Les charges et comment choisir une structure autoportante

in Aerial Equipment, Gréements on .

Note: Cet article a été converti par google translate. Si anbiguité, voir l'original en anglais. 

A propos des structures aériennes autonomes

Les structures aériennes autoportantes sont un élément très unique de l'industrie du cirque, et très particulier.

Ils se trouvent généralement dans 3 types différents.

  • Cadres A
  • Quadripodes (très similaires aux A-Frames)
  • Trépieds

Ils présentent des avantages et des inconvénients pour chacun d'eux. Dans les lignes suivantes, je ferai de mon mieux pour expliquer les avantages et les inconvénients, ainsi que les choses à rechercher dans ces types de plates-formes.

Un point très important que l'on oublie souvent, c'est que l'utilisation d'une poulie en haut de la structure avec un câble descendant sur une jambe divisera par moitié la charge admissible sur votre structure! Plus d'explications sur ce phénomène ci-dessous.

Recommandations générales sur les structures.

Si vous ne savez pas quoi acheter, voici un petit guide:

  1. Décidez de vos besoins.

La plupart des plates-formes peuvent être classées comme suit : Moins de 15 ', ou 16' ou plus . Les plates-formes de 15 pieds ou moins sont plus abordables, mais souvent moins stables. Cependant, ils sont légers , transportables et peuvent souvent être utilisés à des réglages assez bas pour être utilisés à l'intérieur.

15 'ou moins

Si vous prévoyez de vous entraîner à la maison, faites de simples chutes et rester en forme, vous serez probablement bien serci des plates-formes de ce type. Allez mesurer sur votre maison 15 ', vous saurez vite si cette hauteur peut vous suffire. Les trépieds de cette hauteur ne sont pas géniaux, car vous voudrez souvent utiliser 2 points pour maximiser la hauteur disponible et vous voudrez peut-être faire des figures très haut. Les pattes qui sont rapprochées au sommet peuvent devenir encombrantes.

16 'ou plus

Si vous prévoyez d'entraîner des compétences plus élevées, des figures à charge plus élevée, que vous voulez jouer avec ou faire des sangles (qui nécessitent généralement plus de hauteur) , alors ce type de structure est pour vous.

Ensuite, vous vous retrouvez avec le choix des trépieds ou quadripodes. Si vous n'avez pas besoin de beaucoup de largeur au sommet, ou si vous ne générez pas de charges très élevée, et si vous recherchez la stabilité,  je recommande les trépieds. Ils sont plus stables et solide.

La plupart des trépieds n'acceptent cependant pas les trapèzes, sauf le modele ACHILLE de CircusConcepts utilisant la barre d' écartement de Trapeze . Cependnat, Ils sont également plus légers et plus faciles à voyager.

Les quadripodes par contre offrent plus d'espace en haut, et souvent beaucoup seront tentés de l'utiliser avec 2 accessoires différents à chaque extrémité de la barre.

Mais les quadripodes sont généralement moins stables de par leur conception et ne sont ni conçus ni testés pour de telles charges. Si vous prévoyez de le faire, demandez au fabricant !!

De plus, même s'ils sont souvent conçus pour des charges plus élevées, la réalité est qu'ils ne sont pas nécessairement plus forts en utilisation normale. Pourquoi? Parce qu'ils se tiennent sur 4 pattes. Comme toute chaise ou table à 4 pieds, à moins d'avoir un espace parfaitement uniforme de 20 x 25 pieds, la répartition du poids sur les pieds sera inégale. Une jambe finira par recevoir plus de charge que l'autre, et celle-ci se bouclera en premier. Les trépieds n'ont pas ce problème, car les charges s'égalisent toujours sur 3 pieds.

Ils sont souvent testés sur de grands sols industriels parfaitement plats, et souvent non testés, seule charge calculée. La réalité est que la plupart d'entre nous n'auront pas un espace aussi grand, parfaitement égal, donc nous entraverons la capacité de la structure.

Voici des informations plus détaillées sur le type de structures disponibles :

A Cadres

Avantages

  • Vous pouvez trouver certains d'entre eux très abordables.

Les inconvénients

  • Souvent pas de charge nominale (ne convient pas à l' utilisation d' antennes )
  • Habituellement pas stable latéralement
  • Habituellement assez faible

À surveiller:

Jambes verticales de chaque côté - elles seront très instables et bougeront beaucoup sur le côté et forceront l'articulation. Pas un bon design

Les pattes latérales doivent être inclinées, mais pas trop, à moins qu'elles ne soient attachées ensemble (d' un côté à l' autre)

Toutes les pattes sont-elles attachées ensemble avec des câbles? S'ils sont tous, la plate-forme sera beaucoup plus solide. Sinon, à moins que l'angle des jambes ne soit petit, ils ne pourront pas résister à une charge élevée que les figures dynamiques peuvent causer.

