
-
1 Scope
forces at the conveying elements for the useful
load:
This International Standard lays down rules for determining the
loads, kinds and combinations of loads (main, additional and
- permanent dynamic effects;
i-
special loads) which must be taken into account when design-
ing metallic structures for mobile continuous bulk handling
- inclination of the machine;
equipment.
-
loads on the gangways, stairs and platforms.
b) The additional loads are loads that can occur intermit-
2 Field of application
tently during operation of the equipment or when the equip-
ment is not working; these loads can either replace certain
This International Standard is applicable to mobile continuous
main loads or be added to the main loads.
handling equipment for bulk products : among others, stackers
and reclaimers by bucket wheels and their conveyors, bucket
They include, among others :
wheel and bucket excavators for open-cast working, ship
loaders and unloaders.
-
wind load for machines in operation;
The annex provides further details on methods of applying the
- snow load;
rules.
- temperature load;
IS0 W/2 will deal with rules for the design of mechanisms.
-
abnormal digging and lateral resistance;
-
resistances due to friction and travel;
3 Reference
-
-
horizontal lateral forces during travelling;
IS0 2148, Continuous handling equipment - Nomenclature.
- non-permanent dynamic effects.
4 Loads
c) The special loads comprise the loads which should not
occur during and outside the operation of the equipment
Depending on their frequency, the loads are divided into three
but the occurrence of which is not to be excluded.
different load groups : main loads, additional loads and special
loads.
:
They include, among others
a) The main loads comprise all the permanent loads which
- clogging of chutes;
occur when the equipment is used under normal operating
conditions. -
resting of the bucket wheel or the bucket ladder;
They include, among others :
- locking of travelling devices;
- dead loads; -
lateral collision of the bucket wheel with the slope;
-
- useful loads;
wind load for machines not in operation;
- incrustation;
- buffer effects:
-
normal digging and lateral resistances;
- loads due to earthquakes.
IS0 5049/1-1980 (E)
4.1 Main loads In order to take into account the dynamic loads which could be
applied to the conveyor during transport, the load must be
multiplied by the factor 1 ,I.
4.1.1 Dead loads
Dead loads are load forces of all fixed and movable construc-
tion parts, always present in operation, of mechanical and elec-
4.1.2.2 Load in the reclaimers
trical plants as well as of the support structure.
To take into account the weight of the material to be conveyed
in the reclaimers it is assumed that :
4.1.2 Useful loads
a) for bucket wheels
The effective load carried on conveyors and reclaimers is con-
-
sidered.
one-quarter of all available buckets are 100 YO full
b) for bucket chains
4.1.2.1 Effective load carried on the conveyors
-
one-third of all the buckets in contact with the face
are 33,3 YO full;
These loads are determined from the design output (m3/h).
-
-I
one-third of all the buckets in contact with the face
are 66,7 YO full;
Units with no built-in reclaimer
4.1.2.1.1
-
all other buckets up to the sprocket are 100 YO full
a) Where the belt load is limited by automatic devices, the
load on the conveyor will be assumed to be that which
results from the outwt thus limited.
4.1.2.3 Material in the hoppers
b) Where there is no output limiter, the design output is
that resulting from the maximum cross-sectional area of the
The mass of the material in the hoppers is obtained by multiply-
conveyor multiplied by the conveying speed.
ing the density of the product by the volume (filled to the brim).
Unless otherwise specified in the agreement, the cross-
sectional area shall be determined assuming a dynamic
In case of the mass of the material being limited by reliable
repose angle cp = 20°.
automatic controls, deviation from the above-mentioned value
is permissible.
The annex shows the maximum sections of products con-
veyed as a function of cp for different conveyor or designs
and for the trough angle A.
c) Where the design output resulting from a) or b) on the 4.1.3 Incrustation
upward units is lower than that of downward units, the
-
downward units may have the same output as the upward The degree of incrustation (dirt accumulation) depends on the
units. specific material and operating conditions prevailing in each
given case. The data which follow are to be taken as guidance.
The actual values can deviate towards either higher or lower
values.
4.1.2.1.2 Units fitted with a reclaimer (bucket wheel or
bucket chain)
For storage yard appliances, the values are generally lower,
a) where there is no output limiter, the design output is
while for reclaimers they are to be taken as minimum values.
1,5 times the filling capacity of the buckets multiplied by the
maximum number of discharges. In the case of bucket
wheels, the factor 1,5, which takes into account the
Loads due to dirt accumulation must be taken into account :
volumes which can be filled in addition to the buckets, can
be replaced by the actual value of additional filling.
a) on the conveying devices, 10 YO of the theoretical effec-
Where there are automatic output limiters, the design tive load calculated according to 4.1.2;
b)
output shall be the output thus limited.
b) for bucket wheels, the weight of a 5 cm thick layer of
material on the centre of the bucket wheel, considered as a
Where the unit is intended to convey materials of different
solid disc up to the cutting circle;
densities (for example coal and ore) safety devices shall be
provided to ensure that the load will not be exceeded with
c) for bucket chains, 10 % of the design useful load
the heavier material.
calculated according to 4.1.2, uniformly distributed over the
total length of the ladder.
Dynamic load factor
IS0 5049/1-1980 (E)
4.1.4 Normal digging and lateral resistances If the number of movements giving rise to inertia forces due to
acceleration and braking is lower than 2 x 104, the effects
These forces are to be calculated as concentrated loads, i.e. on must be considered as additional loads (see also 4.2.7).
bucket wheels as acting at the most unfavourable point of the
cutting circle, and on bucket chains as acting at a point one-
third of the way along the part of the ladder in contact with the
4.1.7 Loads due to inclination of the machine
face.
In case of inclination of the working level, forces will be formed
by breaking down the weight loads acting vertically and parallel
to the plane of the working level. The slope loads are to be
4.1.4.1 Normal digging resistance
based on the maximum inclinations specified in the delivery
contract and have to be increased by 20 YO for the calculation.
The normal digging resistance acting tangentially to the wheel
cutting circle or in the direction of the bucket chain on digging
units, and in general on units for which the digging load is
4.1.8 Loads on the gangways, stairs, platforms and
largely uncertain, is obtained from the rating of the drive motor,
walkways
the efficiency of the transmission gear, the circumferential
speed of the cutting edge, and the power necessary to lift the
Stairs, platforms and gangways must be calculated to bear
material, and in the case of bucket feeders from the power
300 daN of concentrated load under the worst conditions, and
necessary to move the bucket chain.
the railings and guards to stand 30 daN of horizontal load.
U
To calculate the lifting power, the figures indicated in 4.1.2.2
When higher loads are to be supported temporarily by plat-
with respect to the outputs may be used.
forms, the latter must be designed and sized accordingly.
For storage yard applications, the above method of calculation
may be ignored if the digging resistance of the product is
accurately known as a result of tests and if it is known for sure
4.2 Additional loads
that this digging resistance will not be exceeded during normal
operation.
4.2.1 Wind load for machines in operation
During handling, a wind speed of v, = 20 m/s = 72 km/h
shall be assumed. The dynamic pressure q is calculated, in
4.1.4.2 Normal lateral resistances
:
decapascals, using the following generally applied formula
Unless otherwise specified, the normal lateral resistance can be
&
assumed as 0,3 times the value of the normal digging
q=-
resistance.
where v, is the wind speed in metres per second.
4.1.5 Forces on the conveying elements for material
The dynamic pressure during the handling operation is then :
-
Belt tensions, chain tensions, etc. must be taken into con-
q = 25daPa
sideration for the calculation as far as they have an effect on the
structures.
Calculating wind action
It shall be assumed that the wind can blow horizontally in all
directions.
4.1.6 Permanent dynamic effects
The effect of wind action on a structural element is a force the
4.1.6.1 In general the dynamic effect of the digging component of which resolved along the direction of the wind is
resistances, the falling masses at the transfer points, the given by the equation
rotating parts of machinery, the vibrating feeders, etc. need
only be considered as acting locally. P=Axqxc
where
4.1.6.2 The inertia forces due to acceleration and braking of P is the resultant force, in decanewtons;
moving structural parts must be taken into account. These can
be neglected for appliances working outdoors if the accelera- A is the area, in square metres, presented to the wind by
tion or deceleration is t0,2 m/s2.
the structural element, i.e. the projected area of the struc-
tural element on a plane perpendicular to the direction of
If possible the drive motors and brakes must be designed in
the wind;
such a way that the acceleration value 0.2 m/s2 is not excee-
ded. q is the aerodynamic pressure, in decapascals;
IS0 5049/1-1980 (El
c is an aerodynamic coefficient taking into account the
overpressures and underpressures on the various surfaces.
It depends on the configuration of the structural elements;
its values are given in table 1.
When a girder or part of a girder is protected from the wind by
by
another girder, the wind force on this girder is determined
applying a reducing coefficient q. It is assumed that the pro-
A. .
When, for lattice girders, the ratio rp = - is higher than 0,6,
tected part of the second girder is bound off by the projection
A,
in the direction of the wind of the contour of the first girder on
the reducing coefficient is the same as for a solid girder.
the second. The wind force on the unprotected parts of the
second girder is calculated without the coefficient q.
The value of this coefficient q will depend on 6, on hand on the
ratio
4.2.2 Snow and ice load
A
The loads due to snow and ice have been considered by the
rp =-
4.1.3 (incrustation). As far as the customer does not
load case
A,
prescribe load values due to particular climatic conditions,
snow and ice need not be included.
./
where
is the visible area (solid portion area);
A
4.2.3 Temperature
A, is the enveloped area (solid portions + voids);
Temperature effects need only be considered in special cases,
h is the width of the girder;
for example when using materials with very different expansion
coefficients within the same component.
b is the distance between the surfaces facing each other.
Table 1 - Values of the aerodynamic coefficient, c
Type of girder
Lattice of rolled sections
I
for Ilh 10
ratio of 5
Q (in decapascals)
NOTE - Certain values of c can be lowered if wind tunnel tests S~CLV *hî: ''- ' '% _. 8, ?I ~ . J >.$l
IS0 5049/1-1980 (E)
Table 2 - Values of reducing coefficient r] as a function of q = A/& and the ratio b/h
These values are also represented by the curves in figure 1.
blh =6
cp=
O 02 0,4 0.6 03 1
Figure 1 - Curves giving values of r]
.
