1. Les structures en treillis tubulaires (également appelées structures en treillis tubulaires en acier, fermes tubulaires ou structures tubulaires) sont divisées en systèmes de treillis plans ou spatiaux.
La différence avec les fermes classiques réside dans la manière dont elles relient les nœuds. La structure en grille adopte des nœuds à billes boulonnés ou à billes creuses, tandis que la structure en treillis tubulaire adopte des nœuds d'intersection directement soudés avec des tubes en acier (tubes en acier ronds ou tubes en acier carrés) au niveau des nœuds.
La structure en treillis tubulaire présente les avantages d'une forme de nœud simple, d'une apparence simple et élégante. Parallèlement, en raison de l'utilisation de soudures croisées, elle est également bénéfique pour la prévention de la rouille et l'entretien du nettoyage. Cependant, la soudure croisée a certaines exigences en matière de processus et d'équipements de traitement, de sorte qu'il existe également certaines limitations à la structure en treillis tubulaire :
1) La direction de la corde des nœuds d'intersection doit être conçue de manière à correspondre autant que possible au diamètre extérieur du tube en acier. Pour les éléments ayant des forces internes différentes, le même diamètre extérieur du tube en acier et des épaisseurs de paroi différentes sont souvent utilisés. L'épaisseur de la paroi ne doit pas trop varier, sinon la quantité d'épissures entre les tubes en acier est trop importante. Par conséquent, la résistance du matériau ne peut pas être pleinement utilisée, ce qui augmente la quantité d'acier utilisée. C'est l'une des raisons pour lesquelles les structures en treillis tubulaires utilisent souvent plus d'acier que les structures en treillis.
2) Le traitement et la disposition des nœuds qui se croisent sont complexes et les rainures sur les lignes qui se croisent sont variables, ce qui rend la coupe manuelle difficile, nécessitant ainsi des exigences mécaniques élevées.
3) Les structures tubulaires en treillis sont toutes des nœuds soudés, ce qui nécessite un contrôle du retrait de soudure et des exigences élevées en matière de qualité de soudure. De plus, elles sont toutes soudées sur site, ce qui entraîne une charge de travail de soudage importante.
Avec le développement de la technologie de découpe CNC multidimensionnelle, certaines difficultés dans le traitement des structures en treillis tubulaires ont été surmontées. Actuellement, certaines entreprises nationales ont installé cette technologie, ce qui permet d'utiliser des structures en treillis tubulaires à points d'intersection dans l'ingénierie pratique.
La structure en treillis tubulaire doit adopter une forme de treillis spatial à section transversale triangulaire, composée d'une membrure supérieure, d'une membrure inférieure et d'un élément d'âme (Figure 2). L'élément de membrure est également appelé tuyau principal et l'élément d'âme est appelé tuyau de dérivation. Le tuyau principal a un diamètre épais et connecté, ce qui est pratique pour l'intersection et le soudage des tuyaux de dérivation. La disposition, la largeur et les dimensions de la ferme doivent être choisies de manière raisonnable pour éviter autant que possible les collisions entre les lignes de soudure entre les tuyaux de dérivation adjacents. La structure de stockage du charbon peut être équipée de plusieurs fermes tubulaires tridimensionnelles comme indiqué sur la Figure 2 (a), et des tiges de connexion et un support incliné doivent être placés entre chaque ferme
Le modèle utilisé dans le calcul et l'analyse des structures tubulaires en treillis est principalement lié à la rigidité des nœuds. Il existe trois modèles d'analyse basés sur le moment de flexion à l'extrémité de la tige et la taille de la rigidité du nœud :
① En supposant que tous les membres sont articulés ;
② En supposant que tous les éléments sont rigides et considérés comme des éléments de poutre ;
③ En supposant que le tuyau principal est un élément de poutre connecté de manière rigide, le tuyau de dérivation est articulé sur le tuyau principal et le tuyau de dérivation ne supporte qu'une force axiale.
2. Nœuds de structure en treillis tubulaire en acier
Pour les structures en treillis tubulaires en acier, des nœuds de treillis tubulaires spéciaux doivent être utilisés. Le nœud de treillis tubulaire mentionné ici ne nécessite pas de plaques de nœud, de billes creuses ou de connexions par boulon. Au lieu de cela, il fait référence à des tubes en acier (tubes en acier ronds ou tubes en acier carrés) se croisant directement et soudés au nœud d'intersection. Seuls deux tubes principaux sur le même axe sont connectés, et les éléments restants (c'est-à-dire les tubes de dérivation) sont traités via la ligne d'intersection d'extrémité et directement soudés à la surface extérieure de l'élément traversant (c'est-à-dire le tube principal) ; les éléments non pénétrants peuvent avoir certains espaces (nœuds de type espace) ou un chevauchement partiel (nœuds de type recouvrement) à l'emplacement du nœud.
La forme des nœuds qui se croisent est liée au nombre de membres connectés. Lorsque le membre de la bande et le membre de la corde sont dans le même plan, il s'agit d'un nœud à plan unique. Lorsque le membre de la bande et le membre de la corde ne sont pas dans le même plan, il s'agit d'un nœud à plans multiples.
Prenons comme exemple la structure en treillis où les tuyaux principaux et secondaires sont tous deux des tuyaux circulaires qui se croisent.
La découpe des lignes d'intersection était autrefois considérée comme un processus de fabrication difficile, car le nombre, l'angle et la taille des tubes en acier qui se croisent variaient, ce qui entraînait des formes différentes des lignes d'intersection et des difficultés dans le traitement des rainures, ce qui rendait la découpe des lignes d'intersection encore plus difficile dans les structures en treillis spatiales. Mais avec le développement de la technologie de découpe CNC multidimensionnelle, ces difficultés ont été surmontées. À l'heure actuelle, certaines entreprises nationales sont équipées de cette technologie, de sorte que la structure en treillis tubulaire a de bonnes perspectives d'application dans les structures à grande portée.