B1_Sujet_ESPT - CNR - SM

SESSION DE 2008CA PLPCONCOURS INTERNESection : GENIE INDUSTRIELOption : STRUCTURES MÉTALLIQUESÉTUDE D’UN SYSTÈME TECHNIQUE ET/OU D’UN PROCESSUSTECHNIQUE ET/OU D’UN PRODUITDurée : 6 heuresExtrait à usage didactique du CODAP 2000 autorisé.Calculatrice de poche y compris programmable et alphanumérique ou à écran graphique àfonctionnement autonome, non imprimante autorisée conformément à la circulaire n° 99-186du 16 novembre 1999L’usage de tout document et de tout autre matériel électronique est rigoureusement interdit.Dans le cas où un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il le signaletrès lisiblement dans sa copie, propose la correction et poursuit l’épreuve en conséquence.Support de l’étudeSTATION DE LAVAGE D’AIR- Etude de l’échangeur (durée conseillée 1 heure ½)- Etude de la structure porteuse (durée conseillée 1 heure ½)- Etude de la préparation de fabrication du laveur (durée conseillée 3 heures )N.B. : Hormis l’en-tête détachable, la copie que vous rendez ne devra conformément au principe d’anonymatcomporter aucun signe distinctif, tel que nom,signature,origine,etc. Si le travail qui vous est demandé comporte

notamment la rédaction d’un projet ou d’une note, vous devez impérativement vous abstenir de signer ou del’identifierSTATION DE LAVAGE D’AIRContenu du dossier :DOCUMENTS SUJET- Plan PLP-1 ……………………………………………………..format A3- Plan PLP-2 ……………………………………………………..format A3- Plan PLP-3 ………………………………………….…………..format A4- Plan PLP-4 ……………………………………………………..format A3- Plan PLP-5 ……………………………………………………..format A4- Texte du sujet DS 1 à DS 13 ………………………………..…..formats A4Documents techniques- Documents DT 1 à DT 16 ………………………………………formats A4Documents réponses- Documents DR 1 à DR 6 ………………………………………..formats A4- Feuilles de copie réglementaires anonymables

STATION DE LAVAGE D’AIRPrésentation :L’ensemble représenté ci après représente une station de lavage d’air pour une entreprisede traitement des déchets (compostage).Air polluéPrincipe :• L’air pollué arrive par la gained’arrivée d’air AEvacuationair• L’air passe à travers le laveurd’air B et est évacué par le hautdu laveurLaveur vertical à pulvérisation à 3niveaux par solution neutralisante.(lavage par procédé physicochimique)• La solution neutralisantepulvérisée est renvoyée dans lebac G.• A partir du bac, la solution estenvoyée par la tuyauterie F versl’échangeur thermique D.• Cet échangeur permet de garderune température constante de l’ordre de 20° C de la solution neutralisante.• De l’échangeur cette solution est envoyée vers les différentes buses du laveur parla tuyauterie E• Le laveur et l’échangeur sont tous les deux sur la structure porteuse C.

4) ETUDE DE TUYAUTERIELes tuyauteries reliant la pompe, l’échangeur thermique et la colonne de lavage sont définiessur le plan PLP-3.4.1 Sur DR1 à l’échelle approximative indiquée, représenter les tuyauteries en perspectiveisométrique unifilaire.Remarque : les tubulures 7-12 et 8-11 sont des piquages soudés sur la tubulure 6-7-8-94.2 Coter la tuyauterie 20-23.4.3 Calculer les angles des courbes de la tuyauterie 20-23.4.4 Calculer les longueurs des parties droites de la tubulure 20-23.On donne :• jeu de soudage 1mm

