Portable Wheelchair Ramp Design/fr

Données du projet

Taper	fauteuils roulants
Auteurs	Christian Baechler
Emplacement	Kingston , Canada
Statut	Conçu
Coût	50 $ CA
Manifeste OKH	Télécharger

Une analyse complète des forces d'une rampe en planches simple a été réalisée afin de déterminer les forces, les contraintes et les moments agissant sur elle. À partir de ces données, une épaisseur minimale peut être déterminée en fonction des propriétés de résistance du matériau utilisé dans la construction. Cette page comprend une feuille Excel qui peut être modifiée et utilisée pour calculer les forces sur une rampe personnalisée (veuillez consulter la clause de non-responsabilité ci-dessous), ainsi qu'un document Word décrivant étape par étape la procédure d'analyse des forces. Notez que certains calculs sont incomplets. En fin de compte, on espère qu'en déterminant les contraintes sur une rampe en planches, une rampe pour fauteuil roulant fonctionnelle, peu coûteuse et portable peut être construite en utilisant des matériaux économiques disponibles localement et un processus de construction simple. Quelques idées de conception potentielles sont proposées ci-dessous comme points de départ. De plus, un ensemble de critères de conception sont décrits, qui, s'ils sont réalisés, devraient rendre la rampe très conviviale et largement disponible. Les technologies actuelles de rampes portables sont assez coûteuses, les rampes courtes (3 pieds) de base coûtant plus de 100 $. Afin de rendre les rampes accessibles aux personnes de tous les revenus, ce prix doit être réduit. Enfin, d'autres lignes directrices en matière de conception et d'analyse ont été définies. Dans le cadre de ce projet, une page distincte a été créée pour discuter de la technologie des rampes pour fauteuils roulants, ainsi que d'autres outils pour une meilleure accessibilité et une meilleure mobilité qui pourraient bénéficier aux personnes handicapées physiques.

Clause de non-responsabilité

Ce projet a été entrepris dans le cadre d'un cours de niveau universitaire. L'auteur n'est pas un ingénieur professionnel, mais un étudiant en génie de premier cycle. Les calculs n'ont pas été vérifiés par une tierce partie et aucune des propositions de conception n'a été prototypée ou testée. Toute personne utilisant les informations de cette page doit tester soigneusement ses conceptions avant de les utiliser. Cela dit, nous avons pris grand soin de garantir que toutes les informations et tous les calculs sont exacts. Des notes ont été prises sur certains calculs lorsque l'auteur a des raisons de douter de l'exactitude des résultats. Ces sections seront, espérons-le, vérifiées ultérieurement.

Introduction

Les rampes sont un élément important pour améliorer l'accessibilité des utilisateurs de fauteuil roulant dans une grande variété d'environnements. En améliorant l'accès aux habitations, aux entreprises et aux institutions publiques, ou simplement pour faciliter la mobilité pendant les déplacements, les rampes peuvent considérablement améliorer la qualité de vie, la productivité et le plaisir des utilisateurs de fauteuil roulant. Les rampes peuvent être utilisées pour surmonter de petits obstacles, tels que des bordures de trottoir et des seuils de porte, ou des obstacles beaucoup plus grands, tels que des escaliers ou l'entrée de véhicules.

Des mesures d'accessibilité sont requises sur tous les nouveaux bâtiments qui constituent des « établissements publics et des installations commerciales » aux États-Unis en vertu de l'American Disabilities Act de 1990. Cependant, de nombreux bâtiments plus anciens manquent encore d'accès adapté aux utilisateurs de fauteuils roulants. ^[1]

D'autres pays ont leurs propres réglementations concernant l'égalité d'accès et la discrimination fondée sur le handicap, et selon le lieu, les installations accessibles aux fauteuils roulants peuvent être extrêmement limitées. Les rampes portables actuelles varient considérablement en termes de fonction, de facilité de mobilité et de coût (voir Bentley Fielden ou The Ramp People pour une sélection de modèles de rampes). Malgré le grand nombre de modèles et de types disponibles, peu sont disponibles à des prix qui les rendraient économiquement viables pour une distribution à grande échelle dans les pays en développement. Bien que certains travaux aient été trouvés détaillant les fauteuils roulants spécifiquement conçus pour les pays en développement (par exemple, voir Whirlwind Wheelchairs ), peu de recherches ont été trouvées sur les conceptions de rampes pour fauteuils roulants portables et à faible coût. Ce projet tente de commencer à combler cette lacune.

