Flexion Barre Acier

[Falcon]

Bonjour,

après quelques recherches infructueuses sur le net, je me dirigie ici pour vous demander des conseils et des éléments de réflexion...

Je souhaiterais construire un mât oscillant (swaypole) pour du spectacle de cirque.
Des compagnies l'utilisent depuis plusieurs années notamment en Australie ou aux Usa.
Certaines compagnies commencent à l'utiliser en France également.
On trouve sur le net des sites qui vendent des Swaypole mais ils les vendent en fibre.
Après de nombreuses recherches et bouche à oreille, j'ai eu comme éléments que les mâts en fibre sont fragile, il y a déjà eu des accidents. Et il faut les changer tous les deux ans. Les sites qui les vendent (Allemagne notamment), vendent cela dans les 7000 euros, et tous les deux ans il faut changer le mât (2000e). De plus ils sont petits. Ils font 4 ou 5 mètres.

Les mâts acier, eux, peuvent aller sur les 7m.

Je recherche des renseignements sur les barres acier qui pourraient convenir à cette utilisation.
Apparemment ce ne sont pas des tubes mais bien des barres d'acier.

Quel acier utiliser ? Un poids de 70kg à 7m de haut, ya de la force !!!
Comment calculer le diamètre de la barre à utiliser ?
De plus, les barres peuvent tourner sur elles-mêmes !

Bien entendu les essais seront fait en sécurité avec une corde et un baudrier pour rattraper l'artiste.

Voici quelques illustrations photos et vidéo.

Au plaisir d'échanger !

https://youtu.be/zbeHFfDEXi8?si=sm-0vw9mlNQ_GWki
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[yaadno]

bjr:
quelques réflexions:

Apparemment ce ne sont pas des tubes mais bien des barres d'acier.
étonnant car pour une barre de 50mm on a à peu près la même inertie qu'un tube de 60x5 et un poids du double;
donc le prix va s'en ressentir!
uel acier utiliser ? Un poids de 70kg à 7m de haut, ya de la force !!!
sans doute des aciers HLE(haute limite élastique),en admettant qu'ils existent en barre;
Pour les calculs,il faudra se baser non pas sur la longueur de la barre,mais sur le point d'application de la force;(comme pour une poutre encastrée à une extrémité)
cdlt

[bibifikotin]

Bonjour , Me demande si une BARRE pleine en acier est capable d'une telle flexibilité ?

Si des accidents ont eu lieu, il y a probablement le fait que ces barre s (fibre)ne sont pas testées
périodiquement pour vérifier que leurs caractéristiques n'ont pas diminuées/changées.
Controle périodique...tu n'en dit rien ??
D'ou....ennuis !
Si il est conseillé de les changer périodiquement, c'est qu'il y a une bonne raison ( éviter les accidents ).
Maintenant vouloir passer à ...7m, ça rajoute des contraintes supplémentaires.
Bonne jounrée

[Falcon]

Bonjour et merci pour ton temps.

Effectivement la barre de 7m fait dans les 80kg !

On m'a également dit "solid steel will snap"
Peut-être est-ce un alliage ?
Les 70/75kg de l'artiste est en bout de mât. Peut-être vers 6m....

Concernant ton commentaire "bibifikotin", je ne souhaite pas partir sur de la fibre car effectivement il ne nous ait pas vraiment possible de les tester et de savoir quand les changer avant un potentiel accident.
Je reste sur mes recherches en acier.

[A voir en vidéo sur Futura]

[sh42]

Bonsoir,

Le fait que la barre soit pleine peut peut-être se comprendre par le fait qu'elle ne peut pas avoir l'écrasement de la face interne d'un tube.
Sur la vidéo on ne voit que les artistes et pas la fixation au sol. La section critique qui doit être au niveau de la fixation doit mieux résister avec un profil plein.

Pour cintrer un tube avec un rayon de courbure faible, les chaudronniers le remplissaient avec du sable très sec et tassé pour éviter la surface plate sur l'extérieur de la courbure du tube.

Je ne connais pas suffisamment les aciers mais à brûle pour point, je choisirai un acier à ressort pour sa résistance et sa souplesse.

[bibifikotin]

Bonjour et merci pour ton temps.

