Calcul et Dimensionnement en Chaudronnerie

Ce cours de fin de licence apprend à passer d’un besoin (stocker du gasoil, produire de la vapeur, séparer un gaz d’un liquide, transporter de l’eau chaude) à un ouvrage chaudronné dimensionné : enveloppes, fonds, ouvertures, brides, supports et tuyauteries. Il s’appuie sur les codes de construction utilisés en Afrique de l’Ouest — NF EN 13445 et CODAP pour les appareils à pression, ASME VIII, API 650 pour les réservoirs de stockage, ASME B31.3 et NF EN 13480 pour les tuyauteries — et présente leurs formules de base à la main avant l’usage des logiciels. Les applications portent sur des ouvrages rencontrés au Niger : réservoirs de dépôts pétroliers et de la raffinerie SORAZ, chaudières et tuyauteries vapeur d’huileries, ballons d’air comprimé, châteaux d’eau.

Objectifs d’apprentissage

• Maîtriser la terminologie des chaudières, réservoirs, séparateurs et tuyauteries.
• Déterminer les actions (pression, poids, vent, température) et les sollicitations dans les enveloppes.
• Calculer les épaisseurs de viroles, de fonds et de réservoirs de stockage selon les formules des codes.
• Dimensionner les accessoires : renforcement d’ouvertures, trou d’homme, brides et boulonnerie, supports.
• Dimensionner une tuyauterie (épaisseur, dilatation, supportage, ancrages) et son calorifuge.
• Conduire un projet de conception d’ouvrage chaudronné avec ses accessoires.

Prérequis

Résistance des matériaux (contraintes, flexion, flambement), matériaux métalliques et soudage, traçage et chaudronnerie, mécanique des fluides, thermique de base.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Terminologie des ouvrages chaudronnés, actions et bases de calcul
2. Leçon 2 — Calcul des enveloppes : viroles, fonds et réservoirs de stockage
3. Leçon 3 — Accessoires : ouvertures, trous d’homme, brides, supports et séparateurs
4. Leçon 4 — Tuyauteries, calorifugeage, protection et projet de conception

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 30 h de CM, 10 h de TD, 0 h de TP et 20 h de TPE ; 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD, projet de conception en travail personnel, quiz) et examen terminal écrit (calculs de dimensionnement avec formulaire fourni).

Bibliographie

• Moss D. R., Basic M., Pressure Vessel Design Manual, Butterworth-Heinemann.
• Megyesy E. F., Pressure Vessel Handbook, Pressure Vessel Publishing.
• Normes NF EN 13445-3 (calcul des récipients sous pression non soumis à la flamme) et API 650 (réservoirs de stockage soudés).
• Kannappan S., Introduction to Pipe Stress Analysis, Wiley ; ASME B31.3 Process Piping.
• Guide CODAP (SNCT) : Code de construction des appareils à pression non soumis à l’action de la flamme.