Contexte et théorie

Les rampes pour fauteuils roulants peuvent être grossièrement divisées en deux grandes catégories : permanentes et portables, chacune ayant ses propres sous-désignations, normes et caractéristiques de conception.

Rampes permanentes

Classification

Les rampes permanentes sont conçues pour être maintenues et fixées dans un emplacement statique. Il s'agit notamment de toutes les rampes permanentes en bois, en béton, en métal ou en tout autre matériau. En vertu de l'American Disabilities Act (ADA, 1990), des rampes d'accès sont requises pour les nouveaux bâtiments désignés comme « hébergements publics » ou « installations commerciales » (c'est-à-dire hôtels, restaurants, etc. Reportez-vous au site Web référencé pour obtenir les définitions complètes). ^[2] Un deuxième type de rampe, les rampes modulaires, fonctionnent efficacement comme des rampes permanentes lorsqu'elles sont utilisées. Cependant, elles sont portables dans la mesure où elles peuvent être démontées, déplacées et réutilisées.

Normes de conception

La législation ADA comprend un ensemble de normes pour la construction de rampes permanentes. Les textes complets de l'American Disability Act et des normes de conception d'accessibilité associées sont disponibles en ligne sur le site Web de l'ADA ^[3] . ^[4] Certaines normes importantes à noter sont l'exigence de largeur minimale de 36 pouces (91,44 cm) et la pente maximale de 1:12 (hauteur à la course). Les normes diffèrent selon les pays, mais ces chiffres sont assez représentatifs des exigences de conception typiques.

Plans de conception

De nombreuses informations, directives et astuces sont disponibles sur Internet pour la conception de rampes d'accès permanentes pour fauteuils roulants. En voici quelques exemples :

• www.wikihow.com/Build-a-Wheelchair-Ramp .
• www.mobility-advisor.com/build-a-wheelchair-ramp.html .

Les plans spécifiques doivent être modifiés en fonction de l’emplacement et, le cas échéant, des codes du bâtiment locaux.

Rampes portatives

Classification

Les rampes portables sont conçues avec des matériaux légers et faciles à transporter. Elles sont disponibles dans de nombreux types différents pour diverses fonctions. ^{[5] [6]} Il s'agit notamment de :

1. Rampes modulaires : Modulaires pour faciliter le montage et le démontage, ces rampes fonctionnent généralement comme des rampes permanentes mais peuvent être déplacées en cas de besoin (c'est-à-dire en cas de changement d'emplacement, la rampe n'est plus nécessaire).
   
2. Rampes de seuil : Les rampes de seuil sont généralement de petites rampes fixes conçues pour aider à contourner les petits changements d'élévation tels que les bordures de trottoir, les portes ou peut-être les escaliers simples. Elles peuvent être installées de manière permanente ou hautement mobiles.
   
3. Rampes pliantes et portables : également appelées rampes à valise ou à plis multiples, cette conception peut comporter un ou plusieurs plis pour réduire la taille et faciliter le transport. Elles sont généralement fabriquées en aluminium et ont une capacité de poids variable.
   
4. Rampes de rail : Les rampes de rail sont constituées de deux rails individuels qui s'alignent avec les roues de chaque côté du fauteuil. Ceux-ci peuvent se plier ou se télescoper pour atteindre la longueur souhaitée tout en permettant un transport facile. La séparation entre les rails peut également permettre à une deuxième personne d'aider le cycliste sans ajouter de charge à la rampe.
   
5. Rampes enroulables : les rampes enroulables, comme la Roll-A-Ramp, ont la même fonction qu'une rampe pliante/valise, mais s'enroulent pour le rangement au lieu d'être pliées. Ces rampes sont souvent très légères et compactes, mais aussi assez chères.