4.2.4 Abnormal digging resistance and abnormal lateral
b) if the wheel and chain are loaded according to 4.1.2.2 :
resistance
in this case the digging power can be reduced by the
The abnormal digging resistance acting tangentially to the lifting power.
bucket wheel or in the direction of the bucket chain is
calculated from the starting torque of the drive motor or from
the cut-off torque of the built-in safety coupling, taking into The abnormal lateral resistance is calculated as in 4.1.4.2,
account the more unfavourable of the two cases listed below :
thereby considering a load of 0,3 times the abnormal digging
resistance.
if the wheel or chain is not loaded :
a)
in this case account is not taken of the power necessary If appropriate, this load can be calculated from the working tor-
to lift the product to be transported, and the load due to que of an existing cut-out device at least equal to 1,l times the
the starting torque of the motor is considered as a digg- sum of the torques due to the inclination of the machine (see
ing load. 4.1.7) and to wind load for machines in operation (see 4.21).
IS0 5049/1-1980 (El
4.2.5 Resistances due to friction and travel To calculate the torque H,, take the centre of gravity S of the
appliance on axis y in unfavourable position in relation to the
Frictional resistances need only be calculated as long as
a) sides 1 and 2.
they influence the sizes.
If there are horizontal guiding wheels, the distance between the
The friction coefficients are to be calculated as follows : guiding wheels is to replace value a.
-
for pivots and ball bearings : p = 0,lO The values of I can be found in figure 3 as a function of the piu
ratio :
-
for structural parts with sliding friction : p = 0,25
For calculating the resistances to travel, the friction
b)
coefficients are as follows : 4.2.7 Non-permanent dynamic effects
-
on wheels of rail-mounted machines : p = 0,03 The mass forces due to the acceleration and braking of moving
structural parts occurring less than 2 x lO4during the lifetime
-
on wheels of crawler-mounted machines : p = 0.10
of the appliance are to be checked as additional loads. They
may be disregarded if their effect is less than that of the wind
-
between crawler and ground : p = 0.60
force during operation as per 4.2.1.
-J
If the mass forces are such that they have to be taken into
Reactions perpendicular to the rail due to
4.2.6
account, the wind effect can be disregarded.
movement of appliance
In the case of appliances on rails, which do not undergo any
reaction perpendicular to the rail other than those reactions due
4.3 Special loads
to wind and forces of inertia, account must be taken of the
reactions resulting from the rolling movement of the unit taking
a torque of force H, directed perpendicularly to the rail as in 4.3.1 Clogging of chutes
figure 2.
The weight of the clogging is to be calculated using a load
The components of this torque are obtained by multiplying the which is equivalent to the capacity of the chute in question,
with due reference to the slope angle. The material normally
load exerted on the wheels or bogies by a coefficient I depen-
ding on the ratio of the rail gauge, p, to the wheel or bogy within the chute may be deducted. The actual bulk weight
must be taken for calculation.
wheel base, a.
\
I \
Figure 2 - Appliances on rails
IS0 5049/1-1980 (El
A
O 2 4 6 8 10 12 a
Figure 3 - Values of i
4.3.2 Resting of the bucket wheel or the bucket ladder kinetic energy of the superstructure. This load is to be applied
in accordance with 4.1.4. In calculating the lateral resistance
on the face
from the kinetic energy, a theoretical braking distance of 30 cm
Where safety devices, for example slack rope safeguard for and a constant braking deceleration are to be assumed.
rope suspensions or pressure switches for hydraulic hoists, are
installed which prevent the full weight of the bucket wheel or
4.3.6 Wind load on idle machines
the bucket ladder coming to rest, the permissible resting force
is to be calculated as a special load at 1,l times its value.
For this case, the wind speeds and aerodynamic pressures
given in table 3 are to be taken, with reference to the above-
Where such safety devices are not provided, the special load is
ground height of the structural element in question.
to be calculated with the full resting weight.
4.3.3 Failure of safety devices as in 4.1.2.1 Table 3 - Wind speeds and aerodynamic pressures
I I I 1
Above-ground height I Aerod;namic
In the case of failure on the part of the automatic safety devices
of the structural pressure
4.1.2.1 to limit the useful loads on the conveyors,
mentioned in
element involved
the output can be calculated as follows : I
m
I m/s I km/h I daPa I
-- a) in the case of appliances without built-in reclaiming
, device, according to 4. I .2. I .1 b);
2 to 20 36 130 80
20 to 100 42 150 110
in the case of appliances with built-in reclaiming device,
b)
r above 100 46 165 130
according to 4.1.2.1.2 ai.
For this purpose account need not be taken of the dynamic
For wind effect calculation, refer to 4.2.1.
factor III.
4.3.4 Locking of travelling gears
4.3.7 Buffer effects
For rail-mounted equipment, it must be taken into account that
For horizontal speeds below 0.7 m/s no account shall be taken
bogies may be locked, for example by derailment or rail frac-
of buffer effects. For speeds in excess of 0.7 m/s account must
ture. For the loads occurring under such conditions the coeffi-
be taken of the reaction on the structure by collisions with buf-
cient of friction between driven wheels and rails is to be
fer, when buffering is not made impossible by special devices.
calculated as p = 0,25 so that the drive motors can generate
sufficient power.
It shall be assumed that the buffers are capable of absorbing
the kinetic energy of the machine with operating load up to a
certain fraction of the rated travelling speed vT; this fraction is
4.3.5 Lateral collision with the slope in the case of
fixed at minimum 0,7 vT.
bucket wheel machines
The resulting loads on the structure shall be calculated in terms
The maximum lateral resistance in bumping against the slope is
determined by the safety coupling in the slewing gear or the of the retardation imparted to the machine by the buffer in use.
IS0 5049/1-1980 (E)
duce, with the dead weight, the greatest forces at the cutting
4.3.8 Loads due to earthquakes
points, are combined.
As far as the delivery contract contains data concerning the
For case III the most unfavourable combination is retained.
effects due to earthquakes, these loads have to be considered
in the calculation as special loads.
5 Load cases
6 Design of structural parts other than joints
The main, additional and special loads mentioned in clause 4
6.1 General
must be combined in load cases I, II and 111 according to
table 4.
The stresses arising in the structural parts shall be determined
for the three load combinations and a check shall be made to
Only loads which can occur simultaneously and which pro-
Table 4 - Load combinations
r
--
c .O
ocu
‘S .- $0.
Main, additional and special loads
$e=
Sub-clause Type of load
III III III III III 112’ III III
I II
1 2 3 4 5 6 8
- - - - - - -
-
* * * * * *
* *
4.1 .I Dead loads
* * * * * * *
*
4.1.2 Useful loads on conveyors, reclaimers and hoppers
* * * * * * * * *
4.1.3 Incrustation
* * *
Normal digging and lateral resistances
4.1.4
* * * *
* * * * *
Forces on the conveying elements
4.1.5
* * *
* * * * *
4.1.6 Permanent dynamic effects
* * * * * * * * *
4.1.7 Loads due to inclination of machine
* *
* * * * * *
Wind force during operation’)
4.2.1
4.2.2 Snow and ice (possibly)
4.2.3 Temperature (possibly)
*
4.2.4 Unusual digging and lateral resistances
*
4.2.5 Resistances due to friction and travel
*
4.2.6 Reactions perpendicular to the rail
*
Non-permanent dynamic effects
4.2.7
4.3.1 Chute clogging
*
Bucket-wheel resting
4.3.2
*
Failure of safety devices
4.3.3
*
Travelling device locking
4.3.4
*
4.3.5 Lateral collision with the slope (bucket wheel)
*
4.3.6 Wind force outside of operation
*
4.3.7 Buffer effects
*
4.3.8 Earthquake stresses
- -
1) Refer to 4.2.7.
The removal of unusual digging resistances (see 4.2.4) must be ensured, when necessary, by appropriate devices (locking device which
2)
prevents slewing of appliance when out of service due to wind force).
IS0 !5049/1-1980 (E)
ensure that an adequate safety margin exists in respect of the The permissible stresses shall be as follows, for structural
members subjected to tension or compression and to the
critical stresses, considering the following :
extent they are liable to neither crippling nor buckling :
- straining beyond the yield point, or the permissible
stress respectively;
CE
Case I : oa = -
1,5
- straining beyond the permissible crippling or buckling
stress and possibly exceeding the permissible fatigue
fJE
strength.
: oa = -
Case II
1.33
The cross-sections to be used in such analysis shall be the net
GE
sections for all parts which are subjected to tension (i.e. deduc-
Case III : oa = -
ting the area of holes) and the cross-sections for all parts which
1,20
are subjected to pressure (i.e. without deducting the area of
holes); in the latter instance holes are only included in the
For structural members submitted to shear loads :
cross-section when they are filled by a rivet or bolt.
Ca
Conventional strength of materials calculation procedures shall
Ta =J5
be used to calculate the strength.
L
For combined loads, if a normal stress ax, a normal stress oy
6.2 Characteristic values of materials
perpendicular to the latter and a shear stress rXv occur
simultaneously on a flat plate, the following formula shall be
For structural steel members, the figures in table 5 are to be
applied for the resultant combined stress :
used.
- ax oy + 3 riv < aa
ocp = Jai +
6.3 Calculation of permissible stresses with
respect to the yield point
The permissible stresses for the most current steels are sum-
marized in table 6.
The stresses for load combination cases I, II and III calculated
according to clause 5 must be compared with the permissible
oa for these load combination cases. Other materials not shown in table 6 can be used when the
stresses
mechanical properties, the chemical composition and, when
These latter stresses are obtained by dividing the yield point oE applicable, the weldability of the material are guaranteed by the
by a corresponding safety coefficient. producer.