Quadripodes :

Avantages

  • Plus d'espace en haut, assez d'espace pour gréer des trapèzes et dans certains cas 2 accessoires différents en même temps (* non recommandé sauf si approuvé par le fabricant, car la plupart ne sont pas conçus pour cela !!)

Les inconvénients

  • Moins stable que les trépieds
  • Perdra beaucoup de sa force nominale si ce n'est sur un sol parfaitement uniforme
  • Prenez plus d'espace au sol, très faible sinon bien conçu.
  • Plus lourd que les autres structures.

À surveiller:

  • Toutes les jambes doivent être reliées entre elles par des câbles
  • Le joint entre les pieds et la barre supérieure doit être très solide et idéalement avec des barres diagonales
  • Grande barre supérieure (sinon , procurez-vous un trépied !)
  • Jambes à un angle d'au plus 25 degrés. Sinon, ils seront très longs pour la hauteur, et leur poids aggravera le flambage, ce qui limite la charge de telles structures. Un effet souvent non pris en compte par l'ingénierie `` classique '', donc à moins que le gréement n'ait vraiment été testé en cas de rupture, il en résultera une charge de rupture plus faible que prévue.
  • Pas trop lourd.
  • Jeu limité dans les articulations.
  • Pas trop de joints. Plus il y a de joints, plus la charge est faible et moins il y a de stabilité.

Trépieds :

Avantages

  • Structures les plus stables.

Les inconvénients

  • Espace limité disponible sur le dessus
  • Seulement 1 point supérieur, sauf si une barre d'écartement Trapeze est disponible

À surveiller:

  • Les trépieds sont la structure la plus simple à utiliser et la plus stable. Il est difficile de les concevoir mal.
  • Jambes à un angle d'au plus 25 degrés. Sinon, ils seront très longs pour la hauteur, et leur poids aggravera le flambage, ce qui limite la charge de telles structures. Un effet souvent non pris en compte par l'ingénierie `` classique '', donc à moins que le gréement n'ait vraiment été testé en cas de rupture, il en résultera une charge de rupture plus faible que prévue.
  • Toutes les jambes doivent être reliées entre elles par des câbles
  • Jeu limité dans les articulations.
  • Pas trop de joints. Plus il y a de joints, plus la charge est faible et moins il y a de stabilité.

Utilisation de poulies et avantages mécaniques, et c'est le résultat sur les structures

COMPRÉHENSION Différences de charge entre

en utilisant une poulie ou en se fixant directement au (x) point (s) supérieur (s)

L'utilisation d'une poulie au sommet de votre structure doublera la charge que vous et vos étais appliquez à la structure. L'effet est bien décrit ci-dessous. Il le fait d'autant plus que sur les structures autoportantes , la corde passant par la poulie est généralement attachée à l'une des jambes de la structure (idéalement , si vous utilisez 2 points et que vous pouvez, attachez-la à 2 jambes différentes !)

Le flambage est la limitation de la résistance de ces structures, et la corde attachée à la jambe tire la jambe «vers le haut», tandis que les charges «la poussent vers le bas », doublant ainsi également la force exercée sur la jambe elle-même, l'affaiblissant. Heureusement, souvent dans les antennes, les charges dynamiques sont de très courte durée, de sorte que le «rebond» de la structure en absorbe une partie pour la dissiper, avant que la jambe n'ait le temps de se déformer.

Voici un supplément c t au manuel Utilisation de la structure aérienne autoportant ACHILLE, ce qui explique bien la différence.

Ce trépied a une charge de rupture minimale de 5500 Lbs / 2500 Kg / 24,5 kN à pleine hauteur. Les normes de sécurité limitent la charge réelle à un facteur de sécurité de 5: 1, ce qui signifie que vous ne pouvez appliquer qu'une charge maximale de 1100 Lbs / 500 Kgf / 4,9 kN au (x) point (s) de fixation de votre trépied.

Lors de la fixation de vos accessoires directement aux boulons à œil, 4,9 kN est la force maximale totale que l'artiste, multipliée par un facteur dynamique, plus le poids des accessoires peut générer. Voir l'exemple ci-dessous

Lors de la fixation de vos accessoires avec une corde attachée au bas du trépied, via une poulie à vos accessoires, 2,45 kN est la force maximale totale que l'artiste, multipliée par un facteur dynamique, plus le poids des accessoires peut générer. Voir l'exemple ci-dessous.