Pour plus d'informations, consultez le site Web d'Accessramps , qui fournit également une explication détaillée de cette répartition.

Des exemples de chacun des types ci-dessus, ainsi que des prix approximatifs, peuvent être trouvés sur le site Web du prestataire médical Bentley Fielden

Normes de conception

Bien que non réglementées par l'ADA, certaines directives de conception existent pour la construction de rampes portables, concernant notamment la pente, la largeur et les conditions de charge approximatives. En général, il est recommandé que la pente ne dépasse pas 1:6 (élévation par rapport à la course) pour les fauteuils roulants occupés et 1:4 pour les fauteuils roulants inoccupés. ^[7] Des informations supplémentaires sur la pente des rampes sont disponibles ici . La largeur doit être suffisamment large pour accueillir en toute sécurité une variété de fauteuils roulants et enfin, la résistance doit généralement être suffisante pour supporter une charge de 500 livres (227 kg).

Même si dans la pratique il semble que ces directives ne soient pas toujours respectées, elles sont recommandées pour des raisons de sécurité.

Critères de conception

La conception de la rampe pour fauteuil roulant doit permettre aux utilisateurs de fauteuil roulant d'éviter en toute sécurité les escaliers et les changements d'élévation lors de la montée et de la descente de la rampe. Un certain nombre d'objectifs et de critères ont été élaborés pour guider le processus de conception. Ces critères ont été élaborés pour garantir des éléments tels que la facilité d'utilisation, la sécurité et la fiabilité et pour faciliter la reproduction de la rampe dans diverses conditions. Certains critères peuvent s'appliquer à plusieurs sections.

Fonctionnalité

• Hauteur : objectif : 2 pieds (environ 3 à 4 pas). Les conceptions futures pourraient chercher à étendre cet objectif de hauteur.
• Cohérence : En raison des risques de sécurité pour les utilisateurs, la rampe doit remplir sa fonction en toute sécurité avec un taux de cohérence élevé.
• Polyvalence : les rampes doivent être fonctionnelles dans diverses conditions. Les performances doivent être constantes face à divers obstacles, comme indiqué ci-dessous. Remarque : les variables potentielles associées à chaque obstacle sont indiquées entre parenthèses. Idéalement, les performances devraient être uniformes, indépendamment de ces variables également.

1. Escaliers (Variables des escaliers : hauteur, pente, matériaux de construction, emplacement).
2. Pentes raides : (y compris collines, fossés, etc., indépendamment du type de sol, de la variabilité, etc.).
3. Terrain accidenté ou difficile : (Par exemple, ornières, flaques d’eau, boue, sable, etc.)

Reproductibilité

• Faible coût : objectif : < 50 $
• Matériaux locaux : Les matériaux doivent être suffisamment simples et polyvalents pour pouvoir être facilement reproduits et substitués aux matériaux disponibles localement.
• Processus de fabrication : Idéalement, le processus de fabrication doit être suffisamment simple pour être réalisé par un profane possédant des compétences de base en construction ou en menuiserie. Il doit idéalement utiliser des outils largement disponibles et ne nécessitant pas d'accès à l'électricité ou aux combustibles fossiles.

Mobilité

• Poids : Objectif : < 30 lbs
• Taille : La rampe doit être suffisamment petite pour pouvoir être facilement tenue et transportée sur le dos d'un fauteuil roulant une fois pliée. Cependant, elle doit être suffisamment large pour supporter en toute sécurité un fauteuil roulant, le conducteur et le pousseur, et suffisamment longue pour reposer sur une inclinaison raisonnable pendant la montée et la descente de l'utilisateur.

