boulon zinguage

Revue Construction MtalliqueRfrence

ASS-REG 1-99

BOULONS NON-PRCONTRAINTS ET PRCONTRAINTS DANS LE BTIMENTpar E. GREFF

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1. INTRODUCTION La prsente analyse a pour but de traiter de la connaissance et des pratiques ayant cours en France en matire de boulonnerie dans la construction mtallique. Dans ce document nous nous proposons de comparer lenvironnement normatif aux exigences de Qualit et Scurit dans le btiment et faisons ltat des rponses apportes par la Marque NF ainsi que les garanties complmentaires offertes par un fabricant franais.

2. ENVIRONNEMENT NORMATIF

2,1. Boulons non prcontraints (dits normaux ou ordinaires ) Il sagit de boulons impropres au serrage contrl pour la construction mtallique, donc non utilisables en prcontrainte. Ces boulons sont exclusivement utiliss dans le cas defforts de cisaillement, de traction ou dune combinaison de ces deux sollicitations. Ils sont gnralement de Classes de qualit 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8, 8.8 et 10.9, les trois dernires Classes tant les plus couramment utilises. Nota : Il est important de ne pas confondre ces produits avec les boulons haute rsistance aptes la prcontrainte (dnomms HR 8.8 et HR 10.9 ).

E. GREFF Ingnieur Chef Produit Socit GFD

CENTRE TECHNIQUE DE LA CONSTRUCTION

INDUSTRIEL MTALLIQUE

Domaine de Saint-Paul, 78470 Saint-Rmy-ls-Chevreuse Tl.: 01-30-85-25-00 - Tlcopieur 01-30-52-75-38

Construction Mtallique, n 4-1999

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TECHNIQUE ET APPLICATIONS

ASS-REG 1-992,11. Caractristiques mcaniques Les caractristiques mcaniques minimales des boulons non prcontraints, ainsi que les programmes et les mthodes dessais, sont dfinis par les normes NF EN 20898-1 pour la vis et NF EN 20898-2 pour lcrou. Les caractristiques mcaniques peuvent tre obtenues, soit par crouissage du mtal (Classe 6.8), soit par traitement thermique (Classes 8.8 et 10.9). Les garanties de performances portent essentiellement sur les caractristiques suivantes :

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limite dlasticit, rsistance et allongement de la vis, par le biais de lessai de traction sur vis, avec et sans cale biaise, duret de la vis et de lcrou, charge dpreuve sur la vis et lcrou, rsilience sur les vis de Classes de qualit 8.8 et 10.9 ; cet essai tant ralis temprature ambiante sur une prouvette entaille en U, usine dans la partie filete.

2,12. Caractristiques dimensionnelles Les caractristiques dimensionnelles des boulons non prcontraints sont dfinies dans les normes NF EN 24014 ou NF EN 24017 pour la vis et NF EN 24032 pour lcrou. Les caractristiques particulires concernant les filetages des vis et crous galvaniss chaud sont prcises dans les normes ISO 965-4 et ISO 965-5 ainsi que dans la future norme ISO 10684.

2,13. Caractristiques de mise en uvre Les valeurs de rsistance au cisaillement et de rsistance la traction sont calcules en application : soit des Rgles CM66 (DTU P 22701 et Additif 80), intgrant les normes NF P 22430 (pour les calculs) et NF P 22431 (pour lexcution), soit de lEurocode 3 (norme exprimentale P 22311). Ces valeurs sont diffrentes suivant lune ou lautre mthode utilise.

2,131. Rsistance au cisaillement NF P 22430 (chapitre 6,32 de la norme) plan de cisaillement dans la partie filete VAs = (red . As)/1,54


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ASS-REG 1-99 plan de cisaillement dans la partie lisse de la tige VA = (red . A)/1,54 P 22311 (tableau 6,53 de la norme) plan de cisaillement dans la partie filete Classes de qualit 4.6, 5.6, 6.6, 8.8 ( ductiles ) FV,Rd = (0,6 . fub . As)/Mb Classes de qualit 4.8, 5.8, 6.8, 10.9 ( peu ductiles ) FV,Rd = (0,5 . fub . As)/Mb plan de cisaillement dans la partie lisse de la tige (toutes Classes de qualit) FV,Rd = (0,6 . fub . A)/Mb Les tableaux ci-aprs tablissent la comparaison entre CM66 et Eurocode 3 pour les boulons de Classes de qualit 6.8 et 8.8. COMPARAISON ENTRE NF P 22430 ET P 22311 Rsistance au cisaillement NF P 22430 Classe red N/mm2 410 Valeurs de calcul N 410 = 266 1,54 410 = 266 1,54 550 = 357 1,54 fub N/mm2 600 P 22311 Valeur de calcul N 600 0,5 = 240 1,25 600 0,6 = 288 1,25 800 0,6 = 384 1,25