Etude de la Structure PorteuseMise en situationIl est proposé d’installer l’échangeur thermique sur deux poutres (5) et le laveur d’air surles deux montants (6) par l’intermédiaire d’attaches boulonnées.L’étude porte sur cette structure porteuse plan PLP-5.Cette structure porteuse sera entièrement constituée de tubes carrés de 80 épaisseur 3. Lelaveur d’air sera fixé sur deux UPN 120, eux-mêmes soudés sur les deux montants (6).DonnéesL’acier utilisé pour la structure porteuse est de nuance S235 (σ e = 235 N/mm 2 ).Les boulons utilisés sont de classe de qualité 8.8Le poids propre du laveur en service : G laveur = 190 daNLe poids propre de la gaine : G gaine = 70 daNLe poids propre de l’échangeur : G échangeur = 315 daNLa charge d’exploitation de l’échangeur (liquide circulant) : Q échangeur = 25 daNNota : Le candidat ne sera pas surpris si certains critères à l’E.L.U. ou à l’E.L.S. sont vérifiéstrès largement.

Les cotessont en mmFigure 25.3 Déterminer les actions aux appuis A, D et E. On montrera que la barre (8) estinactive.5.4 Tracer le diagramme de l’effort tranchant Vy(x) le long de structure.5.5 Tracer le diagramme du moment fléchissant Mfz(x) le long de structure. Situer lasection critique et donner la valeur de Mf dans celle-ci.5.6 Vérifier l’élément (5) à l’E.L.U. (en résistance, sans tenir compte du risque dedéversement).On donne :• Le moment fléchissant maxi dans l’élément (5)• Pour un tube 80x80x3 : W pl= 25,8cm3M f max = 28,85daN.m• Un extrait de l’additif 80 relatif à la résistance des sections en flexion ( DT 11 )

6) ETUDE DU MONTANT (3) SUPPORTANT L’ECHANGEUR6.1 Vérifier ce montant (3) au flambement sachant qu’il est bi-articulé dans les deux planset soumis à un effort pondéré de compression de 140 daN.On donne :• Un extrait de l’additif 80 concernant la résistance des sections au flambement.( DT 11 )• Le poteau est en tube carré de 80 épaisseur 3 fini à froid (tab. B). (A eff = 9,01 cm 2 eti = 3,12 cm)7) ETUDE DU MONTANT 6Etant donnée la position du centre de gravité de l’ensemble Gaine + laveur, nous allonsdémarrer par un calcul préliminaire.7.1 Déterminer les actions aux appuis pour lastructure modélisée ci-dessous, sachant queY M = Y N . Les actions aux appuis M et N, serontexprimées en fonctions de F, L et h.On donne :• Les liaisons en M et N sont des articulations.• La charge F est appliquée en O, situé à h/2,selon l’axe y.7.2 En déduire les actions aux appuis (M 1 ,M 2 , N 1 et N 2 , indiqués sur la Figure 4)induites par le poids propre de l’ensembleGaine + laveur.Figure 3On donne :• Par souci de simplification, le centre de gravité de l’ensemble Gaine + laveur est situédans le plan médian des files (A) et (B) et à une distance L = 0.29m des montants (6).• On prendra comme distance entre les deux lignes d’attaches, h = 1.25m.• La Figure 4 avec toutes les informations nécessaires.

Plan médianM1M2N1N2Figure 4

7.3 En vous servant du schéma Figure 5, déterminer ledéplacement horizontal en tête de montant (6) etvérifier si ce déplacement est admissible.On donne :• Les valeurs littérales de flèches en extrémité de poteau( DT 10 )• La valeur de flèche admissiblehf adm= (avec h, la500hauteur libre du montant)• Pour un tube carré de 80 ép. 3 : I = 87,7 cm 4• Les cotes sur le schéma sont en mm.Figure 58) ETUDE DE L’ATTACHE DU LAVEUR SUR LE CHASSISLe laveur est fixé sur le châssis par l’intermédiaire de 4 attaches correspondant aux repèresM 1 , M 2 , N 1 et N 2 de la Figure 4 . Chacune étant constituée de 2 boulons HM10 qualité 6.8.On donne :• Un schéma indiquant les sollicitations des deuxtypes d’attaches ci-contre (Figure 6).• Un extrait de la norme NF P 22-430 ( DT 10 )• Pour un boulon HM10 qualité 6.8(A S = 58 mm 2 et σ red = 410 Mpa)• L’excentrement est négligée.• Il y a un plan de cisaillement pas boulon.8.1 Indiquer l’attache qui vous paraît la plussollicitée.8.2 Vérifier les deux boulons constituant cetteattache.9) REALISATION D’UN CROQUISFigure 6