Voici un schéma des forces pour vous aider à mieux comprendre ce principe:


Exemples:

* Notez que dans mon exemple, je ne multiplie pas le poids de l'hélice par le facteur dynamique - pourquoi? Parce que dans presque tous les cas, l'accessoire est statique lorsque l'artiste le charge, donc le poids de l'accessoire n'est pas multiplié.

# 1 - Situation: Un artiste pesant 68 kg - 150 lb attaché à la plate-forme, utilisant un trapèze de 50 lb et effectuant des mouvements dynamiques très durs.

L'hélice est attachée directement aux boulons à œil

Charge:

Poids de l'artiste * Facteur dynamique + Poids du trapèze = Charge totale

150 lb * 3 + 50 = 500 lb de force de charge totale sur le trépied.

La charge est correcte pour le trépied


# 2 - Situation: Un artiste pesant 68 kg - 150 Lbs attaché à la plate-forme, utilisant un trapèze de 50 Lbs, et faisant des mouvements dynamiques très durs .

L'hélice est attachée par une poulie au bas du trépied.

Charge:

(Poids de l'artiste * Facteur dynamique + Poids du trapèze) * 2 (nous doublons la charge en raison de la force de réaction en bas = Charge totale

(150 lb * 3 + 50 ) * 2 = force de 1000 lb Charge totale

La charge est correcte pour le trépied mais proche de la limite recommandée

Il faut comprendre qu'un facteur dynamique de 3 est très élevé. Souvent, les forces dynamiques seront plus faibles, mais en règle générale, 3 est un facteur sûr à utiliser.

Pour déterminer la charge appliquée par l'artiste et les accessoires, vous devez toujours la tester à l'aide d'une cellule de charge.

Les 2 situations suivantes montrent la différence que cela peut très bien faire. Les deux sont les mêmes artistes et accessoires, mais truqués différemment.


# 3 - Situation - Duo trapèze de travail sur le trépied, chaque artiste pesant 68 kg - 150 Lbs

JAMAIS les deux artistes ne feront de mouvements dynamiques en même temps (l'un est le porteur ( poids fixe) et le flyer crée des forces en se balançant) Un seul d'entre eux fera un mouvement dynamique tandis que l'autre artiste est «stable».

L'hélice est attachée directement aux boulons à œil

Charge:

Poids de l'artiste dynamique * Facteur dynamique + Poids fixe de l'artiste + Poids du trapèze = Charge totale

150 Lbs * 3 + 150 + 50 Lbs = 650 Lbs de force Total

La charge est correcte pour le trépied


# 4 - Situation -Duo Trapèze de travail sur le trépied, chaque artiste pesant 68 kg - 150 Lbs

JAMAIS les deux artistes ne feront de mouvements dynamiques en même temps (l'un est le porteur ( poids fixe) et le flyer crée des forces en se balançant) Un seul d'entre eux fera un mouvement dynamique tandis que l'autre artiste est «stable».

L'hélice est attachée directement à TRAVERS LES POULIES

Charge:

Poids de l'artiste dynamique * Facteur dynamique + Poids fixe de l'artiste + Poids du trapèze + Force de réaction

= Charge totale

(150 Lbs * 3 + 150 + 50 Lbs) * 2 = 1300 Lbs de force Total

La charge n'est PAS OK pour le trépied - Elle dépasse le facteur de sécurité recommandé. Le trapèze doit être attaché directement aux points supérieurs , pas à travers une poulie.


CONFIGURATION TYPIQUE du gréement pour les structures autoportantes

Notez que les 2 premieres configurations vont doubler la force sur le trépied, tandis que le 3e non.


Si vous souhaitez utiliser un avantage mécanique (bloc de poulie) SANS compromettre beaucoup la capacité de charge totale, reportez-vous au schéma ci-dessous pour «Configuration minimale».

Configuration avec avantage mécanique avec peu de compromis sur la résistance .

Facteurs supplémentaires

Lors de l'approbation des charges pour les structures, nous mettons toujours un facteur de sécurité minimum de 5: 1 sur la charge de travail. Cela tiendra compte de la fatigue du métal, des impuretés dans les matériaux, des facteurs extérieurs (comme un sol inégal ) et du facteur humain ( mauvaise utilisation de base )

Il y a encore beaucoup de recherches à faire sur le chargement dynamique sur des structures autoportantes. Nous travaillons actuellement sur ce sujet, et avons déjà fait des programmes de Recherche et Développement sur ce sujet. Plus de données à venir dans le futur à ce sujet.