Effectivement la barre de 7m fait dans les 80kg !

On m'a également dit "solid steel will snap"
Peut-être est-ce un alliage ?
Les 70/75kg de l'artiste est en bout de mât. Peut-être vers 6m....

Concernant ton commentaire "bibifikotin", j'ee ne souhaite pas partir sur de la fibre car effectivement il ne nous ait pas vraiment possible de les tester et de savoir quand les changer avant un potentiel accident.
Je reste sur mes recherches en acier.

Les tests ( s'il y a lieu) devraient etre fait par des organismes certifiés.....pas par les "utilisateurs".
C ' est donc remplacement tous les 2 ans si c'est IMPOSE par la réglementation/législation.
La sécurité du personnel c'est pas à "l'entreprise" de décider...si ça peut encore servir ..ou pas.
On voit ou ça peut mener dans des cas extrémes ( jour de l'an ...suisse)
Cordialement

[sh42]

Bonjour,

Il ne faut pas confondre la réglementation de l'entreprise pour les travailleurs avec celle pour le grand publique.

Les 70/75kg de l'artiste est en bout de mât.

Cela, c'est en statique mais lorsque l'artiste est à " l'horizontale ", s'il donne une impulsion ce n'est plus pareille.
Si sur internet on peut trouver les formules de flexion d'une barre ronde encastrée, il en est autrement pour choisir l'acier et la fixation de cette barre au sol.
Bien que pour ce dernier point, tant que la verticale de la ligne qui passe par le centre de gravité de l'artiste reste à l'intérieur de la surface d'appui de l'ensemble, il n'y a aucun risque. Avec un cercle cela ferait environ 16 m de diamètre.

[bibifikotin]

Là on voit bien " l'assise" au sol.
Le risque c'est pas le basculement, mais la cassure (limite de contrainte) pour la "barre".
Sur un lien, on voit un "artiste" quasiment à l'horizontale en bout de la barre.
Le centre de gravité faut qu'il reste bien sagement dans la surface de sustentation.....sinon maman j'ai mal aux dents !!
Bonne journée

[sh42]

Rbjr,

intérieur de la surface d'appui de l'ensemble

et la surface de sustentation, c'est la même chose, mais un écrit est plus académique que l'autre sauf si l'on fait la démonstration sur un terrain en pente à 45°.

Pour la barre, il n'y a pas de souci, on sait faire les calculs, mais il y a aussi tout le système de liaisons entre la barre et le système qui délimite la surface de sustentation.

[racard]

Bonsoir,

Le fait que la barre soit pleine peut peut-être se comprendre par le fait qu'elle ne peut pas avoir l'écrasement de la face interne d'un tube.
Sur la vidéo on ne voit que les artistes et pas la fixation au sol. La section critique qui doit être au niveau de la fixation doit mieux résister avec un profil plein.

Pour cintrer un tube avec un rayon de courbure faible, les chaudronniers le remplissaient avec du sable très sec et tassé pour éviter la surface plate sur l'extérieur de la courbure du tube.

Je ne connais pas suffisamment les aciers mais à brûle pour point, je choisirai un acier à ressort pour sa résistance et sa souplesse.

bonjour la barre ou le tube ne sera jamais capable d'encaisser le rayon de giration, même avec un ressort (c'est mon avis je suis ouvert à la critique).
par contre le tube ou la barre avec le ressort juste en bas oui probablement mais l’effet esthétique n'est pas le même, la flexion de la barre en composite sera inatteignable avec un métal, peut être avec les élastomères ?

[Naalphi]

Bonjour

De même, la courbure ne me paraît pas possible avec un acier (Module de Young (E) proche de 205 000 MPa) :
. il faudrait pour cela un moment quadratique de 20 000mm^4
. ce qui équivaudrait à un rond de Ø 25 (estimé à deux fois plus à la vue des pièces jointes)
. et une résistance élastique de 4 000 MPa

Un composite fibre de verre ? (E = 50000 , Ø35 , Re 1500 MPa)

[sh42]

Bonjour,

@ Naalphi, la formule que tu utilises pour tan beta, correspond dans mes formules à la flèche. Avec 5,67 cela voudrait dire que l'artiste vient largement toucher le sol, ce qui est loin de ce que j'ai vu sur la vidéo.

