assemblages boulonnés

,ASSEMBLAGES BOULONNES

ASSEMBLAGES PAR BOULONS NON PRCONTRAINTS(dits galement assemblages boulonns courants) - NF P 22-430 (1)

Ces assemblages peuvent tre sollicits :

o au cisaillement: effort tranchant ou perpendiculaire l'axe du boulon;

o la traction: effort dans l'axe du boulon;

o la fois au cisaillement et la traction, dans le cas d'un effort oblique par rapport au plan dejoint.

Incidence du jeu de poinonnage (ou perage)

Le diamtre des trous (dtr) est dfini par la nonne NF P 22-430 et est gal au diamtre nominaldes boulons augment de :

o 1mm pour d ~ 10

o 2 mm pour d ~ 22

o 3 mm pour d > 24

Il en rsulte un lger glissement des pices sous un effort tranchant, ce qui est sans inconvnientdans le cas o les efforts ne sont pas alterns. Mais dans le cas contraire, ou cas d'encastrementou d'clissage, etc. le jeu devra tre rduit, ~ 0,5 (assemblage dit par boulon plein trou).

Vrification de la tenue d'un assemblage

D'une faon gnrale, la rsistance de l'assemblage doit tre au moins gale la rsistance desprofils assembls. Ce qui implique la vrification la fois des profils et des lments deliaison. 1

bIs 0 20Soit par exemple, vrifier l'assemblagede la barre (2) sur le gousset (4).Noeud 3 A Plan PlEffort maxi pondr de traction dans labarre = 18 000 daN

(1) D'aprs la norme NF P 22-430 - Seule fait foila norme originale dans son dition la plus rcente.

lr 90x 90x9

L1

"-j1

- 111 - Etude de cas Structure triangule

1111

~111

- dans le cas d'une pice comprime, la section considrer est la section brute (la piceprend appui sur les lments de liaison).

Vrification de la tenue du profil 1150 x 50 x 5 (barre 2)La contrainte de traction (a) du matriau est exprime par la formule suivante:

Na= -A- $;ae

r

avec : N = effort normal de traction pondr en daN

Ar = section rduite en mm2 (dduction faite des trous)(1)

ae = contrainte limite d'utilisation en daN/mm2(ou exprime en MPa - 1MPa = 1N/mm2)

(1) - dans le cas d'une pice tendue, la section rsistante estla section brute dduite de la section des trous.Eventuellement, vrifier la ligne de moindrersistance dans le cas de plusieurs files de boulons ;

Diamtre nominaux

1

~1

Les diamtres de boulons et rivets les plus couramment utiliss pour l'assemblage des diffrentsprofils sont rappels dans le tableau suivant.

Rivets et boulons Tles et ames de Cornires de Ailes de fers U Ailes de poutrelles0 profils largeur d'aile de hauteur H

d'paisseur de profilmm mm mm mm mm

8 2 3010 3 3512 4 40 - 45 8014 5 50 100 130 10 et 1216 6 60 140 160 1418 7 70 175 et 180 15 et 1620 8 80 - 90 200 et 220 1822 10 14 100 - 120 210 300 20 2424 > 14 > 120 >24


D'aprs le tableau des caractristiques mcaniques ci-dessous, la section nette (Ar) prendre en

compte pour1150 x 50x 5est de 810 mm2 (0 de perage dtr = 16).

y

a dy

x--. "1:19

Y

Dimensions Masse Section Caractristiques rapportespar l'axe xx

mtre 0

Sries a ep

Brute Nette lx Iylx - ix Iy - iy

dx rly

mm mm kg cm2 cm2 cm4 cm3 cm cm4 cm3 cm

1 30 3 2,73 3,48 2,94 2,80 1,30 '0,90 5,26 1,75 1,231 35 3,5 3,69 4,70 3,93 5,32 2,12 1,06 9,93 2,84 1,451 40 4 4,84 6,16 5,12 8,94 3,10 1,21 16,7 4,17 1,641 45 4,5 6,12 7,80 6,63 14,3 4,40 1,35 26,7 5,93 1,85

1 50 5 7,54 9,60 8,10 21,9 6,10 1,51 40,7 8,15 2,061 60 6 10,85 13,82 11,78 45,6 10,6 1,82 85,1 14,2 2,481 70 7 14,76 18,80 16,14 84,6 16,8 2,12 158 22,5 2,891 80 8 19,26 24,54 21,02 145 25,2 2,43 270 33,7 3,32

2 90 9 24,4 31,0 27,0 232 35,9 2,73 432 48,0 3,731 100 10 30,0 38,3 33,5 353 49,2 3,04 658 65,8 4,142 120 12 43,2 55,1 49,3 735 85,4 3,65 1372 114 4,991 150 15 67,6 86,0 78,2 1796 167 4,57 3350 223 6,24

1 180 18 97,2 123,8 105,1 3732 289 5,49 6953 386 7,492 200 20 120 152,7 131,9 5700 398 6,11 10626 531 8,34

D'aprs document a.T.U.A.