Conclusions:

L'utilisation d'une structure aérienne autonome comporte de nombreux facteurs. Le plus important est d'évaluer vos besoins et les types de charges que vous allez appliquer, puis d'obtenir une structure adaptée à cet usage.

Surtout pour les structures élevées, n'utilisez que des structures classées par des fabricants connus et fiables , où ils fournissent un certificat avec l'article, sans avoir à le demander.

Une structure «fragile», même si elle est évaluée à une charge élevée, pourrait ne pas être aussi solide que prévu. Le « tremblement » est une instabilité, l'instabilité entraînera une charge inégale, donc une concentration de charge sur certaines parties de la structure qui échouera prématurément. Nous connaissons des structures sur le marché avec une charge annoncée qui semblent, et sont probablement, impossibles.

L'ingénierie des structures aériennes autonomes n'est pas sorcier. Tant que les soudures sont effectuées par un professionnel (un certifié idéalement), et à moins que la structure ne soit assez mal conçue, l'effet de flambement est généralement le facteur le plus faible d'une structure, et cette résistance est assez facile à calculer, et même deviner. Plus le diamètre de la jambe est grand, plus il est solide. C'est tout… Ensuite, plus il y a de joints, plus il y a de «jeu», et le jeu augmentera l'effet de flambage. Il y a d'autres facteurs à considérer, mais c'est principalement cela. Les articulations auront moins de jeu / mouvement offriront une meilleure force, et l'inverse aussi.

Investir un peu plus dans votre structure est toujours un bon investissement. N'oubliez pas que les thèses sont de petites quantités par rapport aux autres. Si vous êtes un professionnel, vous pouvez rembourser en quelques contrats votre investissement.

Un chauffeur de camion ou un entrepreneur en bâtiment aura besoin d' années pour récupérer son investissement en outillage ou en camion. Dans le cirque, nous avons la chance de pouvoir utiliser des articles abordables.

Mais, n'ayez pas peur d'investir un peu et de maintenir vos articles selon les recommandations du fabricant. C'est votre vie et votre bien-être au bout du compte.

Pourquoi devez-vous changer les plaquettes de frein de votre voiture de temps en temps? Parce qu'ils utilisent et doivent être modifiés pour votre sécurité. Les accessoires aériens sont utilisés et maltraités, et comme ils sont abordables, il est souvent préférable de changer l'ensemble de l'article après sa durée de vie.

Et enfin, amusez-vous et soyez en sécurité. Le cirque est fait pour tout le monde, et il y a une discipline pour chaque personne debout ou non dans le cirque pour vous permettre de vous amuser et de profiter de la liberté de créer.


Crédit photo : Erin Ball, atelier pour personnes handicapées, Kingston Circus Arts.

Last update: Nov 02, 2020

Hugo Noel

Name: Hugo Noël President of CircusConcepts and internationally recognised Artist Grew up in: St-Antoine-de-Tilly, Québec, Canada Raised part-time on a sailboat sailing around the Atlantic Ocean, Hugo is a very friendly person who likes to spend quality time with friends. Since he discovered circus in 2003, he has been consumed by his passion for creation and physical accomplishments. He first started by learning the basics at the Québec Circus School, and at the same time started competing in trampoline. Just in time for him to finish his studies in mechanical engineering, he was hired by Cirque Starlight, in Switzerland, where he made his debut as a professional circus performer. He since then worked for various companies in touring or fixed show in Europe and America. After leaving the “LOVE” show in Las Vegas, he went back to Canada to perform his many skills in corporate events. His acts have had since a great success, having been presented in over 25 countries around the world, more than 15 festivals and numerous awards, including 4 at the most recognised circus festival of Monte-Carlo, and his act was again presented in 2016 for the "Best of last 40 years" in Monte-Carlo. There are now an average of 15 artists working for Circus Concepts for galas and shows, and also have 3 persons working with us in the office engineering side of the company, 4 in the manufacture, creating the dream apparatus of the artists. Using the skills he has been taught by his father since very young, and other knowledge he acquired in a work and study education in Mechanical Engineering and while he “ran away with the circus”, Hugo also draws and shapes metal to help circus artist achieve success – making people believe in dreams. See shows.circusconcepts.com for more info on shows.

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