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6.8 filet

6.8 ft

410

600

8.8

550

800

Remarques : le coefficient partiel de scurit (Mb = 1,25) est introduit dans les rgles de calcul P 22311 (Eurocode 3 DAN), voir chapitre 2 bases de calcul appendice de la norme. Ce coefficient napparat pas explicitement dans la norme NF P 22430, la valeur de la contrainte red ayant t spcifie de faon lintgrer directement. Il ne doit pas tre pris en compte dans les valeurs minimales de rsistance au cisaillement garantir sur le seul boulon. Pour la Classe 6.8, la norme P 22311 utilise une contrainte de calcul plus faible pour la partie filete de la vis (formage par crouissage, sans traitement thermique) que pour la partie lisse de la tige (ft), ceci afin de prendre en compte la ductilit rduite de la partie filete et son incidence possible sur la rsistance au cisaillement dans le cas dun assemblage multi-boulons.


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ASS-REG 1-992,132. Rsistance la traction NF P 22430 (chapitre 6,31 de la norme) N = (red As)/1,25 P 22311 (tableau 6,53 de la norme) Ft,Rd = (0,9 fub As)/Mb avec Mb = 1,5

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(chapitre 2 bases de calcul appendice) Le tableau ci-aprs tablit la comparaison entre CM66 et Eurocode 3 DAN pour les boulons de Classes de qualit 6.8 et 8.8 :

COMPARAISON ENTRE NF P 22430 ET P 22311 Rsistance la traction NF P 22430 Classe 6.8 8.8 red N/mm2 410 550 Valeurs de calcul N N = 328 As N = 440 As fub N/mm2 600 800 P 22311 Valeur de calcul N Ft,Rd = 360 As Ft,Rd = 480 As

Remarque : pour des paisseurs de plats infrieures 0,7 d, il y a lieu de vrifier la rsistance larrachement (Bp,Rd), suivant la norme exprimentale P 22311-6.

2,133. Rsistance aux efforts combins NF P 22430 (N 2 + 2,36 (V 2/m)2) avec N red As

(red As)/1,25

m = nombre de plans de cisaillement Nota : si le plan de cisaillement passe dans la partie lisse de la tige la section rsistante As est remplacer par la section A. P 22311 (FV,Sd /FV,Rd) + (Ft,Sd /1,4 Ft,Rd) 1 et (Ft,Sd /Ft,Rd) 1


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ASS-REG 1-992,2. Boulons prcontraints (dits aussi boulons serrage contrl ) Il sagit de boulons aptes la mise en uvre de la prcontrainte par serrage contrl. Seules les Classes de qualit 8.8 et 10.9 sont concernes et le marquage spcifique HR figure imprativement sur chaque lment du boulon (vis, crou et rondelles). Lidentification HR distingue le boulon haute rsistance serrage contrl des boulons normaux de classe de qualit identique. Sur le plan europen, il existe des projets de norme de produit et dessai daptitude au serrage en prparation. Ces projets de norme font rfrence aux normes EN 20898-1 et EN 20898-2 pour les caractristiques mcaniques. Remarque : Les boulons HR peuvent tre utiliss en cisaillement lorsquils sont serrs comme des boulons normaux ; les rondelles ne sont alors plus ncessaires. Dans le cas de la norme NF P 22430, les rgles de lart interdisent la notion de prcontrainte contrle. LEurocode 3 DAN permet leur utilisation comme boulons normaux, mme lorsque serrs par serrage contrl.