Tous ces critères sont importants pour que la rampe finale soit aussi fonctionnelle que possible pour les utilisateurs. Certains peuvent toutefois être plus pertinents que d’autres. Par exemple, un faible coût est essentiel pour garantir que la rampe soit accessible au plus grand nombre. Il convient également de noter que l’importance des critères ci-dessus peut varier considérablement selon les régions. La disponibilité des matériaux locaux, par exemple, peut être un problème dans certaines régions, où les matériaux spécialisés sont rares, mais pas dans d’autres. La complexité du processus de fabrication peut ne pas être un problème lorsque des artisans qualifiés sont disponibles pour prendre en charge le processus de fabrication. En ce sens, les conceptions de rampes potentielles peuvent varier en fonction des besoins locaux et individuels.

Réflexions sur les conceptions potentielles

Considérations

L'American Disabilities Act (loi américaine sur les personnes handicapées) contient un certain nombre de directives relatives aux spécifications des rampes. Bien qu'elles ne s'appliquent qu'aux États-Unis, elles peuvent être utilisées comme directives dans la plupart des pays. La réglementation relative aux rampes portables semble moins bien définie. Il peut être utile d'aborder la construction de rampes par des moyens différents lorsqu'on cherche à l'appliquer à un large éventail de situations dans les pays en développement. Dans ce contexte, il peut être préférable de ne pas définir de directives telles que les restrictions de largeur minimale afin que les utilisateurs puissent concevoir des rampes en fonction de leurs besoins individuels. Cela permettra également des variations en fonction des sociétés, des matériaux, des cultures et des climats locaux.

Idées de conception

Un prototype de rampe pliante en contreplaqué de pin a été essayé. Le bois avait suffisamment de résistance pour supporter environ 300 livres avant d'être coupé en morceaux pour le pliage, mais cette résistance n'a pas pu être récupérée et le prototype n'a pas été couronné de succès dans le délai imparti. Il existe un certain nombre de moyens potentiels pour renforcer la rampe et lui permettre de se plier. Des rails amovibles pourraient éventuellement être ajoutés le long des côtés de la rampe. Cela fournirait une lèvre de sécurité et une résistance supplémentaire au cisaillement. Alternativement, des supports pourraient être ajoutés au bas de la rampe qui pourraient eux-mêmes être pliés pendant le transport. Des charnières seraient utiles, le cas échéant, pour maintenir les modules de la rampe ensemble et faciliter le pliage. Une conception et des tests supplémentaires sont nécessaires pour générer un prototype fonctionnel.

Matériels

Un certain nombre de matériaux pouvant être utilisés dans la construction d'une rampe portative pour fauteuil roulant ont été identifiés. Les coûts approximatifs de chacun de ces éléments ont été trouvés dans une quincaillerie locale, comme le résume le tableau 1 ci-dessous. Ces prix sont ceux du commerce de détail canadien et ne reflètent probablement pas les coûts équivalents dans les pays en développement, mais ils donnent une idée de ce à quoi pourraient ressembler les coûts associés. Ces prix n'incluent pas la main-d'œuvre. Avec les matériaux identifiés ci-dessous, il semble probable qu'une rampe pourrait être construite pour moins de 50 $CAN. Des économies supplémentaires pourraient être réalisées en utilisant des matériaux recyclés ou de rebut.

Sécurité

Un certain nombre d'éléments de sécurité peuvent être intégrés facilement et à moindre coût dans la conception de la rampe. De la peinture en aérosol ou du ruban adhésif peuvent être appliqués sur les bords pour alerter les utilisateurs de la présence des bords de la rampe. Cela peut être particulièrement pertinent si les utilisateurs de fauteuils roulants ont d'autres handicaps. L'intégration d'un rebord ou d'un rail dans la conception de la rampe contribuerait également à empêcher les chaises de glisser du bord. Un rebord de 1 à 2 pouces serait probablement suffisant à cet effet. Une traction doit également être ajoutée à la surface de la rampe. Cela améliorerait la friction et empêcherait le glissement du fauteuil roulant, en particulier par temps humide. Enfin, des tapis en caoutchouc ou en roseau pourraient être ajoutés au haut et au bas de la rampe pour créer une zone de transition plus modérée entre la rampe et le palier. Cela devrait être relativement facile et économique à ajouter et améliorerait la facilité d'utilisation de la rampe.