Table 5 - Characteristic values of materials
Fe 360 240 370 0.65 21 x104 8.1 x104 1.2~10-5
Fe 430 I 260 1 420 I 0.62 1 21 X104 I 8.1 X104 1 1,2X10-5 I
t
Fe 510 360 520 0.69 I 21 xi04 I 8.1 xi04 I 1,2x10-5
Table 6 - Permissible stresses
Values in newtons per square millimetre
1 I When crippling of the compressed members is not possible
IS0 5049/1-1980 (E)
‘7E
The holes must be drilled and reamed. The tolerance in the hole
For high yield point steels- > 0,7, the permissible stresses
OR
must be as follows :
can be obtained by means of the following formula :
-
in the case of variable load always in the same direction
(K 2 O) : IS0 Hll/hll gauge;
-
in the case of alternating load (K < O) : IS0 H11/k6
gauge.
where
Non-fitted bolts (forged black bolts1
7.2.2
oE and oR represent respectively the yield point and the
ultimate stress of the steel in question;
Bolts of this type are tolerated only for secondary joints of
members subjected to little load. They are not tolerated for
oES2 and OR52 represent respectively the yield point and the
joints subjected to fatigue.
ultimate stress for Fe 510;
0,52 is the permissible stress for Fe 510.
7.2.3 Rivets
The rivet holes must be drilled and reamed.
6.4 Checking of elements submitted to
compression and buckling loads
The rivets must not be subjected to tensile load.
[This check shall be ruled by an International Standard. In the
meantime, the question of maximum allowable loads regarding
framework elements submitted to compression will be studied
7.3 Joints using high tensile bolts with
internationally.
controlled tightening
Until a decision has been taken, the national standards relating
This type of bolted joint offers the best guarantee against
to buckling may be used.]
loosening; it is especially recommended for the joining of
members subjected to dynamic loads.
7 Design of joints for general stress checking
Forces parallel to the joint plane (symbol TI
7.3.1
7.1 Welded joints
These forces are transmitted by friction to the mating surfaces
after tightening.
The most important types of weld joints and their qualities are
described in table 7.
The transmissible force of a bolt is equal to
For the longitudinal loads, the permissible stresses in the struc-
Fxpxn
Ta =
tural members shall be applied according to table 6.
VT
For the combined stresses flush with the plate, a comparative
where
value will have to be established for all the types of welds which
will have to be compared with the permissible stress oa.
F is the tensile force after tightening;
is the friction coefficient of the mating surfaces;
p
where
n is the number of friction surfaces;
- Ca
vT is the slipping safety.
ox = ox
ow perm.
The tensile force after tightening is calculated on the basis of
- oa
the permissible stress of the bolt material.
ov = ov
ow perm.
The permissible stress is :
The weld joint must have at least the tensile strength and the
-
for a normal case : aF = 0,7 oE(0,2)
yield point of the steel of the welded structural members.
(This determination takes into account the additional
7.2 Bolted and riveted joints
stresses when the bolt is tightened.)
-
for an exceptional case : oF = 0.8 oE(0,2)
7.2.1 Fitted bolts
In this instance, the danger of stripping when the bolt is
The permissible stresses according to table 9 presuppose bolts
tightened must be taken into account.)
the shanks of which bear against the full length of the hole.
IS0 5049/1-1980 (E)
The tensile forces after tightening shall be guaranteed by The coefficient can be taken from table IO.
methods allowing the forces produced to be checked (tighten-
ing by means of a torque wrench or according to the nut tapp- The minimum condition consists in this case in cleaning the
mating surfaces so as to remove all traces of paint and oil and in
ing method).
eliminating rust with a wire brush.
Table 7 - Main types of weld joints
Test to determine acceptable weld
Example of
Type of Weld
Weld preparation
weld quality symbols
Test methods Symbols
Root of weld back gauged before
sealing run execution, ground flush
Special Nondestructive test of the seam over
with the plate parallel to the direc-
P 100
quality its full length, for example : Xrays
tion of the stress without terminal
crater
Single or
As for the special quality, but solely :
double v - under tensile stress (see table 8)
butt weld
with Umax calculated > 0.8 U, P 100
Root of weld back gauged before
Ua as a function of K
Standard
sealing run execution, without ter-
(see 8.2.2)
quality
minal crater
Non-destructive testing on a spot
check basis over at least 10 % of the P
x
seam length, for example : X rays
Root of weld back gauged. Complete
Special
penetration weld. Notchless weld
quality
Double
edges, ground if necessary
level butt
weld with
Width of unwelded portion at root of
double fillet
joint, less than 3 mm or less than 0.2
welds
Standard Non-destructive test of ths plate
times the thickness of the welded
1L
quality under tensile stress perpendicularly
portion
to its surface to detect laminations
D
The lowest value is determinant
(for example : by ultrasonic examin-
ation)
Special
Notchless weld edges, ground if
quality
necessary
Fillet weld
Standard
quality
m
IS0 5049/1-1980 (E)
Table 8 - Permissible stresses a, in welded joints
Values in newtons per square millimetre
Fe 360 Fe 430 Fe 510
Cases of loading
case I case I I case I I I case I case I I case I I I case I case I I case I I I
1 Butt weld special quality
Butt weld current quality
180 200 173 195 216 240 270 300
K-weld, special quality
2 K-weld, current quality 140
160 180 152 173 195 210 240 270
3 Fillet weld, current quality
127 141 122 138 153 170 191 212
Fillet weld, special quality
1 Butt weld, special quality
Butt weld, current quality
160 180 195 216
K-weld, special quality
K-weld, current quality
2 Fillet weld, special quality
*
Fillet weld, current quality
Shearing stresses on all types of welds 170
IS0 5049/1-1980 (E)
--
Type
U
.
IS0 5049/1-1980 (E)
7.3.1.1 Friction coefficients 7.3.1.3 Tightening torques and transmissible loads Ta in the
joint plane per bolt and per friction plane
See table 10.
See table 12.
Table 10 - Friction coefficients, p
Bolt metal : IS0 strength class 10.9.
I I Simply prepared 1 Specially treated I
surfaces surfaces
oR = 1 O00 to 1 200 N/mm2
Metal
(removal of paint (flaming, sand
of the joints
shot
and oil and removal blasting,
ob(0,2) = 900 N/mm2
I I of rust by brushing) 1 blasting) I
or = 0,7 ot(0,2) (normal case)
0,30 0.50
Fe 360
Fe 430 0.30 0.50
For a bolt with a yield point oEs, the values of the forces and
torques of this table are to be multiplied by the ratio :
Fe 510 0,30 0,55
7.3.1.2 Permissible safety coefficients regarding slipping
When precautions are taken against thread stripping
(ob- = 0,8 0~(~,2)), these values are to be multiplied by 1,14.
See table 11
Table 11 - Slipping safety
7.3.2 Forces perpendicular to the joint plane (symbol NI
I
High-strength friction-grip bolts can simultaneously transmit a
II 1.25
tensile force N.
For the force transmitted by friction, it then is necessary to
introduce the reduced value
High-strength friction-grip bolt nuts must be supported by
washers the hardness of which must have at least the same
(F - Na) x 1-1 x n
degree as that of the nut material. Intermediate spring washers
Ta =
may not be used. The bolts need not be specially secured.
"T
Table 12 - Transmissible loads as a function of tightening torques
Simply prepared surfaces Specially treated surfaces
/.i = 0.3 p = 0.5 p= 0.55
al c
Fe 430 Fe 510 Fe 360 Fe 430 Fe 510
U Fe 360
.-
O
c n
c m
.-
case I case II case III case I case II case III case I case II case III
I-
F
Ma Ta Ta Ta
Ta Ta Ta Ta Ta a
N X104 daNm N x104 N xi04 N x104 N x104 N x104 N x104 N x104 N x104 N x104
-
10 58 3,66 0,78 0.88 1 ,O0 1.31 1.46 1,66 1.44 1.61 1.83
7.2
12 84,3 5,33 12.6 1.14 1.28 1.45 1.91 2.14 2.42 2,l O 2,35 2.67
14 115 7.26 20 1.55 1,74 1,97 2.59 2,90 3.30 2.85 3,19 3.63
16 157 9.90 31 2.12 2.38 2.75 3.54 3.96 4,50 3.89 4,36 4.95
18 192 12.15 43 2.60 2.92 3,3 1 4.34
4.87 5.52 4,79 5.35 6.09
20 245 15.50 3.32 3.72 4.22 5.54
61 6.20 7,05 6.1 O 6.82 7.75
22 303 19.20 83 4.1 1 4,61 5.22 6.85 7,68 8.71
7,55 8.45 9.60
24 353 22.20 105 4,75 5.32 6,04 7.92 8,87 10.08 8.72 9.75 11,lO
27 459 29,OO 154 6.21 6.96 7.80 10.35 11.60 13.20 11.40 12,75 14,50
IS0 504911-1980 (E)
The additional tensile force increases the bolt stress after where
tightening by a certain sum which depends on the elasticity of
is the yield point of the bolt metal;
the bolt and of the compressed members. This relation can be
oE(0,2)
taken into account by the "coefficient of elongation" @which
depends, for solid steel plates and for the type of bolts used in
va is the safety coefficient for the load cases (va I = 1,5;
metal construction, on the length of tightening /k and the
va II = 1,33; va III = 1,2);
diameter of the bolt d.
For the normal case where the bolt is pre-tightened with is the coefficient of elongation on the basis of the ratio
@
/k/d according to table 13;
or = or7 o'e10.21
I F, is the stress section of the bolt.
the permissible additional tensile force Na can be calculated
with The following formula :
Table 14 gives the permissible tensile forces Na for the most
current bolt diameters and tightening lengths.