Une première solution pour la conception du châssis était d’utiliser des IPE 80, associés à descornières à ailes égales de 35*3.5. Toutes les barres étant articulées entres-elles.Un croquis de cette solution est fourni ci-dessous :Figure 7 : Plan File ARéaliser le croquis coté de l’attache du nœud C sur une page format A4 à l’échelle 1 :2.Sur celui-ci on trouvera :Le montant (6) en IPE 80La poutre (5) en IPE 80 reliée au poteau. Cette liaison étant réalisée par l’intermédiaire d’unboulon HM12 qualité 6.8 et d’un gousset d’épaisseur 4 mm soudé sur l’aile du poteau.La diagonale (8) en L35*35*3.5 boulonnée (1 boulon HM10, qualité 6.8) sur un goussetd’épaisseur 4 mm qui est lui-même soudé sur l’aile du poteau.On n’oubliera pas d’indiquer la cotation des organes d’assemblages ( boulons, pas, pinces,soudures …)On s’intéressera uniquement à ce qui est dans le plan de la file A.On donne :• Hauteur de la partie droite de l’âme d’un IPE 80 : 59.6 mm• Diamètre de perçage d tr = 11 mm pour un boulon HM10• Diamètre de perçage d tr = 14 mm pour un boulon HM12Désignation hbt wt fr(hauteur) (largeur d’aile) (épaisseur âme) (épaisseur aile) (rayon de raccord)IPE 80 80 46 3,8 5,2 5

Préparation de la fabrication du LaveurMISE EN SITUATIONVous êtes chargés au sein de votre entreprise de préparer la réalisation du laveur d’air repéréB de l’installation plan PLP-1TRAVAIL DEMANDE :10) RECHERCHE DE DEVELOPPEMENTL’étude portera sur les pièces repérées 1 et 4 du laveur défini sur le plan PLP-4.En utilisant le document DT 12.10.1 Développement de la pièce repérée 4 :Donner, sur le document DR 2, les données nécessaires à l’utilisation d’un logiciel T.A.O.(Traçage Assisté par Ordinateur) afin de réaliser le développement.Les détails de calcul sont à effectuer sur feuille(s) de copie.10.2 Développement de la pièce repérée 1 :Déterminer, sur feuille(s) de copie, les données qui seront nécessaires pour obtenir ledéveloppement d’un gabarit en papier d’épaisseur négligeable qui sera enroulé sur l’extérieurdu tube repéré 1.Le candidat réalisera le croquis du gabarit à l’échelle 1/10 en indiquant :• Les cotes du gabarit.• La position des berceaux repérés 11.• La position des axes des trous de pénétration des repères 8.• La pénétration du repère 10.11) ETUDE D’UN ASSEMBLAGEAfin de réaliser l’assemblage du laveur, on vous demande de rédiger le D.M.O.S. del’assemblage des pièces repérées 4 sur la pièce repérée 1.( voir plan PLP-4). L’assemblage estréalisé par soudage électrique à l’arc avec électrode enrobée de type : SAFER G 49 N.11.1 Rédiger le D.M.O.S. :Compléter le document DR 3, en utilisant les documents DT 12 et DT 13,