Personnellement, avec une flèche de 3 m, j'arrive à un diamètre de 41 mm.
Avec une flèche de 2 m, on arriverait dans les 200 mm.

[Naalphi]

Hello

y'a une typo dans le texte : je calcule bien tan beta = F *L² /2 /E /IG
Mais c'est pas faux , la flèche serait de 25m...

hum, ces formules conviendraient pour de "petites déformations" (théorie des poutres) : le déplacement en 'x' y est considéré constant et égal à zéro...
je sais pas comment s'y prendre..

Peut-on en conclure quand même que le module de Young doit rester assez petit ?

[sh42]

Bonjour,

A ma connaissance, ces formules sont générales car elles " partent " des efforts statiques et ensuite, par intégrations on arrivent à ces formules.

Pour avancer, il faudrait que Falcon nous donne la distance entre 2 mâts, ce qui nous permettrait de de connaitre la flèche puisque les artistes se touchent lors de certains exercices. Il faudrait aussi connaitre le diamètre d'un mât en fibres. Car, là, on part à l'aveugle, car on fait des hypothèses sur le module de Young en pariant sur la fibre de verre, mais si c'est un composite fibre de verre et fibres de carbone, ce ne doit pas être le même module.
Pour avoir suivi la pêche au coup, à une certaine époque, les cannes en fibres de verre étaient considérées comme des queue de vaches alors que celles en carbone restaient droite comme un I.
De même la fibre de carbone, parfois est mélangé avec du bambou, c'est en particulier utilisé pour les cyclistes car les vélos tout carbone, trop rigides, leurs créaient des lésions.

[Naalphi]

Hello

La théorie des poutre qui donne ces formules part, au moins pour les calculs liés aux flèches, du principe qu'une assez petite déformée permet de telles aussi simples intégrations (à une seule variable si je commence à comprendre) et avec des approximations suffisamment contenues (dans quelles limites ?).
De telles flexions ici (qui me font penser au saut à la perche d'athlé ; probablement que des études existent sur le sujet) sans considérer aucun déplacement en 'x' rend leurs interprétations plus que discutables.

[sh42]

Bonjour,

Les formules pour les poutres encastrées partent des formules générales des poutres reposants sur 2 points. Dans les intégrations on admet qu'aux points extrêmes les dérivées de la déformée ont des tangentes nulles.
Pour déterminer les formules générales de la poutre reposant sur 2 appuis on regarde la déformation et les forces qui s'appliquent sur 2 sections de poutre qui sont distantes de dl.
C'est du calcul mathématique.

[Naalphi]

Bonjour sh42

Non : le "calcul mathématique" , aboutissant aux formules que nous employons, ne commence qu'après l'approximation :

espaceespace

§Déformation ici https://fr.wikipedia.org/wiki/Flexion_(mat%C3%A9riau)

[sh42]

Bonjour,

Ce qui est ennuyeux dans wikipédia, c'est qu'il ne part pas des données de base qui dans le cas d'une poutre sur 2 appuis sont la distance entre les 2 appuis et une force positionnée entre ces 2 appuis.
A partir de là, il faut déterminer les efforts et moments aux points d'appuis.
Pour moi, c'est déjà du calcul matémathique.

[racard]

bonjour
il faut reprendre les cours sur la théorie de l'élasticité, je n'ai pas le temps de m'y repencher des le départ ca ne me semble pas accessible avec les métaux

[yaadno]

bjr:
il faut surtout commencer par définir le degré d'hyperstaticité;et là ,on n'a pas commencé;(j'ai cherché )
-ensuite,il sera temps de voir quelle méthode de résolution sera la + appropriée;par ex remplacer ce système hyper par une somme équivalente de système isostatiques...
cdlt

[sh42]

Bjr,

Personnellement, je ne vois pas d'hyperstatisme dans ce système. Un humain accroché à une barre qui plie sous son poids et ses gesticulations.

[yaadno]

Tuas raison!je commence à pédaler dans la semoule:c'était une réponse destinée à la discussion RDm et flambement;
si les modo peuvent translater...merci