Table 13 - Coefficient of elongation, @
\
1, = length of tightening d = diameter of the bolt
r
1,ld 0.5
1.0 1.5 2,O 2.5 3.0 3,5 4.0 4.5 5,O 5.5 6.0 6.5 7,O 7,s
0.36 0.33 0.32
Q> 0,43 0.42 0,40 0,38 0.30 0,29 0.27 0.26 0.25 0.24 0.22 0.21
Table 14 - Permissible tensile forces for bolts after tightening
Bolt metal : IS0 strength class 10.9 :
uR = I 000 to 1 200 N/mm2
uE = 900 N/mmz
Tightening : U,= = 0.7 uE(0,2) (normal case)
~ ~~~
d=2ûmm
d= 24 mrn
Tightening F= 15,5 X104 N F= 22.2 x104 N
length
load case load case load case
rnm
I II III I II III I II III
N x104
N x104 N x104 \I x104 J x104 U x104 N xi04 N xi04 U x104
-
- - - - - -
10 2,62 2.98 3.28
- - -
16 2.70 3.04 3,36 4.16
4,69 5,20
2.77
22 3,12 3.44 4.27 4.80 5.33 6,05 6.81
7.56
28 2.92 3,25 3.58 4,42 4,97 5,53 6.20 6.98 7.75
34 3.04
3.40 3,76 4.54 5.10 5,68 6,35 7.1 5 7.95
40 3,15 3.55 3,92
4,66 5.24 5,82 6.50 7,33 8;16
46 3,30 3.76
4,15 4.79 5.38 5.98 6.64 7.47 8,30
52 3.42 3.88 4.28
4,98 5.61 6.23 6.74 7.60 8.44
58 3,55 4.00 4,41 5.20 6.50
5.85 6.90 7.78 8.65
64 3.78 4.25 4.70 5.37 6.70
6,03 7.20 8.10 9.00
70 3.92 4.42 4.86 5,54
6,22 6,90 7,48 8,40 9.35
76 4.06 4.58 5.04 5.7 1 6.42 7.1 2 8.67
7,70 9.65
82 4.20 4.74 5,23 5.90 6.63 7.38 7.94 8.94
9.95
88 4.37 4.92 5.43 6,l O 6.86 7.63 8.20 9.22
10.25
94 4.55 5,12 5,65 6,33 7,lO 7,90 8.33 9.40 10,40
1 O0 4.65 5.22 5.78 6,56 7.37 8.20 8.48 9.55
10.60
IS0 5049/1-1980 (E)
7.4 Cables course of this period from the various structural members and
joints.
The following are to be considered :
It is assumed that the appliances listed in clame 2 are subjected
to regular intensive operation. On the hasis of their repetition
Guy and stay cables without pulleys, and cable reels
7.4.1
cycle number, three classes of structural members are to be
without pulleys.
distinguished :
7.4.2 Winch cables with pulleys and cable reel, and requiring
Class A : structural members with repetition cycles beyond
replacement in the event of wear.
2 x 104t02 x 105.
Class B : structural members with repetition cycles beyond
7.4.3 The safety of the cables indicated in 7.4.1 and 7.4.2
2 x lO5to6 x 105.
must be ensured against the breaking stress for the load case II
forces (main and additional loads).
This class comprises the majority of the structural members
subjected to fatigue mentioned in clause 2.
Table 15 - Cable safety
Class C : structural members with repetition cycles beyond
Type of cable Safety
6 x 105.
Guy and stay cables
3.0
i
ffmin rmin
8.2.2 Ultimate stress ratio K : ~ or ~
One-cable system
ffmax rmax
Winch Double-cable system in the normal case
This is the ratio of the lowest ultimate stress (omin or rmin) to the
cables
highest ultimate stress according to its sum (omax or rmax). It
Double-cable system after failure of one
varies as a function of the ultimate stress sign, in the surging
cable
region from + 1 to O and in the alternating region from O to
- 1.
8.2.3 Stress spectrum
8 Calculation of permissible fatigue strength
for structural members and for joints This is the frequency which can be reached by a given stress
according to the operating conditions. It is assumed that the
ultimate stress omax occurs almost always for the repetition
8.1 General
cycles on which the lifetime of the appliance is based.
Metal fatigue (failure due to fatigue) occurs when a structural
member is subjected to frequently repeated surging or alter-
8.2.4 Construction case
nating loads.
The notching effect on structural members and joints has an
-
For structural members and joints, the fatigue strength shall be
adverse influence on the fatigue strength. To take the notching
checked for the load case I forces (main loads) when main
effect into account, the types of construction and the joints are
loads occur which are likely to noticeably modify their value,
classified into 8 construction cases listed in table 16.
namely by more than 2 x lO4times in the course of the
lifetime of the appliance.
8.3 Characteristic curves for permissible fatigue
Below 2 x lO4load modifications, fatigue strength checking is
strength
not required.
For the repetition cycle classes A, B and C, the permissible
All the static loads which may also occur in various
fatigue strengths can be taken from the following tables :
magnitudes, for example incrustation, have to be calculated
with that value which produces the highest tensile stress.
Tables 17 to 19 : Curves for tension and compression
stresses of the 8 construction cases in the parent metal and
8.2 Permissible stress oD
the weld joints.
The permissible stress oD, i.e. that stress for which there is no
Tables 20 to 22 : Characteristic curves for the shear stresses
risk of failure after a certain number of repetition cycles,
in the parent metal and in the weld joints.
depends upon the following factors.
Tables 23 to 28 : Characteristic curves for the shear and
8.2.1 Frequency of loads caulking stresses for fitted bolts and for rivets.
The frequency of loads is the working period of an appliance The high-strength friction-grip bolts according to 7.3 do not
during its lifetime and the repetition cycles expected in the require checking for fatigue strength.
IS0 5049/1-1980 (E)
Table 16 - Classified examples of joints
No. Description and symbolization of the main cases Symbol
W O1 Non-perforated elements with normal surface finish when there are no notch effects or if they are taken
-
into consideration in stress research. The thermal cutting must only be carried out mechanically with high
.
surface finish requirements
J
W O11 Thermal mechanically cut elements with a lower surface finish than for W 01. In the case of hand cutting this
-
quality can only be obtained with great care
I
W 12 Perforated elements comprising also rivets and +**+*+
-
bolts. In the case of stresses on the rivets and bolts
-
up to 20 %. In the case of stresses on HR bolts up
to 100 % of the allowable value
Case W2
w 21 Butt strap perforated for assembly, by rivets or
bolts submitted to a double shear stress
w 22 Shoe plate perforated for assembly, by rivets or
-
bolts, submitted to a single shear stress, for parts
resting on a bearing surface or guided
W 23 Shoe plate perforated for assembly by rivets or
bolts, submitted to a single shear stress for non-
bearing parts, with eccentric loads
Case KO
f
P 100
012 I Parts with different thicknesses connected by -. __
__ -
single or double V butt weld (Q.S.) perpendicul
...
Norme internationale @ 504911
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDlZATIONOMEH/?,YHAPOflHAR OPrAHHIAUHR no CTAHflAPTH3AUHH.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Appareils mobiles de manutention continue pour produits
L
en vrac -
Partie 1 : Règles pour le calcul des charpentes
Mobile continuous bulk handling equipment - Part 1 : Rules for the design of structures
Première édition - 1980-09-15
- CDU 621.867:624.04 Réf. no : IS0 5049/1-1980 (FI
k
Descripteurs : matériel de manutention de matériaux, manutention continue, produit en vrac, matériel mobile, construction métallique,
F
charpente, conception, calcul, charges, joint, joint soudé, joint rivé, joint boulonné, câble, désignation, symbole graphique, résistance à la
fatigue, stabilité, flambement, retournement de véhicule.
$
O
Prix basé sur 45 pages
E
Ava n t- p ro pos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de I'ISO). L'élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I'ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
mentales, en liaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I'ISO.
La Norme internationale IS0 504911 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 101, Engins de manutention continue, et a été soumise aux comités membres
en juin 1978.
Les comités membres des pays suivants l'ont approuvée :
Pays-Bas
Afrique du Sud, Rép. d' Espagne
Allemagne, R. F. Finlande Suède
Autriche France Tchécoslovaquie
Belgique Inde Turquie
Chili Mexique URSS
Les comités membres des pays suivants l'ont désapprouvée pour des raisons techni
ques :
Australie
Danemark
Royaume-Uni
O Organisation internationale de normalisation, 1980 O
Imprimé en Suisse
II
Sommaire Page
1 Objet .
2 Domaine d'application . 1
3 Référence . 1
4 Sollicitations . 1
4.1 Sollicitations principales . 2
4.2 Sollicitations additionnelles . 3
4.3 Sollicitations spéciales .
5 Cas de sollicitations . 8
6 Calcul des éléments de charpente autres que les assemblages .
6.1 Généralités . 8
6.2 Valeurs caractéristiques des matériaux .
6.3 Détermination descontraintesadmissibles par rapport à la limiteélastique . .
Vérification des éléments soumis à la compression et au voilement . 10
6.4
7 Calcul des assemblages pour la vérification générale
descontraintes .
7.1 Assemblages soudés . 10
7.2 Assemblages boulonnés et rivés .
7.3 Assemblage par boulons à haute résistance. avec serrage contrôlé .
7.4 Câbles .
8 Détermination de la résistance de fatigue admissible pour
les éléments de charpente et les assemblages . 16
8.1 Généralités .
c
8.2 Contrainte admissible. oD .
8.3 Courbes caractéristiques pour la résistance à la fatigue admissible .
9 Vérification de la stabilité . 40
Vérification de la sécurité contre le flambement et le renversement . 40
9.1
9.2 Vérification de la sécurité contre le voilement .
10 Transgression des sollicitations admissibles .
11 Sécurité contre le renversement .
11.1 Vérification de la stabilité au renversement .
11.2 Installations supplémentaires .
12 Sécurité contre l'entraînement .
Annexe . Section maximale des produits manutentionnés en fonction de
l'angle dynamique (angle de chute). rp. et de l'angle d'auge. A . 43
...
NORM E INTERNATIONALE
IS0 5049/1-1980 (F)
Appareils mobiles de manutention continue pour produits
en vrac -
Partie 1 : Règles pour le calcul des charpentes
-
1 Objet les efforts agissant sur les éléments de transport
pour la charge utile;
La présente Norme internationale établit des règles pour la
- les efforts dynamiques permanents;
détermination des sollicitations et combinaisons de sollicita-
tions éventuelles (sollicitations principales, sollicitations addi-
- l’inclinaison de l’appareil;
tionnelles et sollicitations spéciales), dont il faut tenir compte
dans l‘établissement des projets de charpentes métalliques des
-
les sollicitations dues aux charges supportées par
appareils mobiles de manutention continue pour produits en
les passerelles, les escaliers et les plate-formes.
vrac.
b) Les sollicitations additionnelles comprennent les sollici-
tations qui peuvent se présenter, à intervalles temporaires,
2 Domaine d’application
pendant l’exploitation ou à l’arrêt. Ces sollicitations peuvent
soit se substituer à certaines sollicitations principales, soit
La présente Norme internationale est applicable aux appareils
s‘ajouter à ces dernières.
mobiles de manutention continue pour produits en vrac : entre
autres, les appareils de mise et reprise au stock par roues-pelles
Ce sont, entre autres :
et leurs transporteurs, les excavateurs à roues-pelles et à
godets pour exploitation à ciel ouvert, les chargeurs et déchar-
-
le vent durant le service;
geurs de navires.