12) PLANIFICATION D’UNE PRODUCTIONAfin de réaliser l’assemblage du laveur, on vous demande d’étudier la planification de laproduction d’un ensemble, (voir plan PLP-4).12.1 Tableau d’antériorités :Sur le document DR 4, définir les antériorités et rechercher les niveaux de chaque tâche enutilisant les documents DT 14 et DT 15.12.2 Construction du graphe :Définir, en utilisant la méthode PERT, le graphe sur le document DR 5 en utilisant lesdocuments DT 14 et DT 15.12.3 Recherche des délais de réalisation et/ou de livraison :a) Déterminer le temps nécessaire à l’assemblage d’un ensemble. Deux postes de travailpeuvent être disponibles, préciser les durées de travail pour chaque poste.b) Déterminer la date au plus tôt et au plus tard de la livraison de la pièce repérée 7 qui estsous-traitée.13) ETUDE ISOSTATIQUEPour la réalisation de l’assemblage repéré SE18 sur le graphique râteau DT 14, un montaged’assemblage sera étudié.13.1 Modélisation :Modéliser sur le document DR 6, la mise en position isostatique de chaque élément quiservira pour la conception de cet outillage en utilisant le document DT 16

DOCUMENTS TECHNIQUES- Plan PLP-1- Plan PLP-2- Plan PLP-3- Plan PLP-4- Plan PLP-5- Documents DT 1 à DT 16

CA PLP Int et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008DT1









FORMULE DE FLECHES− F.b2f ( pointD)= .(2ab+ 2ac+ 2b+ 3bc)6EIEXTRAIT DE LA NORME NF P 22-430NOTATIONSA section nominale du boulon (de la tige lisse)section résistante de la partie filetéeA SNeffort de traction relatif à l’état limite ultime (effort pondéré), exercé sur chaque boulonV 2 effort par boulon relatif à l’état limite ultime (effort pondéré), exercé sur l’assemblagem nombre de plans de cisaillementσ red contrainte caractéristique servant de contrainte de vérification des boulonsRESISTANCE DES BOULONSA la tractionNOn vérifie1 , 25 ≤ σredA SAu cisaillementSi aucune précaution spéciale n’est exigée pour l’exécution, on vérifie :V1 , 542≤ σredmA SEffort incliné sur le plan de jointAdmettant par boulon, une composante normale N suivant l’axe du boulon et unecomposante V 2 dans le plan de joint, on vérifie :2 ⎛V2⎞N + 2,36⎜⎟N⎝ m ⎠1 , 25 ≤ σredet ≤ σredA SAs2CA PLP Int et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008DT10

EXTRAIT DE L’ADDITIF 80RESISTANCE DES SECTIONS EN FLEXIONLe moment de flexion dans une section ne doit pas être supérieure au moment deplastification conventionnel de la section (si N et V y sont négligeables et s’il n’y a pas derisque de déversement).Mfmax ≤ M PavecMPx = Wpl, x⋅σe et M Py = Wpl,y⋅σeEXTRAIT DE L’ADDITIF 80RESISTANCE D’UN TUBE ROND AU FLAMBEMENTLa sollicitation N de compression simple sous charges pondérées doit satisfaire à la condition suivante :Nk 0 ⋅ ≤ 1N PL 1avec NP= Aeff ⋅σe et k 0 est fonction de λ = K ⋅i 93,9ou L K est la longueur de flambement et i, le rayon de giration du profil.k 0 est lu dans le tableau B ci-dessous.CA PLP Int et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008DT28

Extrait Abaque SAFSoudage bord à bord avec chanfrein sans talonEpaisseurdes toles(mm)(e)0uverturedu chanfrein(•)Ecartement(mm)(E)Volume demétal àdéposer(cm 3 )Volume demétal àdéposer(kg/m)Nombrede passes5 80° 0 26 0,20 26 80° 1 42 0,323 28 70° 1 69 0,534 310 70° 1 100 0,78 312 60° 1,5 125 0,97 512 60° 1,5 125 0,97 414 60° 1,5 164 1,28 516 60° 2 211 1,64 620 60° 2 310 2,42 8Diamètresd’électrodesrecommandés3,1543,1543,154 - 43,154 - 43,154 – 4 - 43,1545 - 53,1545 – 5 - 53,1545 – 56,3 – 6,3445 – 56,3 – 6,3 –6,3 – 6,3Source SAFCA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DT 12

