Conception d'un pont à l'aide de west point bridge designer

Projet de conception

Conception d’un pont à l’aide de West Point Bridge Designer

Résumé

Ce travail de conception à comme objectif le design d’un pont à treillis à l’aide du simulateur West Point Bridge Designer 2015. Le tout à été accomplis à l’aide de multiples simulations ainsi qu’une sévère analyse de résultats dans le but d’optimiser les coûts. Chaque tests avait comme objectif d’augmenter la rentabilité du pont en minimisant le coût. En ajustant des paramètres tels que le type de treillis utilisé, la forme de la structure et les matériaux des membrures, un pont en arche utilisant des treillis de type Warren a été conçu.

Table des matières

Résumé

Introduction

Théorie

Treillis

Méthode des noeuds

Méthode des sections

Types des treillis

Howe

Pratt

Warren

Méthodologie de la conception

Outils

West Point Bridge Designer 2015

Google Docs

Exigences

Distance entre les boutés

Poids de la charge

Type de design

Matériaux utilisés

Dépenses

Spécifications

Types de treillis

Matériaux utilisés

Forme de la structure

Simulations

Treillis

Howe

Pratt

Warren

Barres et tubes

Forme de la structure

Matériel des membres

Analyse des résultats

Treillis

Forme de la structure

Position initiale

Translation du noeud vers la gauche

Translation du noeud vers la droite

Translation du noeud vers le haut

Translation du noeud vers le bas

Barres et tubes

Matériel des membres

Optimisation

Rétrospection des exigences versus les paramètres optimisés

Diagramme de force du concept final avec charge de 480 kN appliqué en son centre.

Conclusion

Introduction

Dans le cadre du cours de GEN1033 - Statique, il a été demandé de démontrer nos capacités à concevoir un pont à treillis en utilisant l'environnement de simulation West Point Bridge Designer. Le design devra respecter certaines exigences tout en étant sécuritaire et en ayant un coût minimal. L’objectif sera de construire un pont et d’optimiser ses paramètres en fonction de leur coût, le tout à l’aide des simulations effectués dans West Point Bridge Designer.

Théorie

Treillis

La théorie principalement utilisée dans ce projet est celle des treillis. Tel que vu en classe, les treillis sont formés d’un assemblage de membres m joints par des noeuds n. Les types de treillis utilisés sont les treillis simples, soit ceux respectant l’équilibre

m= 2n - 3

et dérivant de formes triangulaires. Étant donné la nature du projet de conception, un treillis plan a été utilisé. Le treillis plan consiste essentiellement à deux treillis symétriques, joints par des poutres transversales.

Méthode des noeuds

Tel que représenté par les figures 1.1 et 1.2 ci-dessous provenant des notes de cours (GEN1033, chapitre 5, p 20), nous utiliserons la méthode des noeuds pour analyser les forces internes du treillis. Cette méthode consiste à isoler les différents noeuds du treillis, puis à appliquer les vecteurs de forces sur les membres et les noeuds, en utilisant la résistance des appuis comme vecteur de départ. Cette technique permet de déterminer si un membre est en compression ou en tension. De plus, à l’aide de la longueur des membres ou des angles entre ceux-ci, il est aussi possible de déterminer la magnitude de la force à l’intérieur du noeud ou du membre.

Figure 1.1 Figure 1.2

Méthode des sections

Tel que représenté par les graphiques des figures 1.3 et 1.4 ci-dessous provenant des notes de cours (GEN1033, chapitre 5, p 40), nous utiliserons la méthode des sections pour analyser les forces internes du treillis. Cette méthode consiste à isoler une section du treillis puis à appliquer les vecteurs de forces sur les membres coupés en utilisant les forces extérieures comme vecteurs initiaux. Cette technique permet de déterminer l’effort d’un membre.

Figure 1.3 Figure 1.4

Types des treillis

Howe

Dans le treillis de type Howe (voir Figure 1.5), les membres verticaux sont en tension (bleu) et les membres diagonaux, en compression (rouge). Comme l’indique la figure 1.6 ci-contre, sur un noeud, la compression effectue une force en direction du noeud et la tension, en direction du membre.

Figure

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