- la neige;
L‘annexe donne certaines précisions sur les méthodes d’appli-
cation.
- la température;
L’ISO 5û49/2 traitera des règles pour le calcul des mécanismes.
-
les résistances anormales de fouille et les résistan-
ces latérales extraordinaires:
3 Référence - les résistances de frottement et de déplacement;
-
les forces latérales horizontales pendant la transla-
IS0 2148, Engins de manutention continue - Nomenclature.
tion;
-
les effets dynamiques non permanents.
4 Sollicitations
c) Les sollicitations spéciales comprennent les sollicita-
D‘après leur fréquence, les sollicitations sont classées en trois
tions qui ne devraient pas se présenter pendant I’exploita-
groupes différents : sollicitations principales, sollicitations addi-
tion ou à l’arrêt, mais dont l‘apparition n’est pas exclue.
tionnelles et sollicitations spéciales.
Ce sont, entre autres :
a) Les sollicitations principales comprennent toutes les
sollicitations permanentes qui se manifestent pendant
- l‘engorgement des goulottes;
l’exploitation normale de l‘appareil.
-
la pose de la roue-pelle ou de I’élinde à godets;
Ce sont entre autres :
-
le blocage des mécanismes de déplacement;
- les poids propres;
-
la butée latérale contre le talus;
- les charges utiles;
- le vent hors service;
- l’encrassement;
- le tamponnement;
-
les résistances de fouille et les résistances latérales
-
normales; les sollicitations dues aux tremblements de terre.
IS0 5049/1-1980 (FI
Pour tenir compte des effets dynamiques pouvant se présenter
4.1 Sollicitations principales
sur le transporteur pendant le transport, il convient de majorer
la charge utile par le facteur 1,l.
4.1.1 Poids propres
Par poids propres, on comprend les forces exercées par le poids
de tous les éléments fixes et mobiles des installations mécani-
4.1.2.2 Charge dans les organes de reprise
ques et électriques, ainsi que du châssis porteur, toujours pré-
sents durant le service.
Pour tenir compte du poids de la matière à transporter dans les
organes de reprise, on admet que :
4.1.2 Charges utiles
a) pour les roues-pelles :
On considère les charges utiles sur les transporteurs et dans les
-
un quart de tous les godets est rempli à 100 %.
organes de reprise.
pour les chaînes à godets :
b)
Charges utiles sur les transporteurs
4.1.2.1
-
un tiers de tous les godets en prise dans la matière
Ces charges sont déterminées à partir du débit théorique de cal-
est rempli à 33.3 %;
cul (m3/h).
-
un tiers de tous les godets en prise dans la matière
W
est rempli à 66,7 YO;
4.1.2.1.1 Appareils sans organe de reprise incorporé
-
tous les autres godets, jusqu'aux tourteaux, sont
a) Si le débit en amont de l'appareil est limité par des dis-
remplis à 100 %.
positifs automatiques, on prend comme charge sur le trans-
porteur celle résultant du débit ainsi limité.
b) En l'absence de limiteur de débit, le débit théorique est
4.1.2.3 Matières dans les trémies
celui résultant de la section transversale de remplissage du
transporteur, multiplié par la vitesse de transport.
La masse des matières dans les trémies s'obtient en multipliant
la masse volumique du produit par le volume dans la trémie
À moins de dispositions particulières fixées expressément
supposée remplie à ras bord.
dans le contrat, cette section transversale sera déterminée
en admettant un angle dynamique de repos q~ = 20°.
Si la masse de matière est limitée par des dispositifs sûrs et
automatiques, on peut s'écarter de la valeur indiquée dans l'ali-
En annexe sont données, pour différentes conceptions de
néa précédent.
transporteurs, les sections maximales de produits manuten-
tionnés en fonction de p et de l'angle d'auge 1.
4.1.3 Encrassement
c) Si le débit théorique tel qu'il résulte de a) ou b) des ins-
tallations situées en amont est inférieur à celui des installa-
L'importance de l'encrassement est fonction, cas par cas, des
tions situées en aval, on peut, pour les appareils situés en
conditions spéciales de matériel et d'exploitation. Les indica-
aval, adopter le débit des appareils situés en amont.
tions ci-après doivent être considérées comme des valeurs gui-
des. Les valeurs réelles peuvent s'en écarter aussi bien vers le
4.1.2.1.2 Appareils équipés d'un organe de reprise (roue pel- haut que vers le bas.
leteuse ou chaîne à godets)
Pour les appareils de parc, les valeurs sont généralement plus
a) En l'absence de limiteur de débit, le débit théorique est petites; pour les appareils d'extraction, elles sont à considérer
égal à 1,5 fois le remplissage des godets multiplié par le comme des valeurs minimales.
nombre maximal de déversements. Pour les roues-pelles, le
coefficient 1,5, qui tient compte des volumes qui peuvent Les sollicitations dues à l'encrassement doivent être prises en
être remplis en plus des godets, peut être remplacé par la compte comme suit :
valeur réelle de remplissage supplémentaire.
sur les organes transporteurs, 10 % de la charge utile
a)
S'il existe des dispositifs automatiques limitant le débit, théorique calculée d'après 4.1.2;
b)
le débit théorique sera celui ainsi limité.
b) sur les roues-pelles, le poids supposé appliqué au cen-
tre de la roue, d'une couche de matière de 5 cm d'épaisseur,
Lorsque l'appareil est destiné au transport de produits de
densité différente (par exemple pour le charbon et le mine- déposée sur une face de la roue-pelle considérée comme
rai), il convient de s'assurer par des dispositifs de sécurité disque plein jusqu'au cercle de coupe;
que la charge utile calculée ne sera pas dépassée pour le
produit lourd. c) sur les chaînes à godets, 10 % de la charge utile théori-
que calculée d'après 4.1.2, également distribuée sur toute la
longueur de I'élinde.
Coefficient dynamique
IS0 5049/1-1980 (F)
4.1.4 Résistances normales de fouille et résistances Si le nombre de manœuvres provoquant des forces d’inertie
dues à l’accélération et au freinage est inférieur à 2 x 104, les
normales latérales
effets doivent être considérés comme des sollicitations addi-
Ces efforts doivent être considérés comme des charges isolées tionnelles (voir 4.2.7).
qui, sur les roues-pelles, s‘exercent au point le plus défavorable
du cercle de coupe, et, sur les excavateurs à chaîne à godets,
4.1.7 Sollicitations dues à l’inclinaison de l‘appareil
s‘exercent en un point situé au tiers avant de l’dinde à godets
en prise dans la matière.
En cas d‘inclinaison du terrain à exploiter, la décomposition des
poids donne des forces verticales et parallèles au plan du ter-
4.1.4.1 Résistance normale de fouille
rain. Les sollicitations dues à l‘inclinaison doivent être détermi-
nées d‘après les pentes maximales prévues au contrat. Pour le
Pour les appareils d’extraction et, en général, pour les appareils
calcul, il faut majorer celles-ci de 20 YO.
c
pour lesquels une large incertitude existe sur les efforts de
fouille qui peuvent se présenter, la résistance normale de fouille
4.1.8 Sollicitations sur les accès, plate-formes et
qui agit tangentiellement au cercle de coupe ou suivant la direc-
passerelles
tion de la chaîne à godets, s’obtient à partir de la puissance
nominale du moteur installé, du rendement du mécanisme, de
Les accès, plate-formes et passerelles doivent être calculés
la vitesse circonférentielle à l‘arête du couteau et de la puis-
300 daN dans les
pour supporter une charge concentrée de
sance nécessaire à l‘élévation de la matière et, pour les appa-
conditions les plus défavorables, et les lisses et garde-corps,
reils à godets, de la puissance nécessaire à l‘entraînement de la
pour supporter une force horizontale de 30 daN.
chaîne.
Si les plate-formes doivent supporter temporairement des char-
Pour le calcul de la puissance nécessaire à l‘élévation des matiè-
ges plus élevées, elles doivent être dimensionnées conformé-
res, il convient de retenir les poids résultant des débits fixés en
ment à ces charges.
4.1.2.2.
Pour les appareils de parc, et en général pour les appareils des- 4.2 Sollicitations additionnelles
tinés à manutentionner des produits offrant des résistances de
fouille connues par expérience et qui ne seront pas dépassées
4.2.1 Vent durant le service
en service normal, on peut s’écarter de la méthode ci-dessus et
prendre comme effort de fouille normal la valeur réelle corres-
Durant le service de manutention, il faut admettre une vitesse
pondant au produit.
du vent v, = 20 m/s = 72 km/h. La pression aérodynami-
que, q, en décapascals, est déterminée par la formule générale-
4.1.4.2 Résistance normale latérale ment appliquée :
À défaut d‘indications particulières, la résistance normale laté-
q=- vk
0.3 fois la valeur de la
rale peut être comptée comme étant
résistance normale de fouille.
où v, est la vitesse du vent, en mètres par seconde.
,
4.1.5 Effort sur les éléments transporteurs pour la
La pression aérodynamique durant le service de manutention
c charge utile
est alors :
Les tensions des courroies ou des chaînes, etc., doivent être
q = 25daPa
prises en considération dans la mesure où elles ont une
J
influence sur les charpentes.
Calcul de l’action du vent
On admet que le vent peut souffler horizontalement dans tou-
4.1.6 Effets dynamiques permanents
tes les directions.
I
4.1.6.1 En général, les effets dynamiques des résistances de
L’effort dû à l’action du vent sur un élément de charpente est
fouille, des masses qui se déversent aux points de transfert, des
une force dont la composante dans la direction du vent est don-
pièces en mouvement de rotation, des distributeurs vibrants,
née par la relation
etc., ne doivent être considérés que localement.
P=Axqxc
4.1.6.2 Les forces d‘inertie dues à l’accélération et au freinage
d’éléments de construction mobiles doivent être prises en où
compte. Elles peuvent cependant être négligées pour les appa-
reils utilisés à l’air libre si l’accélération ou la décélération est
P est l‘effort résultant, en décanewtons;
G O,2 m/s*.