EXTRAIT FICHE PRODUITElectrode SAFER G 49 NTYPE D’ENROBAGE Rutile faiblement cellulosique semi-épaisNATURE DU COURANT Courant alternatif……………………………………..Uo>50 VCourant continu………………………. Polarité : - à l’électrode.POSITION DE SOUDAGEToutes sauf verticale descendante.IDENTIFICATION Marquage de l’enrobage…………………….……SAFER G49N-6013PRESENTATION/CONDITIONNEMENT/REFERENCESDiamètre(mm)Longueur(mm)Quantité parétui(électrodes)Poids moyenau 1000(kg)IntensitémoyenneVitesse desoudage(g/mm)Poids déposépar electrode(g)Référence(A)2 350 330 12.4 55 8.2 6.7 1080-09112.5 350 230 18.5 75 11.9 10.5 1080-09123.15 350 150 29.1 110 15.0 16.5 1080-09134 350 100 45.6 160 22.3 27.2 1080-09145 450 60 93.5 200 26.8 56.9 1080-09156.3 450 40 144.3 275 43.6 89.3 1080-0916EXTRAIT DE NORME DE SOUDAGESymbolisation EN 287-1 2004Type enrobage Angle Bout à boutB Basique PA : gouttiére PA : à platC Cellulosique PG : descendant PG : descendantBW Bout à bout à pleine R Rutile PD : plafond PE : plafondpénétration RB Rutilo-basique PF : montante PF : montanteFW Angle RC Rutilo-cellulosique PB : à plat PB : CorncheRR Rutile épaisTubesP Tôle A Acide H-L045 : 45° en MontantT Tube S Fil baguette plein J-L045 : 45° en DescendantEN.287.1 135 P FW 1.2 S t12 PB mlEN.287.1 141 T BW 1.1 S t8,0 D 100 H-L045 ss-nbEpaisseuren mmDiamètreen mmType d’acierDiversProcédé soudage 1.1 Reh • 275 N/mm2 bs Soudage des deux cotés111 Electrode enrobée 1.2 275 •Reh • 360 N/mm 2 mb Soudage avec support envers131 M.I.G 1.3 Reh • 360 N/mm2 ml Soudage multicouche135 M.A.G nb Soudage sans support envers136 M.A.G fil fourré sl Soudage mono couche141 TIG ss Soudage un seul cotéCA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DT 13

DEROULEMENT DE L’ASSEMBLAGERepGraphique Râteau54a4b6SE1SE8SE11111a11b11cSE2SE9SE12SE13SE1711d89SE3SE142a2bSE4SE15SE183a3b3c12SE5SE10SE16SE19ENS106SE676SE7Sous ensemble repère 3(SE10)Sous ensemble repère 11(SE9)CA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DT 14

GAMME D’ASSEMBLAGEENSEMBLE : Laveur d’airN° dePhaseDésignationGammeTemps alloués(en heure)préparation soudageRep delaphase10 SE1 assemblage 4a et 4b 0,3 0,5 A1120 SE2 assemblage 11a,11b et 11c 0,3 1 A1230 SE3 assemblage 8 et 9 0,3 0,5 A1340 SE4 assemblage 2a et 2b 0,3 0,5 A1450 SE5 assemblage 3a et 3b 0,3 O,6 A1560 SE6 assemblage 10 et 6 0,3 0,5 A1670 SE7 assemblage 7 et 6 0,3 0,5 A1780 SE8 assemblage SE1 et 5 0,3 0,5 A1890 SE9 assemblage SE2 et 11d 0,3 1 A19100 SE10 assemblage SE5 et 3c 0,3 0,5 A110110 SE11 assemblage SE8 et 6 0,3 0,5 A111120 SE12 assemblage SE9 et 1 0,3 1 A112130 SE13 assemblage SE12 et SE3 0,3 1 A113140 SE14 assemblage SE13 et SE4 0,3 1 A114150 SE15 assemblage SE14 et SE10 0,3 0,5 A115160 SE16 assemblage SE15 et 12 0,3 0,5 A116170 SE17 assemblage SE16 et SE11 0,3 1 A117180 SE18 assemblage SE17 et SE6 0,3 1 A118190 SE19 assemblage SE18 et SE7 0,3 0,5 A119CA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DT 15