Analyse statique

Une analyse de charge statique a été réalisée sur une rampe de base en planches afin de déterminer les caractéristiques de résistance et de chargement de base. Toute conception doit répondre à ces exigences de résistance pour fonctionner de manière sûre et cohérente. Un diagramme de la conception de contrôle peut être consulté en suivant ce lien vers l'image . Il est également affiché dans la vignette à droite. Notez que vous devez ouvrir complètement le fichier pour voir les modifications les plus récentes car l'image d'aperçu provient d'une version précédente.

La méthodologie de l'analyse de chargement statique est décrite ci-dessous. Reportez-vous au diagramme ci-dessus pour les questions sur l'orientation et le placement des axes. Tous les calculs ont été effectués dans Excel. Malgré la plus grande fonctionnalité de programmes tels que MatLab et SAP, Excel a été choisi car il est très largement utilisé et facilement modifiable. Nous espérons que cela permettra à davantage de personnes d'accéder, d'utiliser, de modifier et d'améliorer cette analyse selon les besoins. Les formules ci-dessous proviennent d'un manuel d'ingénierie sur la mécanique des matériaux. ^[8]

Le fichier Excel est actuellement hébergé sur le site de partage de fichiers « FileFactory ». Il peut être téléchargé à partir du lien suivant . Aucun compte n'est nécessaire.

De plus, un exemple étape par étape est fourni dans le fichier Microsoft Word sur le même site Web. Ce fichier Word est accessible ici .

Méthodologie

Charges et forces de réaction :

Les charges ont été déterminées à l'aide de la première loi de Newton, F=m∗un{\displaystyle \ F=m*a}

où F est la force, m la masse et a l'accélération. Les exemples de charges dans ce contexte incluent le fauteuil roulant, le conducteur et toute personne qui pousse.

Étant donné que la rampe est conçue pour rester statique pendant l’utilisation, la force nette dans n’importe quelle direction doit être nulle.

 Ff=toik∗FN{\displaystyle \ F_{f}=u_{k}*F_{N}}

où F _f est la force de frottement, F _N est la force normale et μ _k est le coefficient de frottement dynamique (pour plus d'informations sur μ _k , voir la sous-section Propriétés des matériaux ci-dessous).

La somme des forces dans n'importe quelle direction doit être nulle, donc :

mtoim(Fx)=0{\displaystyle somme(F_{x})=0}

mtoim(Fet)=0{\displaystyle somme(F_{y})=0}

mtoim(Mj)=0{\displaystyle somme(M_{z})=0}

Un équilibre de force similaire peut être réalisé sur toute la largeur de la rampe. En supposant que le fauteuil roulant et le poussoir se déplacent au centre de la rampe, il n'y aura pas de torsion nette sur la surface de la rampe (voir le diagramme ci-dessous). Les moments dans ce cas se produisent autour de l'axe Y, mais sont plus petits que ceux agissant dans la direction Z sur toute la longueur de la rampe, car il s'agit d'une distance beaucoup plus courte avec une charge similaire.

Les forces internes sont calculées de la même manière, en prenant un équilibre des forces au point d'intérêt. Une description détaillée de ce processus est présentée dans le document Word lié ci-dessus. Les forces internes sont ensuite utilisées pour déterminer les contraintes à un point donné de la rampe. Les contraintes dans l'élément peuvent être trouvées à l'aide des équations de contrainte suivantes.

Formules de stress

noulmunlmtletmm=(N/UNx)+(Mc/je){\displaystyle normalstress=(N/A_{x})+(Mc/I)}

mhetunlmtletmm=(VQ/jet)+(Tc/J){\displaystyle contrainte de cisaillement=(VQ/It)+(Tc/J)}

Les variables sont :

• σ = contrainte normale
• N est la force normale
• Ax est la section transversale
• M est le moment
• C est la distance du centre
• I est le moment d'inertie
• V est la force de cisaillement
• t est l'épaisseur
• J est le moment d'inertie polaire
• T est le couple

Comme il n’y a pas de couple dans cette situation, le dernier terme s’annulera.