L'effort maximum admissible (N) sur la barre (2) est donc :

N~Arxoe

N ~ 810 x 24 ~ 19440 daN18 000 ~ 19440

Vrification de la tenue des boulons (0 14 - classe 6-8)Application de la norme NF P 22-430

La contrainte caractristique (ored) suivant la vrification des boulons est indique dans letableau ci-dessous.

Classe de qualit 4,6 4,8 5,6 5,8 6,6 6,8 6,9 8,8 10,9

CJred (MPa) 240 280 300 340 350 410 410 550 670

0red correspond la plus petite des deux valeurs suivantes :

a valeur de la limite lastique ;

a valeur gale au 7/1oe de la contrainte de rupture minimale garantie.

Cas de sollicitation des boulons la traction

Un coefficient de scurit de 1,25correspond la prise en compte de la contrainte engendre parl'effort de serrage des boulons; d'o la vrification suivante :

1,25_N ~ redAs

noter que la section rsistante d'une vis la traction est toujours la section As de la partiefilete.

Les diamtres et sections des boulons couramment utiliss sont rappels ci-dessous:

Diamtres 8 10 12 14 16 18 20 22

A - Tige lisse 50,2 78,5 113 154 200 254 314 380

As - Fond de filet 36,6 58 84,3 115 157 192 245 303

- 114 - Etude de cas ..structure triangule

-----------------------------------------~-----------~-~

Cas de sollicitation des boulons au cisaillement

La rsistance des aciers (profils et lments d'assemblage) est plus faible au cisaillement qu'la traction. Cette diffrence de caractristique mcanique se traduit par un coefficient de scuritde l,54. D'o la vrification suivante:

V1,54 -- ~ crred

As (1)

avec V = effort pondr de cisaillement (perpendiculaire l'axe des boulons) exerc surl'assemblage

As = section rsistante des boulons sur la partie filete

La contrainte de cisaillement exprime par boulon et par plan de cisaillement est la suivante :

1,54 _V_2_m As ~ crred

avec V2 = effort pondr de cisaillement par boulon

soit pour le cas de l'assemblage propos:

m = nombre de plans de cisaillement

301,3 < 410

1-------_._._._._._-----~--~

" ~'b~

.,,'

\

= 30,13 daN/mm2

= 301,3 MPa

18000/4

2 x 115crcis= 1,54 x

Vrification de la pression diamtrale

Cette vrification est ncessaire en particulier dans le cas de l'utilisation de boulons caractristiques mcaniques leves; il Y a risque de dchirure de l'paisseur la plus faible desprofils (ou goussets).

(1) Dans le cas o les sections cisailles sont situes sur la partie lisse des boulons, prendre A au lieu de As.


Dans le cas des assemblages boulonns courants

YI-- ~3cred x t

avec YI = effort par boulon sur une pice d'paisseur t

d = diamtre nominal des boulons

t = paisseur la plus faible des pices assembles

cre= limite d'lasticit du matriau (profil ou gousset)

soit pour le cas propos: (pour les cornires: 4 boulons et 2 plans de cisaillement)

18 ()()()/ 8 = 32 daN/mm214 x 5

32 < 72

Cas de sollicitation d'un assemblage la fois par un effort (N) de traction(axe des boulons), et par un effort (V) de cisaillement

Yrifier simultanment:

N1,25 - < cr dAs - re

\! Y2 2V N2+2,36( -m-)et _

As

Nota: Rpartition des efforts sur une file de boulons

Dans le principe, on considre que l'effort de cisaillement (V) exerc sur un assemblage serpartit uniformment sur chacun des boulons (ou rivets). En ralit, cette rpartition n'est pasuniforme. Soit par exemple, le cas simple d'une file de 3 boulons reliant 2 lments sollicits parun effort (V).

11-"

1 .y

m 6 : .,1

- 116 - Etude de cas Structure triaogule,.

Au cas (hypothtique) d'une rpartition uniforme de cet effort dans les 3 boulons, l'quilibre del'un des 2 lments pourrait tre reprsent comme ci-dessous:

.............V/3 V/3 V/3

raL~r ~-1 1 .... 1

....V!

1.1

2/3 V 1/3 V

Mais si on considre l'assemblage des 2 lments, et en particulier l'quilibre d'un trononentre 2 boulons, par exemple tronon (a) figure 1,........

1/3 V 2/3 V ....

1 / rn=t 1 _! V.--;-' -CD--

~:.