MISE EN POSITION DES PIECESNORME NF E 04-013Symboles de baseSymbolisations frontales équivalentesReprésentation normale Représentation simplifiéeSymbolisation projetée1 - 233132Autres symboles suivant fonctionsSymbolisationFonctionfrontaleSymbolisationprojetéeMise en positionrigoureuseappuiMIPCentreur completCentrageCentreur dégagé(locating)Exemple de mise en position:1 -2Pièce 112OU3123Pièce 13pièce 131 1CA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DT 16

T.A.OA ________ Cotes extérieuresB ________ Cotes extérieuresC ________ Cotes extérieures__ Intérieur / Extérieur minimum__ Intérieur / Extérieur maximumHauteur entre sectionsH _________Choix de la position des assemblagesEpaisseur de la tôleEp _________Nombre total degénératricesGé ___________ Intérieur / Extérieur permanent__ Extérieur / Extérieur permanent__ sans gestion de contactCA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DR 1

D.M.O.S.Symbolisation :________________________________Lieu : ________________ .DMOS référence N° : ________________________. .PV-QMOS N° : .Constructeur : .Nom du soudeur : .Procédé de soudage : ___ .Repères à assembler : .Type de joint :___________ .Organisme de contrôle : .Méthode de préparation : _________ .Matériau de base : ___________________________ .Epaisseur du matériau de base (mm) : ______ .Diamètre du matériau de base (mm) :.Dimensions : __________ ______ _ .Position de soudage de l'assemblage : __ .Schéma de préparation du jointDisposition des passesParamètres de soudagePasse N° Procédé Ø Métald'apportIntensité(Ampère)Tension(Volt)Courant Polarité(électrode)Vitesse de fil(m./min.)EnergieMétal d'apport : : _____ .- Marque et référence : .- Reprise spéciale, séchage : .Gaz de protec./Flux : A_______ .- Endroit : _______ - Envers : _________ .Débit de Gaz (en litre/min.)- Endroit : ____ - Envers : _________ .Electrode tungstène :- Type : ___________ - Diamètre : _______ .Préchauffage (Durée / température) : .Postchauffage (Durée / température) : .Traitement thermique :Autres informations :Pré déformations- Balayage (largeur maxi.) : .- Gougeage : .- support à l'envers : .- Fréquence, temporisation : .- Angle de torche : ________ .- Distance de maintien : .- Soudage pulsé : .- Plasma : .Contrôleur : .CA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DR 3Tableau des antériorités

Taches Antécédents Durée Taches Antécédents Durée Taches Antécédents DuréeA11 A18 A115A12 A19 A116A13 A110 A117A14 A111 A118A15 A112 A119A16A113A17A114Recherche des niveaux par matrice d’antérioritéIl faut avoir faitNIVEAU1 2 3 4 5 6 7 8 9Pour faireA11A12A13A14A15A16A17A18A19A110A111A112A113A114A115A116A117A118A119A11A12A13A14A15A16A17A18A19A110A111A112A113A114A115A116A117A118A119CA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DR 4

PERTDate de finau plus tôtExempleDate de finau plus tardRepère tacheDurée detache0DébutCA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DR 5

ISOSTATI<strong>SM</strong>ECA PLP Interne et CAER Génie Industriel Structures Métalliques 2008 DR 6

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