A est la surface, en mètres carrés, offerte au vent par l’élé-
Dans la mesure du possible, les moteurs d‘entraînement doi- ment de charpente, c‘est-à-dire la surface de la projection
vent être concus de manière que l’accélération de 0,2 m/s* ne
de l’élément de charpente sur un plan perpendiculaire à la
soit pas dépassée. direction du vent;
IS0 5049/1-1980 (FI
4 est la pression aérodynamique, en décapascals;
c est un coefficient aérodynamique qui tient compte des
surpressions et dépressions sur les différentes surfaces. Ce
coefficient dépend de la configuration de l'élément de char-
pente; il est indiqué dans le tableau 1.
Lorsqu'une poutre ou partie de poutre est protégée du vent par
A
Lorsque pour les poutres en treillis le rapport (D = - est
la présence d'une autre poutre, on détermine l'effort du vent
Ae
sur cette poutre en tenant compte d'un coefficient réducteur,
supérieur à 0,6, le coefficient réducteur est le même que pour
q. On admet que la partie protégée de la deuxième poutre est
une poutre pleine.
délimitée par la projection dans la direction du vent du contour
apparent de la première poutre sur la deuxième. L'effet du vent
sur les parties non protégées de la deuxième poutre est calculé
4.2.2 Neige et glace
sans application du coefficient q.
Le cas de sollicitation selon 4.1.3 (encrassement) tient compte
La valeur du coefficient q dépend de b, de h et du rapport
des sollicitations dues à la neige et à la glace. Si l'utilisateur ne
prescrit pas de valeurs de sollicitation en raison de conditions
A
a,=-
climatiques particulières, il n'est pas besoin de tenir compte de
Ae
la neige et de la glace.
où
A est la surface visible (surface des pleins);
4.2.3 Température
A, est la surface enveloppe (pleins + vides);
L'effet des influences par la température n'est à considérer que
h est la largeur de la poutre;
dans des cas particuliers, par exemple : si des matériaux ayant
des coefficients de dilatation très différents sont utilisés dans le
b est la distance qui sépare les faces qui se font vis-à-vis. même élément de construction.
Tableau 1 - Valeur du coefficient aérodynamique, c
-
Type de poutre c
1-
-c
Treillis en profilés
1.6
1-
Poutre à âme pleine
pour 10
ou
Ilh 5
caissons fermés
Éléments à section circulaire
9 (en décapascals)
Treillis en tubes
NOTE - Certaines valeurs de c peuvent être diminuées si les essais en soufflerie démontrent que les valeurs de ce tableau sont trop
élevées.
IS0 5049/1-1980 (FI
Tableau 2 - Valeurs du coefficient r] en fonction de (O = A/A, et du rapport b/h
A
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8
A,
blh = 0,5 0.75 0.4 0.32 0,21 0,15 0.05 0.05 0,05
0.92 0.75 0.59 0.43 0.25 0.1
blh = 1
0.1 0,l
blh = 2
0.95 0.8 0.63 0.5 0,33 0.2 0.2 0.2
blh = 4 1 0.88 0.76 0.66 0,55 0.45 0.45 0.45
1 I I I I I I I I I
I blh = 5 I 1 I 0,95 I 0,88 I 0,81 I 0.75 I 0,68 I 0.68 I 0.68 I
Ces valeurs sont données par les courbes de la figure 1
q
blh =6
A
Figure 1 - Courbes des valeurs du coefficient, q
la roue ou la chaîne sont chargées conformément à
4.2.4 Résistance de fouille anormale et résistance b)
4.1.2.2 :
latérale anormale
dans ce cas, l'effort de fouille résulte du couple de
La résistance de fouille anormale, qui agit tangentiellement à la
démarrage du moteur, diminué de la part correspondant
roue-pelle ou suivant la direction de la chaîne à godets, est
à l'élévation des produits.
déterminée à partir du couple de démarrage du moteur d'entraî-
nement ou du couple de débrayage de l'accouplement de sécu-
rité incorporé en considérant le cas le plus défavorable des deux
La résistance latérale anormale se détermine conformément à
:
possibilités ci-dessous
4.1.4.2, en considérant un effort égal à 0,3 fois la résistance de
fouille anormale.
la roue ou la chaîne sont vides de produits :
a)
dans ce cas, on ne tient pas compte de la puissance Cet effort peut être déterminé, le cas échéant, suivant le couple
de fonctionnement d'un limiteur existant au moins égal à
nécessaire à l'élévation du produit et tout l'effort prove-
1,l fois la somme des couples résultant de l'inclinaison de
nant du couple de démarrage du moteur est considéré
4.1.7) et du vent en service (voir 4.2.1).
comme l'effort de fouille; l'appareil (voir
IS0 5049/1-1980 (F)
4.2.5 Résistances de frottement et de déplacement un coefficient A dépendant du rapport de l’écartement des rails,
p, à l’empattement des galets ou boggies, a.
Les résistances de frottement ne sont à considérer que
a)
dans la mesure où elles influencent le dimensionnement. Pour le calcul du couple H,, on part du centre de gravité S sur
l’axe y en position défavorable par rapport aux côtés 1 et 2.
Comme valeur de frottement il faut prendre :
S‘il existe des galets de guidage horizontaux, on prend pour la
-
pour axe d‘appui et roulement : p = 0,lO valeur a la distance des points de contact des deux galets sur
les rails.
-
pour les éléments de construction en cas de frotte-
La figure 3 donne les valeurs du coefficient A en fonction du
ment glissant : p = 025
rapport pia.
b) Pour le calcul des résistances de déplacement, les
:
valeurs de frottement suivantes s‘appliquent
4.2.7 Effets dynamiques non permanents
-
sur les galets de roulement des appareils sur rails :
Les forces d‘inertie dues à l’accélération et au freinage des dé-
p = 0.03
ments en mouvement, présentant moins de 2 x 104pendant la
- à vérifier comme sollicitations additionnelles.
sur les galets de roulement des appareils sur chenil- durée de vie, sont
Elles peuvent être négligées, si leur influence est inférieure à
les : p = 0,lO
celle du vent durant le service «selon 4.2.1 ».
e
-
entre plaques d‘assise et le terrain : p = 0,60
Si les forces d‘inertie sont telles qu’il faille les prendre en consi-
dération, l’effet dû au vent peut être négligé.
4.2.6 Réactions transversales dues au roulement sur
rails
4.3 Sollicitations spéciales
Pour les engins roulant sur rails, qui ne sont soumis à aucune
réaction perpendiculaire au rail, à part les réactions dues au
4.3.1 Engorgement des goulottes
vent et aux forces d’inertie, il convient de tenir compte des
réactions provoquées par le roulement de l’appareil en considé-
rant un couple de force H,, dirigé perpendiculairement ad rail L’engorgement doit être pris en considération pour un poids
correspondant à la capacité de réception de la goulotte en
suivant la figure 2.
question. Compte tenu de l‘angle d’éboulement du produit, la
matière se trouvant normalement dans la goulotte peut être
On obtient les composantes de ce couple en multipliant la
ou sur les boggies par déduite. Pour le calcul, il faut prendre le poids foisonné réel.
charge verticale s’exercant sur les galets
HY c
:S
Ï
Figure 2 - Engins roulant sur rails
IS0 5049/1-1980 (FI
O 2 4 6 8 10 12 a
Figure 3 - Valeurs du coefficient A
ment ou par l'énergie cinétique de la superstructure. Le point
4.3.2 Pose de l'organe de reprise ou de la flèche
L,
d'application doit être choisi conformément à 4.1.4. En déter-
à partir de l'énergie cinétique, il y a
S'il existe des dispositifs de sécurité (par exemple interrupteur minant la résistance latérale
par câble détendu en cas de relevage par câble, interrupteur à lieu d'admettre une longueur d'arrêt idéale de 30 cm et une
pression en cas de relevage hydraulique), évitant la pose com- décélération d'arrêt constante.
plète de l'organe de reprise ou de la flèche, les efforts maxi-
maux résultant de la pose de la roue, compte tenu de la mise en
4.3.6 Vent hors-service
œuvre des dispositifs de sécurité, doivent être multipliés par
1.1.
Pour le cas ((hors service)), il faut introduire, selon la hauteur
au-dessus du sol de l'élément de construction considéré, les
S'il n'y a pas de tels dispositifs de sécurité, le calcul doit tenir
vitesses du vent et les pressions aérodynamiques suivantes :
compte de la pose complète de la roue ou de la flèche comme
sollicitation spéciale.
Tableau 3 - Vitesse du vent et pression aérodynamique
I I I t
4.3.3 Défaillance des dispositifs de sécurité prévus en
Pression
Hauteur au-dessus du
1 Vitey.du vent
4.1.2.1
I sol de l'élément I aérodynamique
vw
de construction
Dans le cas de non fonctionnement des dispositifs de sécurité
prévus en 4.1.2.1 destinés à limiter les charges sur les transpor- rn mls km/h da Pa
teurs, il convient de calculer le débit dans ce cas spécial :
2 à 20 36 130 80
pour les appareils sans organe de reprise incorporé sui-
a) 20 à 100 42 150 110
\&
vant 4.1.2.1.1 b);
46 165 130
au-dessus de 1 O0
pour les appareils avec organe de reprise incorporé sui-
b)
vant 4.1.2.1.2 a).
Pour le calcul de l'effet du vent, voir 4.2.1.
On peut, dans ce cas spécial, ne pas tenir compte du coefficient
4.3.7 Tamponnement
dynamique : III.
Pour des vitesses de déplacement horizontal inférieures à
4.3.4 Blocage des mécanismes de déplacement
0.7 m/s, on ne tient pas compte des effets de tamponnement.
Pour des vitesses de déplacement supérieures à 0,7 m/s, on
Pour les appareils sur rail, il faut considérer que les dispositifs
tient compte des réactions provoquées dans la charpente par
de roulement peuvent se bloquer, par exemple à cause d'un
des chocs sur des tampons, quand le tamponnement n'est pas
déraillement ou d'une rupture des rails. Pour les sollicitations
rendu impossible par un dispositif quelconque.
qui en résultent, il y a lieu d'admettre la valeur de frottement
p = 0,25, dans le cas où
entre les roues motrices et le rail avec
On admet que les tampons sont capables d'absorber l'énergie
les moteurs d'entraînement peuvent fournir ces puissances.
cinétique de l'appareil en charge à une fraction de la vitesse
nominale de translation. VT, fixée à 0,7 vT, comme valeur mini-
4.3.5 Butée latérale contre le talus pour des appareils à male.
roue-pelle
Les efforts qui en résultent dans la charpente sont calculés en
La résistance latérale maximale en heurtant le talus est détermi- fonction de la décélération que le tampon utilisé impose à
née par l'accouplement de sécurité dans le dispositif de pivote- l'appareil.
