1.1 Définition du produit

Roulements en caoutchouc à grillesont des composants de support de nœuds développés sur la base des propriétés des matériaux élastiques polymères et des exigences mécaniques des structures en acier. Ils sont formés en mélangeant des feuilles de caoutchouc multi-couches et des plaques d'acier raidies par vulcanisation sous pression. Spécialement conçus pour résoudre les contradictions fondamentales en matière de transmission de charge, d'adaptation aux déformations et d'amortissement des vibrations des structures en grille, ils constituent des composants porteurs clés-pour le fonctionnement sûr des bâtiments en grille à grande portée-.

Roulements en caoutchouc à grillepossèdent une rigidité verticale et une capacité portante verticale -considérables, leur permettant de supporter les charges imposées par les composants supérieurs. Sous charge, ils absorbent les chocs grâce àdissipation d'énergiecausée par une déformation locale de la plaque d’appui. Les roulements sont fixés aux composants supérieurs et inférieurs via des boulons à travers des -trous de boulons fixes pré-réservés. Les plaques de support en caoutchouc de grille ont une certaine fonction de rotation verticale, sans déplacement horizontal, servant principalement à l'absorption des chocs verticaux. En raison des limitations des boulons, le cisaillement horizontal de la plaque d’appui n’est pas pris en compte. Les plaques de support en caoutchouc pour grille conviennent aux structures en grille dont la capacité portante verticale - ne dépasse pas 4 000 kN. Ils présentent une structure simple, une installation, un remplacement et une maintenance faciles et un faible coût.

1.2 Classement des produits

★ Selon les caractéristiques fonctionnelles et les exigences structurelles, les produits sont principalement divisés en trois catégories :

Roulements en caoutchouc normaux :Convient aux nœuds sans-exigences anti-traction, avec des fonctions de charge verticale-, de rotation verticale et de résistance au cisaillement horizontal de base, effectuant directement des charges et des déformations régulières des structures de grille.

Roulements axiaux en caoutchouc-absorbant les chocs :Optimisé pour les charges dynamiques, avec améliorationénergie-dissipéetabsorption des chocs-effets grâce aux caractéristiques d'amortissement du caoutchouc, adaptés aux scénarios de nœuds avec des charges verticales ne dépassant pas 4 000 kN.

Roulements en caoutchouc de tension-compression :Grâce à leur conception structurelle spéciale, ils peuvent supporter à la fois des charges de tension verticale et de compression, ce qui convient aux nœuds de grille présentant des forces de réaction négatives. Leur capacité de charge horizontale-et leur force de traction verticale sont nettement supérieures à celles des roulements ordinaires.

★ Classification supplémentaire par caractéristiques de déplacement :

Type fixe (GD) :Limite le déplacement horizontal, répondant uniquement aux exigences de rotation verticale, adapté aux nœuds de support fixes des grilles.

Type unidirectionnel (DX) :Permet un déplacement horizontal dans une seule direction, adapté aux structures principalement soumises à une dilatation et une contraction de température unidirectionnelles.

Type bidirectionnel (SX) :Prend en charge le déplacement horizontal dans deux directions, répondant aux exigences de déformation multi-directionnelles des grilles à grande-portée.

2.1 Structure de base

Le produit adopte un"plaque d'acier-en caoutchouc"structure sandwich composite, avec les composants clés et leurs fonctions comme suit :

Couche porteuse élastique : composée de caoutchouc naturel (NR), de caoutchouc chloroprène (CR) ou de caoutchouc monomère éthylène-propylène-diène (EPDM), offrant un support élastique vertical et une capacité de déformation horizontale, et permettant une absorption des chocs et une dissipation d'énergie grâce à l'amortissement du matériau.

Couche de renforcement :Intégré avec des plaques d'acier minces laminées à froid Q235 ou Q345-, traitées avec élimination de la rouille et galvanisation. Il limite efficacement l'expansion latérale du caoutchouc, améliore la rigidité verticale et la limite de charge du roulement et assure une transmission uniforme de la charge.

Couche auxiliaire fonctionnelle :Roulements de type plaque coulissante en PTFE-sont équipés depolytétrafluoroéthylène (PTFE)plaques coulissantes et surfaces de miroir en acier inoxydable pour réduire le coefficient de frottement horizontal (inférieur ou égal à 0,03) et répondre à l'exigence de grand déplacement ; les roulements conventionnels sont réservés à quatre jeux de trous de boulons fixes pour réaliser une connexion fiable avec les structures supérieures et inférieures.