~:.

~Q) :Fig.

~2/3 V 1/3 V

on remarque que les 2 lments (1) et (2) seraient soumis des forces diffrentes, et il enrsulterait des allongements ingaux de chacun des 2 tronons et par suite une modification descontraintes de cisaillement des boulons.

En ralit, des essais ont dmontr que pour un assemblage compos de 3 boulons, sollicit parun effort de 1 000 daN, les boulons extrieurs reprennent un effort de 368 daN, pour 264 daN ence qui concerne le boulon central.

Pour le cas d'un assemblage compos de 5 boulons, toujours sollicit par un effort de1000 daN, les boulons extrieurs reprennent 272 daN pour 130 daN en ce qui concerne leboulon central.

-117 - Etude de cas Structure triangule

ASSEMBLAGES PAR BOULONS PRCONTRAINTSNF P 22-460 (1)

La transmission des efforts s'effectue non plus par contact direct des boulons sur les pices, maispar adhrence des pices en contact.

L'effort de glissement admissible dpend par consquent de coefficient de frottement (Jlf) despices assembles.

A titre d'exemple pour l'acier:Brossage: Jlf = 0,30Sablage ou grenaillage : Jlf = 0,45

Prcontrainte (Pv) des boulons

L'effort de prcontrainte (Pv) est l'effort qui agit axialement sur la tige du boulon, il estengendr par le serrage contrl de l'crou et a pour valeur :

Pv = 0,8 x crex As

Soit pour un boulon 0 14 classe 8.8cre= 64 daN/mm2 (= 640 MPa)Pv = 0,8 x 64 x 115 = 5888 daN (:::::5890 daN)

Le tableau ci-dessous indique les valeurs (Pv) des boulons de 0 12 0 27 pour les classes 8.8 10.9

Effort de prcontrainte Pv en DaN

d S Classe de qualitnominalemm mm2 8.8 10.9

12 84,3 4320 607014 115 5890 828016 157 8040 Il 300

18 192 9830 13 820

20 245 12 550 17 640

22 303 15 515 21 820

24 353 18070 25 420

27 459 23 500 33 050

Pv= 0,8.64.As 0,8.90.As

(1) D'aprs la nonne NF P 22-460 - Seule fait foi la nonne originale dans son dition la plus rcente.

- 118 - Etude de cas Structure triangule,.

Vrification la traction (etTortdans l'axe des boulons)

N admissible =:; Pv (effort de prcontrainte)

Vrification au cisaillement (sous un effort (Q) perpendiculaire l'axe des boulons)

Q admissible =:; 1,1 x Pv x Jlf

avec par exemple, dans le cas de sablage des pices, donc avec un coefficient de frottementJlf = 0,45 :

QI = 1,1 x 5890 x 0,45 = 2 915 daN

avec QI : effort admissible de cisaillement pour un plan.

D'o pour le cas propos, dans le cas d'un assemblage par boulons prcontraints, classe 8.8,nombre de boulons 0 14 :

18000Nb~ ----~3,08=42 x 2915

Vrification dans le cas d'un effort de traction N et d'un effort decisaillement Q

N admissible =:; Pv

Q admissible ~ l,lx (Pv - N) x Jlf

- 119 - Etude de cas ..structure trlangule,.

page1titles, ASSEMBLAGES BOULONNES Incidence du jeu de poinonnage (ou perage) Vrification de la tenue d'un assemblage bIs 0 20 lr 90x 90x9 L - 111 -

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tables

page2titlesVrification de la tenue du profil 1150 x 50 x 5 (barre 2) N Diamtre nominaux - 112 -

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tablestable1

page3titles- 113 -

imagestablestable1table2

page4titlesN ~ 810 x 24 ~ 19440 daN Vrification de la tenue des boulons (0 14 - classe 6-8) Cas de sollicitation des boulons la traction 1,25 _N ~ red - 114 -

imagestablestable1table2

page5titles-----------------------------------------~-----------~-~ Cas de sollicitation des boulons au cisaillement V -------_._._._._._-----~-- ~ V rification de la pression diamtrale - 115 -

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tables

page6titles ! Y2 2 - 116 -

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page7titles..."...."...... raL~r ~- ...". V! . ..."....". 1 / rn=t 1 _! V ." --;-' -CD--~ :. ~:. ~ Q-117 -

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tables

page8titlesASSEMBLAGES PAR BOULONS PRCONTRAINTS Prcontrainte (Pv) des boulons - 118 -

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page9titlesV rification la traction (etTort dans l'axe des boulons) V rification au cisaillement (sous un effort (Q) perpendiculaire l'axe des boulons) Vrification dans le cas d'un effort de traction N et d'un effort de - 119 -

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