IS0 5049/1-1980 (FI
4.3.8 Sollicitations dues à des tremblements de terre simultanément et produisant, avec le poids propre, les forces
les plus grandes aux points de coupe.
Si le contrat contient des indications concernant les valeurs
d'influence par des tremblements de terre, les sollicitations qui On retiendra pour le cas III la combinaison la plus défavorable.
en résultent doivent être appliquées dans le calcul comme solli-
citations spéciales.
6 Calcul des éléments de charpente autres
que les assemblages
5 Cas de sollicitations
Les sollicitations principales, additionnelles et spéciales, men- 6.1 Généralités
tionnées au chapitre 4, doivent être combinées en cas de sollici-
I, II et III, suivant le tableau 4. Pour les trois cas de sollicitations définis au chapitre 5, on
tations
détermine les contraintes dans les différents éléments de la
charpente et on vérifie qu'il existe une sécurité suffisante par
On ne combinera que des sollicitations pouvant s'effectuer
Tableau 4 - Cas de sollicitations
Sollicitations principales, additionnelles et spéciales
Paragraphe Genre de sollicitation
III III III III III 1112' III III
II
1 2 3 4 5 6 7 8
- - - - -
- - -
* * * * * * * * *
4.1.1 Poids propre
4.1.2 Charge utile sur transporteur, organes de reprise
* * * * * * * *
et trémies
* * * * * * * * *
4.1.3 Encrassemen t
Résistance normale de fouille et résistance normale
4.1.4
* * *
latérale
4.1.5 Efforts sur les elements transporteurs pour la
* * * * * * * * *
charge utile
* * * * * * * *
4.1.6 Effets dynamiques permanents
à l'inclinaison de l'appareil * * * * * * * * *
4.1.7 Sollicitations dues
Effort du vent de service') * * * * * * * *
4.2.1
4.2.2 Neige et glace (le cas échéant)
4.2.3 Température (le cas échéant)
4.2.4 Resistances de fouille et resistances latérales
*
anormales
*
4.2.5 Résistances de frottement et de déplacement
*
4.2.6 Réactions transversales dues au roulement
*
4.2.7 Effets dynamiques non permanents
*
4.3.1 Engorgement des goulottes
*
4.3.2 Pose de l'organe de reprise ou de la flèche
4.3.3 Défaillance des dispositifs de sécurité contrôlan
*
le débit
*
4.3.4 Blocage des mécanismes de déplacement
*
4.3.5 Butée latérale contre le talus (roue pelle)
*
4.3.6 Effort du vent hors service
*
4.3.7 Tamponnement
Sollicitations dues à des tremblements de terre *
4.3.8
-
1) Voir4.2.7
L'élimination des résistances anormales latérales de fouille (voir 4.2.4) doit être assurée, en cas de nécessité, par des dispositifs appropriés
2)
(verrouillage interdisant l'orientation par vent hors service).
IS0 5049/1-1980 (FI
rapport aux contraintes critiques en considérant les trois causes Les contraintes admissibles sont valables, pour des éléments de
de ruine possibles : charpente sollicités en traction ou compression, dans la mesure
où ceux-ci ne peuvent subir ni flambement ni voilement :
-
dépassement de la limite élastique ou de la contrainte
critique;
GE
Cas I : oa = -
1.5
- dépassement de la charge critique au flambage ou au
voilement, et éventuellement, dépassement de la limite
GE
d'endurance à la fatigue.
Cas II : oa = -
1.33
Les sections de métal à considérer sont des sections nettes
GE
(c'est-à-dire surface des trous déduite), dans toutes les parties
Cas III : oa = -
soumises à des efforts de traction et des sections brutes (c'est-
1.20
à-dire surface des trous non déduite) dans toutes les parties
soumises à des efforts de compression, la surface des trous
Pour les éléments de charpente travaillant au cisaillement :
n'étant incluse dans la section que lorsque ceux-ci sont occu-
pés par un rivet ou un boulon.
oa
Pour le calcul des contraintes, on utilise les méthodes habituel- =J3
les de la résistance des matériaux.
Pour les efforts combinés, si une contrainte ox, une contrainte
L
normale ov perpendiculaire à ox et une contrainte de cisaille-
6.2 Valeurs caractéristiques des matériaux
ment rxvse présentent simultanément sur une tôle plane, il faut
appliquer, pour la contrainte de comparaison qui en résulte, la
Pour les éléments en acier, il faut retenir les valeurs caractéristi-
valeur suivante :
ques de matériaux suivantes :
6.3 Détermination des contraintes admissibles
par rapport à la limite élastique
Les contraintes admissibles pour les aciers les plus courants
sont récapitulées dans le tableau 6.
Les contraintes pour les cas de sollicitation I, II et III calculées
d'après le chapitre 5, doivent être confrontées avec les con-
Les autres matériaux non indiques dans le tableau 6 peuvent
traintes admissibles oa pour ces cas de sollicitation.
être utilisés lorsque les propriétés mécaniques, la composition
chimique et, le cas échéant, l'aptitude à la soudure de la
Ces dernières sont obtenues en divisant la limite élastique oE
matière sont garanties par le producteur.
par un coefficient de sécurité correspondant.
Tableau 5 - Valeurs caractéristiques des matériaux
'J
Fe 360
240 370 0.65 21 x104 8,i x104 1.2 x10-~
Fe 430
260 420 0.62 21 x104 8.1 xi04 1.2 x10-5
Fe 510
360 520 0,69 21 x104 8.1 x104 1,2 x10-5
1) La limite élastique U€ correspond a une dilatation permanente de 0.2 %.
Tableau 6 - Contraintes admissibles
Acier de construction
Fe 360 Fe 430 Fe 510
Cas de sollicitation I II III I II III I II III
Traction1)o~compressionU~ 160 180 200 173 195 216 240 270 300
Cisaillement 7, 93 104 116 100 113 125 139 157 174
1 ) Lorsque le flambement des elements comprimés n'est pas possible.
IS0 5049/1-1980 (FI
GE
7.2 Assemblages boulonnés et rivés
Pour les aciers à haute limite élastique - > 0,7, on peut
OR
obtenir les contraintes admissibles d’après la formule suivante :
7.2.1 Boulons calibrés
aF + an
Les contraintes admissibles d‘après le tableau 9 supposent des
aa52
boulons dont le corps lisse porte tout le long du trou.
;E52 + aR 52
Les trous doivent être percés et ensuite alésés. Le jeu dans le
où
trou doit être :
aE et aR sont la limite élastique et la tension de rupture de
-
en cas de sollicitation variable restant toujours dans le
l’acier considéré;
même sens (K >O) : calibrage IS0 HlI/hll;
aEE52 et aRQ sont la limite élastique et la tension de rupture
- en cas de sollicitation alternée (K
pour Fe 510;
IS0 H11/k6.
aa52 est la contrainte admissible pour Fe 510.
7.2.2 Boulons non calibrés (boulons bruts forgés)
6.4 Vérification des éléments soumis à la com-
Les boulons de ce type ne sont tolérés que pour des assembla-
pression et au voilement
.J
ges secondaires d‘éléments peu sollicités. Ils ne sont pas tolé-
[Cette vérification doit faire l’objet d’une Norme internationale. rés pour des assemblages soumis à la fatigue.
En attendant sa parution, la question des contraintes admissi-
bles pour ce qui concerne les éléments de charpente soumis à la
compression sera étudiée sur le plan international.
7.2.3 Rivets
Les trous de rivets doivent être percés puis alésés.
En attendant qu’une décision soit prise, les normes nationales
relatives au flambement peuvent être utilisées.1
Les rivets ne doivent pas être sollicités à la traction.
7 Calcul des assemblages pour la vérification
7.3 Assemblage par boulons à haute résistance,
générale des contraintes
avec serrage contrôlé
Cet assemblage par boulons offre la meilleure sécurité contre le
7.1 Assemblages soudés
desserrage; il est particulièrement recommandé pour réunir des
éléments sollicités dynamiquement.
Les formes les plus importantes de cordons de soudure et leurs
qualités sont décrites dans le tableau 7.
7.3.1 Forces parallèles au plan d‘assemblage d
Pour les sollicitations longitudinales, on applique les contrain-
(symbole T)
tes admissibles dans les éléments de construction d‘après le
tableau 6.
Ces forces sont transmises par friction aux surfaces en contact
après serrage.
Pour les contraintes combinées au ras de la tôle, il faut établir
pour tous les types de soudure une valeur comparative et la La force transmissible d’un boulon est égale à
confronter avec la contrainte admissible, aa.
-
Ta
+ 2 52 < aa
a,,, = Jag + 5; -
où
où
F est l’effort de traction après serrage;
est le coefficient de friction des surfaces en contact;
P
~ na
ay = ~
av n est le nombre de surfaces de frottement;
a, adm.
est la sécurité contre le glissement.
VT
Le cordon de soudure doit avoir au moins la résistance à la trac-
L‘effort de traction après serrage est calculé d’après la con-
tion et la limite élastique de l’acier des éléments de construction
trainte admissible du métal constituant les boulons.
soudés.
IS0 5049/1-1980 (FI
Les efforts de traction après serrage sont à garantir par des
La contrainte admissible est :
méthodes permettant un contrôle des efforts produits (serrage
-
au moyen d'une clé dynamométrique ou d'après la méthode de
dans le cas normal : O,C = 0,7 ~~(0.2)
taraudage d'écrou).
(Cette détermination tient compte des sollicitations addi-
tionnelles lors du serrage du boulon.)
Les coefficients peuvent être pris dans le tableau 10.
-
dans le cas exceptionnel : uF = 0,8 ~~~(0.2)
La condition minimale consiste en ce cas à enlever des surfaces
.
en contact toutes traces de peinture et d'huile et à éliminer la
(Dans ce cas, il faut tenir compte du danger d'arrachement
rouille à l'aide d'une brosse métallique.
lors du serrage du boulon.)