2.2 Principe de fonctionnement

Transmission de charge :Grâce à la rigidité verticale de la structure composite multi-couches, les forces verticales telles que le poids propre de la grille-, la surcharge du toit et la charge de neige sont transmises uniformément à la structure de support inférieure. La synergie entre les plaques d'acier et le caoutchouc évite la concentration locale des contraintes.

Adaptation à la déformation :Les caractéristiques de déformation par cisaillement du caoutchouc sont utilisées pour absorber le déplacement horizontal causé par les changements de température et le retrait du béton. La rotation verticale du roulement (supérieure ou égale à 0,01rad) est obtenue grâce à une compression inégale de la couche de caoutchouc, résolvant ainsi les contraintes structurelles supplémentaires.

Absorption des chocs et dissipation d'énergie :Sous des charges dynamiques telles que les tremblements de terre et les vibrations du vent, les matériaux en caoutchouc absorbent l'énergie par déformation hystérétique, et la déformation locale de la plaque d'appui dissipe davantage l'énergie vibratoire, réduisant ainsi la réponse vibratoire de la structure supérieure.

La rotation est réalisée par la rotation relative du noyau sphérique avec la plaque d'assise supérieure et la base ;le déplacement est réalisé par le coulissement de la base dans le caisson ; la résistance à la tension verticale est réalisée par la plaque d'assise supérieure, la base et la boîte ; la force horizontale est réalisée par la boîte, la base et la plaque d'assise supérieure.Roulements à grillesont fabriqués en acier au carbone ou en acier de haute-qualité (matériau : ZG270-480H/Q345B) par la fabrication de moules, le moulage au sable, le moulage, le traitement thermique, le traitement mécanique et le traitement de surface.Roulements à grilles'adapter au déplacement et à la rotation des structures en acier en grille par le roulement, le balancement et le glissement des composants en acier, et avoir pour fonction de surmonter la force sismique horizontale et la force de soulèvement sismique. Ils conviennent aux projets de grille, aux ponts à structure en acier, aux ponts à grande portée et aux structures de toit, aux projets de couloirs, aux stades, aux aéroports et aux gares ferroviaires à grande vitesse, aux gares ferroviaires, aux piscines, aux centres d'exposition, aux immeubles de grande hauteur, aux musées scientifiques et technologiques, aux salles d'exposition culturelles, aux gares de péage et à d'autres projets de structure en acier en grille à grande échelle.

3.1 Flux du processus de production

1. Inspection des matières premières :Les matières premières en caoutchouc doivent être conformes à la norme GB/T 5574, avec des tests sur la dureté Shore (55-75HA), la résistance à la traction (supérieure ou égale à 15MPa) et d'autres indicateurs ; les plaques d'acier doivent subir des tests de matériaux et des tests de qualité d'élimination de la rouille (qualité Sa2.5) pour garantir la conformité aux exigences matérielles Q235/Q345.
2. Mélange de caoutchouc :Le caoutchouc brut, le noir de carbone, l'agent de vulcanisation et d'autres matériaux auxiliaires sont placés dans un mélangeur interne selon la formule et mélangés à 120-150 degrés pendant 15-20 minutes pour assurer une dispersion uniforme des composants. Le caoutchouc mélangé est garé pendant 4 à 8 heures pour maturation.
3. Prétraitement des tôles d'acier :Les plaques d'acier antirouille-sont galvanisées ou recouvertes d'un revêtement pour augmenter l'adhérence avec le caoutchouc ; ils sont coupés selon la taille conçue et les bords sont chanfreinés pour éliminer les bavures.
4. Stratification et moulage :Les feuilles de caoutchouc et les plaques d'acier sont empilées en alternance, l'épaisseur de la couche de caoutchouc étant contrôlée entre 3 et 8 mm et l'épaisseur de la plaque d'acier entre 2 et 4 mm. Un outil de positionnement est utilisé pour assurer l’alignement central afin de former un flan.
5. Vulcanisation sous pression :L'ébauche est placée dans un moule de vulcanisation et vulcanisée à 150-160 degrés et 15-20MPa pendant 20-40 minutes. Des paramètres spécifiques sont ajustés en fonction de la taille du roulement et du type de caoutchouc pour garantir une vulcanisation complète.
6. Découpage et inspection :Après la vulcanisation, les bavures et les bavures sont éliminées et une inspection de l'apparence (pas de bulles, de fissures), une mesure des dimensions et des tests de dureté sont effectués ; un échantillonnage aléatoire est effectué pour les tests de performances mécaniques tels que la capacité portante et le déplacement.