Les équations pour les contraintes principales sont disponibles dans le document Word ci-joint. À partir des contraintes principales, une épaisseur critique peut être déterminée pour la rampe. Cette épaisseur varie selon le matériau en fonction des caractéristiques de résistance. La rupture peut également être déterminée à l'aide de la théorie de la contrainte de cisaillement maximale. Pour une description détaillée de cette analyse statique, y compris un exemple entièrement élaboré d'un état de contrainte (jusqu'aux contraintes principales), reportez-vous au document Word lié ci-dessus.

Propriétés matérielles

Bien que les analyses ci-dessus puissent être réalisées de manière universelle, certains résultats dépendront d'un certain nombre de facteurs, notamment des propriétés des matériaux. Plus précisément, les paramètres de μ _k , de résistance à la traction ultime et de limite d'élasticité diffèrent considérablement d'un matériau à l'autre.

Coefficient de frottement dynamique :

Différents coefficients de frottement dynamiques et une explication des calculs de frottement sont disponibles sur les sites Web répertoriés ci-dessous. Aux fins de cette évaluation, le coefficient utilisé et la valeur approximative pour le caoutchouc sur contreplaqué sec. Cette valeur est basée sur des valeurs similaires dans les tableaux fournis sur ces sites Web. Un coefficient élevé de 0,4 a été utilisé pour une estimation prudente, car la valeur réelle varie considérablement en fonction du type et de l'état du matériau (c.-à-d. bois ou béton, humide et sec, neuf ou ancien). Comme aucune de ces sources ne semblait entièrement exhaustive, toutes ont été consultées.

• RoyMech
• L'avantage de l'ingénieur
• Lien physique

Propriétés de résistance :

A very comprehensive compilation of strength and material properties can be found at the MatBase website. Properties are available for many types of woods, metals, polymers, ceramics and other material types. Extensive information the use of wood as an engineering tool can be found on the Woodweb site. This site hosts a document produced by the United States Department of Agriculture on the use of wood in engineering.^[9]

Design and Testing Limitations

Thus far, no testing has been carried out on designs for portable wheelchair ramps. The documents generated for this page are meant as reference material for people wishing to propose or attempt such designs. Great care has been taken to ensure the accuracy of information contained within this site. Where the author has doubts about the analysis, notes have been made to this effect in hopes that further collaboration may improve upon them and to prevent the spread of misinformation.

Future Work and Recommendations

Much further work remains to be done on this topic. The force analysis developed for use with the plank ramp needs to be checked. Currently, outputs seem to be off by a factor of 10, such as the minimum thickness and maximum shear. Further work could be done on the Excel file to make it more user friendly and, once again, confirm all calculations. Ideally, it would allow anyone to pick a material, load, length and other parameters and output stress information, along with size requirements. While this is currently possible, it may be slightly confusing.

In addition, it would be useful to develop some generic, portable wheelchair ramp designs which could be modified further by users to meet their individual needs. Some design ideas have been included so far but they remain fairly undeveloped. Building and testing could occur as designs are generated.

References

Données de la page

Une partie de	MECH425 Ingénierie pour le développement durable
Mots clés	fauteuils roulants , mobilité , réadaptation , sécurité , fauteuil roulant , rampe , rampe portative , contreplaqué , bois , santé et sécurité , mobilité et réadaptation
ODD	ODD 10 Réduction des inégalités
Auteurs	Christian Baechler
Licence	CC-BY-SA-3.0
Organisations	Université Queen's
Langue	Anglais (en)
En rapport	0 sous-pages , 4 pages liées ici
Alias	Rampe portative pour fauteuil roulant
Impact	1 349 pages vues ( plus )
Créé	14 avril 2010 par Christian Baechler
Dernière modification	18 juin 2024 par Felipe Schenone
Citer comme	Christian Baechler (2010–2024). « Conception d'une rampe d'accès portable pour fauteuil roulant » . Appropedia . Consulté le 15 octobre 2024 .
Requêtes API	basique , sémantique , html , fichiers , plus