Tableau 7 - Principales formes des cordons de soudure
~~~ ~~
Essai quant à l'exécution sans défaut
Genre de Qualité de Exemples de
Exécution des soudures
soudure soudure symboles
Méthodes d'essai
Symboles
Base du cordon grattée (ou ébarbée)
Essai non destructif du cordon sur
Qualité avant exécution de reprise au dos,
100 % de sa longueur, par exemple : P 100
spéciale meulée au ras de la tôle, parallèle-
rayons X
(Q.S.) ment au sens de la contrainte, sans
cratère d'extrémité
Comme pour la qualité spéciale.
mais uniquement :
- en sollicitation par traction (voir
Soudure
bout à bout 8)
tableau
avec U,,, calculé > 0.8 U,
Qualité
Base du cordon grattée (ou ébarbée)
U, en fonction de K
avant exécution de reprise au dos, P 100
courante
(voir 8.2.2)
sans cratère d'extrémité
(Q.C.)
Autrement, essai non destructif fait
x
au hasard sur au moins 10 % de la
P
longueur du cordon (par exemple :
rayons X)
Base du cordon grattée (ou ébarbée)
Qualité
Soudure à pénétration complete
spéciale
Bords des cordons sans entaille,
Soudure (O.S.)
moulés le cas échéant
en K avec
double
Largeur de la fente résiduelle, à la
soudure
Qualité base du cordon, inférieure à 3 mm ou
d'angle Essai non destructif de la tôle solli-
normale inférieure à 0,2 fois l'épaisseur de la
citéeà la traction perpendiculairement
1L
(Q.C.) partie soudée
à sa surface, pour déceler les défauts D
La plus petite valeur est déterminante
de feuillage
(par exemple : ultrasons)
Qualité
Bords du cordon sans entaille, meulés
spéciale
le cas échéant
(O.S.)
Soudure
d'angle
Qualité
normale
m
(Q.C.)
IS0 5049/1-1980 (FI
Tableau 8 - Contraintes admissibles a, dans les cordons de soudure
Fe 360 Fe 430
Fe 510
Types de sollicitation
cas I cas II cas I II cas I cas II cas III cas I cas Il cas III
1 à bout, qualité spéciale ou
Soudure bout
courante
180 200 173 195 216 240 270 300
Soudure en K, qualité spéciale
2 Soudure en K, qualité courante 140 160 180 152 173 195 210 240 270
3 Soudure d'angle, qualité courante ou
113 127 141 122 138 153 170 191 21 2
spéciale
1 Soudure bout à bout, qualité spéciale ou
courante
180 200 173 195 216 240 270 300
Soudure en K, qualité spéciale ou courante
2 Soudure d'angle, qualité spéciale ou
130 145 163 141 157 176 195 220 244
courante
Cisaillement, tous les types de soudure 113 127 141 123 138 153 170 191 21 2
IS0 5049/1-1980 (FI
Tableau 9 - Contraintes admissibles pour les boulons et rivets
Contrainte
I I Contrainte Pression
Cas de admissible de diamètre de traction
ou classe
Acier
I soiii- I cisaillement admissible admissible
de résistance
Z
citation S L
I
270 I 113
4.6 I so II 1 08
300 125
III 120
'
150a
Os6 0a
I 144
360 150
I so II 162 405 170
III 180 450 188
I 128 320 1 O0
IS0 Il 144 360 113
III 160 400 125
0.8 ua 2rO 0,
I 192 480 150
216 540 170
5.6
240 600 188
80 160 1 O0
:II_ 90 180 113
(200) 125
(100)
0.5 0, 1,o 0,
80 160 150
IS0 90 180 170
III
(100) (200) 188
A 34
A 44
A 34
A 44
IS0 5049/1-1980 (F)
7.3.1.1 Coefficients de friction delles élastiques intermédiaires. II n'est pas nécessaire de pré-
voir un dispositif de sécurité pour les écrous.
Voir tableau 10.
7.3.1.3 Couples de serrage et efforts transmissibles, Ta,
Tableau 10 - Coefficients de friction, p
dans le plan d'assemblage par boulon et par plan de friction.
I I 1 I
Surfaces simplement
Voir tableau 12.
Surfaces traitées
préparés
Métal constituant
spécialement
(enlèvement de
les éléments
(brûlage au Métal constituant le boulon : classe de résistance 10.9 d'après
peinture et d'huile,
assemblés
chalumeau, sablage,
I'ISO.
élimination de rouille
I age i
grenail
par brossage)
GR = 1 O00 à 1 200 N/md
Fe 360
0.30 0.50
~~(0.2) = 900 N/mrn2
Fe 430
0,30 0.50
Fe 510
0.30 0.55
oF = 0.7 0~(~,2) (cas normal)
Pour un boulon de limite élastique oEv, les valeurs des efforts et
à multiplier par le rapport :
des couples de ce tableau sont
7.3.1.2 Coefficients de sécurité à admettre contre le
glissement
oE' 190 W
Voir tableau 11.
En cas d'exécution avec précaution contre l'arrachement des
filets (aF = 0,8 o~(~,~)), ces valeurs sont à multiplier par 1.14.
Tableau 11 - Sécurité contre
le glissement
7.3.2 Forces perpendiculaires au plan d'assemblage
(syrn bole N)
I
Les boulons à haute résistance avec serrage contrôlé peuvent
transmettre simultanément une force de traction, N.
Pour la force transmissible par friction, il faut alors introduire la
:
valeur réduite
Les écrous des boulons à haute résistance doivent reposer sur
(F - Na) x p x n
des rondelles dont la dureté doit être au moins égale à celle du
Ta =
métal constituant l'écrou. II n'est pas permis d'utiliser des ron-
VT
Tableau 12 - Efforts transmissibles en fonction des couples de serrage
-
Surfaces simplement
Surfaces traitées spécialement
préparées
(D a
.(D
E
U
.- -
3c e=
c3
w /l = 0.3 /l = 0,5 /l T= 0.55
0.
oc
c n
a
PB
.O a
U
O
.- 5% 43 - Fe 510
Fe360 Fe430 Fe 510 Fe 360 Fe 430
r
P
D
r r
W
O
cas I I I cas-i I cas ii j cas iii cas I cas II cas I I I
F
d
Ta
Ma Ta I Ta Ta Ta Ta Ta Ta
Fs
N x104 N x104 N x104
daNm ~~10~ ~~10~ N x104 N X104 I N >O4 I N X104
mm mm2 N x104
- ~ - -
1.46 1.66 1.44 1.61 1.83
10 3.66 0.78 0.88 1 ,O0 1.31
58 7.2
2.14 2.42 2.10 2.35 2.67
12 5,33 12.6 1,14 1.28 1.45 131
84.3
1.97 2,90 3,30 2.85 3.19 3,63
14 115 7.26 20 1.55 1,74 2.59
31 2.38 2.75 3,54 3.96 4,50 3.89 4.36 4,95
16 157 9,90 2.12
43 2,92 3,31 4.34 4.87 5.52 4.79 5.35 6,09
18 192 12.1 5 2.60
20 15.50 61 3.32 3.72 4.22 5.54 6.20 7.05 6.10 6,82 7.75
7.68 8,7 1 7.55 8,45 9.60
22 303 19.20 83 4.11 4.61 5.22 6.85
22,20 105 4.75 5.32 6.04 7.92 8,87 10.08 8,72 9.75 11,lO
24 353
27 29.00 1 54 6.21 6.96 7.80 10.35 1 1.60 13.20 11,40 12.75 14.50
- -
-
IS0 5049/1-1980 (FI
La force de traction supplémentaire augmente la contrainte du où
boulon après serrage d'une certaine somme, dépendant de
l'élasticité du boulon et des éléments compressés. II peut être
oE(o,2) est la limite élastique du métal constituant le bou-
tenu compte de cette relation, par le ((coefficient de lon;
distension)) @ qui dépend, pour les plaques d'acier massives et
pour la forme des boulons en usage dans la construction métal-
va est le coefficient de sécurité pour les cas de sollicitation
lk, et du diamètre du boulon,
lique, de la longueur de serrage,
(va I = 1,5; va II = 1,33; va III = 1,2);
d.
@ est le coefficient de distension en fonction du rapport
Pour le cas normal où le boulon est préserré avec :
Ikld d'après le tableau 13;
F, est la section de contrainte du boulon.
Na peut être cal-
la force de traction supplémentaire admissible
culée avec la formule
Dans le tableau 14 sont indiquées les forces de traction admis-
sibles Na pour les diamètres de boulon et les longueurs de ser-
rage les plus courants.
Tableau 13 - Coefficient de distension, @
d = diamètre du boulon
l,/d 0.5 1.0 1.5 2,O 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
0.42 0,40 0.38 0,36 0,33 0.32 0.30 0.29 0.27 0.26
@ 0.43
Tableau 14 - Forces de traction admissibles pour boulons après serrage
Métal constituant les boulons : classe de résistance 10.9 d'après I'ISO :
uR = 1 O00 à 1 200 N/mrnz
uE = 900 N/mm2
Serrage : uF = 0,7 uE(o,2) (cas normal)
~
d= 16mm d=20rnrn d=24mm
Longueur
F= 9.90 X104 N F= 15.5 X104 N ï= 22.2 x104 N
de
serrage
cas de sollicitation cas de sollicitation cas de sollicitation
'k
II III I II III
rnm I II Ill I
rl x104 v x104 U x104 \I xi04 21 xi04 U x104 J x104 N x104 U x104
-
- - - - - -
10 2.62 2.98 3.28
- - -
16 2.70 3,04 3,36 4.16 4.69 5,20
5.33
22 2.77 3.12 3.44 4.27 4.80 6,05 6,8 1 7.56
5.53 6.20 6,98 7.75
28 2.92 3,25 3.58 4,42 4.97
3,40 5.68 6.35 7.1 5 7,95
34 3.04 3.76 4.54 5.10
40 3.1 5 3.55 3.92 4.66 5,24 5,82 6.50 7.33 8.16
46 3.30 3.76 4.1 5 4,79 5.38 5.98 6.64 7.47 8.30
52 3,42 3.88 4.28 4.98 5.61 6.23 0.74 7.60 8.44
58 3.55 4.00 4.41 5.20 5.85 6.50 6.90 7.78 8,65
64 3,78 4.25 4.70 5
...
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