3.2 Système de contrôle de la qualité

1. Le système de gestion de la qualité ISO9001 est suivi tout au long du processus, avec des points de contrôle qualité définis pour les processus clés.
2. Un "double système d'inspection" est mis en place pour les matières premières entrantes : vérification des certificats du fabricant et des rapports d'inspection-de tiers.
3. Les produits finis sont échantillonnés par lot et des tests sur la capacité portante verticale - (aucun dommage sous une surcharge de 1,5 fois) et la déformation par cisaillement horizontal (supérieure ou égale à 300 % de déformation en cisaillement) sont effectués conformément à la norme GB 20688.4.

1. Roulement de charge-à haute résistance- :La capacité portante verticale-va de 50 à 4 000 kN. En faisant raisonnablement correspondre la dureté du caoutchouc et le nombre de couches de plaques d'acier, la déformation verticale sous la charge de conception est garantie d'être inférieure ou égale à 1,5 mm, répondant ainsi aux exigences de charge-des grilles à grande portée-.
2. Adaptation des déformations multidimensionnelles :Le déplacement horizontal peut atteindre ±50-±150 mm (bidirectionnel/unidirectionnel en option), avec un angle de rotation admissible supérieur ou égal à 0,01rad, s'adaptant pleinement à la déformation de la grille provoquée par les changements de température (-45-60 degrés) et le tassement des fondations.
3. Excellentes performances d'absorption des chocs :Le taux d'amortissement des matériaux en caoutchouc est supérieur ou égal à 0,05, ce qui peut réduire la réponse vibratoire structurelle de 30 à 50 % sous l'action d'un tremblement de terre, améliorant ainsi la sécurité sismique de la grille.
4. Résistance aux intempéries et à la corrosion :Les matériaux en caoutchouc appropriés sont sélectionnés en fonction de l'environnement. Le caoutchouc chloroprène (-25-60 degrés) convient aux zones à température normale, le caoutchouc naturel (-40-60 degrés) convient aux zones froides et la durée de vie anti-vieillissement du caoutchouc EPDM est supérieure ou égale à 50 ans.
5. Installation et entretien pratiques :Avec une faible hauteur structurelle (50-150 mm), il est directement fixé par des boulons et la plage admissible d'écart d'installation est inférieure ou égale à 2‰ ; l'entretien quotidien nécessite uniquement un nettoyage régulier des débris et une inspection du vieillissement du caoutchouc, avec de faibles coûts d'entretien.

5.1 Tableau de spécifications du type de plaque ordinaire-Roulements en caoutchouc à grille

5.2 Tableau des spécifications deRoulements en caoutchouc à grille circulaire

5.3 Tableau des spécifications deRoulements en caoutchouc à grille coulissante PTFE

6.1 Scénarios d'application

1. Stades :Supports supérieurs de colonne pour les systèmes de toit en grille, s'adaptant aux déformations spatiales à grande portée et aux vibrations dues aux activités de foule.
2. Plateformes de transport :Nœuds de structure en grille dans les terminaux d'aéroport et les halls d'attente des gares ferroviaires, résistant aux changements de température et aux charges de vent.
3. Bâtiments publics :Bâtiments-de grands espaces tels que des centres d'exposition, des théâtres et des centres culturels et artistiques, répondant aux exigences d'absorption des chocs et de portance-de charge.
4. Installations industrielles et de stockage :Appui à grille dans les grands ateliers et centres de stockage logistique, s'adaptant aux lourdes charges du toit et à la déformation des tassements.

6.2 Questions à noter lors de la sélection des appuis de grille

(1) Des appuis plats peuvent être utilisés pour les grilles à petite portée. Le déplacement angulaire de ce type de roulement est limité et des trous de boulons elliptiques peuvent être ouverts sur la plaque de base du roulement lors de la conception. Lorsque la grille surmonte la force de friction du roulement, un déplacement horizontal peut se produire. Lorsqu'il est nécessaire d'améliorer la capacité de glissement, un roulement en caoutchouc ou une plaque en PTFE peut être ajouté entre le roulement et la plaque d'acier de transition.

(2) Des appuis à pression d'arc unilatéraux-peuvent être utilisés pour les grilles de petite et moyenne-portées. Le roulement peut tourner le long de la surface de l'arc, ce qui améliore l'impact de la déflexion de la grille et des contraintes thermiques sur les performances mécaniques du roulement.

