Cet article détaille quels sont les principales contraintes appliquées sur une rotule ou chape et comment analyser leurs réactions sous une contrainte quelconque.

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Contraintes d’utilisations des rotules ou chapes

Il est important d’utiliser correctement les rotules, car elles sont prévues pour fonctionner dans certaines conditions et pas d’autres. Bien comprendre ces contraintes permet de concevoir et fabriquer des liens cohérents, qui ne risqueront pas de se casser à l’usage.

Les rotules sont conçues pour fonctionner principalement avec des contraintes soit en compressions, soit en tractions. Elles sont tout de même plus résistante en compression qu’en traction.

Contraintes chape

Effort en compression ou traction sur une rotule

 

 

À l’inverse, elles ne sont pas conçues pour fonctionner en cisaillement. Généralement elles se plient rapidement sous l’effort.

Effort en cisaillement sur une chape

Effort en cisaillement perpendiculaire à une rotule.

 

 

Si l’effort est dans le même sens que la rotules, celle-ci risquent de se déboiter.

Effort en cisaillement sur une chape

Effort en cisaillement parallèle à une rotule.

 

 

On vient de voir les trois principales contraintes appliquées dans les trois dimensions, maintenant les efforts sont le plus souvent dans des directions plus diverses, au vue la forme souvent biscornue de nos liens .

Sur cette illustration, la flèche bleue représente une contrainte dans une direction quelconque, on appelle cette flèche un vecteur force. Dans notre analyse simplifié, on a pas besoin de connaitre la longue de la flèche bleu (sa norme, qui indique l’intensité de la contrainte), sa direction et son sens son uniquement nécessaire.

Effort divers appliqué sur une chape

Effort quelconque appliqué sur une rotules.

 

Pour savoir comment la rotule va réagir à cette contrainte, il suffit de la décomposer en contraintes connues (traction/compression et cisaillement).
Sur cette illustration, la flèche verte représente la contrainte en compression et celle en orange représente la contrainte en cisaillement. On en conclu ici que les contraintes de la flèche bleu seront principalement en compression et un peu en cisaillement. La proportion entre la flèche verte et la flèche orange indique la répartition des charges entre ces deux contraintes, c’est une donné importante, car cela nous permettra que savoir si une contrainte sera acceptable ou pas.

Effort divers appliqué sur une chape

Décomposition d’un effort quelconque appliqué sur une rotules.

Dans le cas où la contrainte n’est pas dans le même plan que la rotule, il faudra faire la même analyse, mais en trois dimensions en suivant le même principe.

Dans l’exemple ci-dessous, l’analyse de la contrainte principale (le flèche bleue) sur la rotule montre que les contraintes en cisaillement prédominent, ce qui indique que la rotule peut se plier si l’effort est trop important. Il faudra donc évite ce types de contraintes sur la rotule.

Exemple d'effort sur une chape

Effort risquant de faire plier la rotule.

 

Dans cet exemple au contraire, c’est les contraintes en compression qui prédominent, on sait donc que la rotule va assez bien réagir sur de type de contraintes.

Exemple d'effort sur une chape

Effort bien supporté par la rotule.

 

 

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