(3) Les paliers à pression à arc double-conviennent aux grilles à grande portée-, et les paliers à pression à charnière sphérique conviennent aux grilles à grande portée-supports multiples-. En raison de leur structure complexe et de leur prix élevé, ils sont utilisés dans certains bâtiments civils de très grande -envergure-.

(4) Les roulements en caoutchouc de grille conviennent aux grilles de portée moyenne et grande -, aux grilles en arc et aux structures de coque en treillis. Ce type de roulement peut non seulement permettre au roulement en grille d'obtenir une capacité portante suffisante sans déformation par compression excessive, mais également, en raison de la bonne élasticité et de la grande capacité de déformation par cisaillement de la plaque de support en caoutchouc, peut s'adapter aux exigences de rotation du nœud de roulement, ainsi qu'au déplacement horizontal provoqué par les changements de température et l'action sismique, et peut améliorer l'état de contrainte de la structure de support inférieure. Les roulements en caoutchouc de grille ont été appliqués avec succès dans de nombreux projets de structure de grille à moyenne et grande portée en Chine et ont obtenu de bons effets techniques et économiques.

Norme de produit :GB 20688.4-2007 "Roulements en caoutchouc - Partie 4 : Roulements en caoutchouc ordinaires"

Code de conception :GB 50011-2010 « Code pour la conception sismique des bâtiments » (édition 2016)

Code de la structure métallique :GB 50017-2017 « Norme pour la conception des structures en acier »

Code du roulement :JG/T 409-2017 « Roulements à grille de structure métallique »

Norme matérielle :GB/T 5574-2019 « Feuilles de caoutchouc à usage industriel »

Norme de test :GB/T 17955-2015 « Roulements sphériques pour ponts »

VIII. Installation et entretien

8.1 Processus d'installation

1. Préparation préliminaire :Vérifier la cohérence entre le modèle de roulement et les dessins de conception, s'assurer qu'il n'y a pas de vieillissement du caoutchouc et pas de rouille sur les plaques d'acier ; nettoyez la surface d’appui pour vous assurer qu’elle est plate et propre.
2. Construction du coussin :Versez du mortier sec de haute qualité sans retrait de 20-50 mm d'épaisseur entre la surface inférieure de l'appui et la pierre d'appui pour assurer une pression uniforme.
3. Positionnement et réglage :L'écart entre le centre du roulement et la position conçue doit être inférieur ou égal à 2‰, et l'écart de parallélisme entre le plan d'installation et le plan de glissement doit être inférieur ou égal à 2‰ ; ajustez la planéité avec des cales en acier pour assurer une force uniforme.
4. Fixation et verrouillage :Fixez avec les structures supérieure et inférieure à travers des trous de boulons. Les appuis bidirectionnels/unidirectionnels doivent être positionnés en fonction de la direction de déplacement et temporairement verrouillés après le positionnement jusqu'à ce que l'installation de la grille soit terminée.

8.2 Entretien

Contrôle quotidien :Nettoyez tous les trimestres les débris autour du roulement et vérifiez le serrage des boulons et l'apparence du caoutchouc (pas de fissures, de renflements).

Tests réguliers :Testez le déplacement (doit être dans la plage conçue), l'état de rotation et le degré de vieillissement du caoutchouc (changement de dureté inférieur ou égal à 10HA) tous les 2 ans.

Mesures d'entretien :Repeignez en temps opportun les surfaces en acier rouillées, essuyez régulièrement la surface en acier inoxydable des roulements coulissants et serrez en temps opportun les boulons desserrés ; Remplacez immédiatement le caoutchouc vieilli ou présentant une déformation excessive.

Pendant le stockage,évitez la lumière directe du soleil, la pluie et la pollution par les hydrocarbures. La température de l'environnement de stockage doit être de -10 à 30 degrés et l'humidité relative doit être inférieure ou égale à 75 %.

Pendant le transport,éviter l'extrusion et la collision. Des coussins résistants à l'humidité-doivent être utilisés pour un emballage séparé afin d'éviter d'endommager le caoutchouc.

Pendant l'installation, n'utilisez pas d'outils tranchants pour soulever le roulement afin d'éviter la séparation de la couche de caoutchouc et de la plaque d'acier ; ne démontez pas les composants du roulement à volonté.

L'inclinaison de la plaque de base du nœud ne doit pas être supérieure à 1 % et l'écart entre la capacité portante réelle-du roulement

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