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2,21. Caractristiques mcaniques Les normes NF E 27701 et NF E 27702 dfinissent les caractristiques mcaniques minimales ainsi que les programmes et mthodes dessais. Ces normes traitent, la fois, de la vis, de lcrou, de la rondelle et de lensemble boulon . La norme NF E 27702 est spcifique lessai daptitude lemploi permettant de dterminer le coefficient K de rendement du couple de serrage. Les caractristiques mcaniques sont imprativement obtenues par traitement thermique (trempe suivie dun revenu). Les garanties de performances du produit portent sur les caractristiques suivantes : limite dlasticit, rsistance et allongement de la vis par le biais de lessai de traction sur vis (avec ou sans cale biaise), rsilience sur vis ; cet essai est ralis la temprature de 20 C sur une prouvette entaille en V, usine dans la partie filete, duret de la vis, de lcrou et de la rondelle, charge dpreuve sur lcrou, aptitude lemploi sur le boulon entier avec dtermination du coefficient K de rendement du couple. 2,22. Caractristiques dimensionnelles La norme NF E 27711 dfinit toutes les caractristiques des lments vis, crou et rondelle, y compris les cotes particulires de filetage dans le cas des boulons galvaniss chaud. 2,23. Caractristiques de mise en uvre Les normes NF P 22460, NF P 22462, NF P 22463, NF P 22464, NF P 22466 et NF P 22468 indiquent les modalits de mise en uvre des boulons serrage contrl. Les valeurs de la prcontrainte de calcul sont dfinies dans les normes NF P 22460 ou P 22311.


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ASS-REG 1-99Les performances daptitude lemploi sont dtermines suivant les exigences de la norme NF E 27702. Nota : les mmes performances mcaniques minimales doivent tre garanties tant pour les boulons non-protgs que pour les boulons galvaniss chaud. Pour ce qui concerne lutilisation des rondelles, larticle 4.4 Pose des boulons de la norme NF P 22463 fournit les prcisions suivantes : 4,41. Classe 1 (CM 66 btiment)

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Rondelle sous crou : La rondelle sous crou est obligatoire (lment tourn). Rondelle sous la tte de vis : Quand lpaisseur de la pice sous la tte de la vis est infrieure ou gale la moiti du diamtre du boulon, une rondelle sous tte doit tre prvue. Pour des paisseurs plus importantes, les rondelles ne sont obligatoires que si la mise en tension se fait par rotation de la tte de vis. 4,42. Classe 2 (ouvrages dart) Les boulons sont poss avec deux rondelles, lune sous la tte de la vis et lautre sous lcrou. Lors du serrage il est impratif de tenir compte du couple prconis, ce dernier tant directement li au lot homogne de boulons. Ce couple nest pas connu priori mais issu des essais raliss sur le lot concern. Il est toujours dtermin pour un serrage par rotation de lcrou.

2,3. Protection anticorrosion Les boulons normaux sont gnralement protgs contre la corrosion par lectrozingage ou par galvanisation chaud. Pour ce qui concerne lefficacit de la protection par lectrozingage, se reporter au chapitre 4,1. [Remarque]. Lors des oprations dlectrozingage ou de galvanisation chaud il est ncessaire de prendre des prcautions particulires afin dviter la fragilisation des vis de Classe de qualit 10.9 par lhydrogne occlus. Les normes en vigueur imposent, dans ce cas, une opration de dgazage des produits. Le Rglement Particulier de la marque NF Boulons serrage contrl proscrit llectrozingage ainsi que la prparation de surface des vis HR 10.9 NF par dcapage chimique dans le cas de la galvanisation chaud. Cette prcaution permet dviter le risque de la fragilisation par hydrogne du produit. La protection par lectrozingage ne ncessite pas de cotes de filetage ou de taraudage particulires.


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ASS-REG 1-99Il y a nanmoins lieu de tenir compte des risques dinterfrence au niveau des tolrances de filetage lorsque les paisseurs de revtement avoisinent ou dpassent les 10 microns. La galvanisation chaud, dont lpaisseur varie entre 60 et 100 microns, requiert un amnagement des cotes de filetage avant revtement afin de permettre lintgration de la couche de zinc. Pour ce faire, deux techniques sont possibles : le taraudage en sur-cote de lcrou (AZ ou AX) suivant la norme ISO 965-5. Dans ce cas, la vis devra rpondre la qualit de filetage h ou g, avant revtement. Le fabricant devra tenir compte de ce taraudage particulier ds la ralisation de lbauche de lcrou en en majorant le diamtre dalsage. Pour mmoire, les carts fondamentaux des positions AZ et AX par rapport la position h sont calculs comme suit : AZ = 300 m + 20 P AX = 20 m + 220 P P tant le pas de filetage la minoration du filetage de la vis (az) suivant la norme ISO 965-4. Dans ce cas lcrou devra rpondre la Classe de qualit de taraudage H ou G, aprs revtement. Le fabricant devra tenir compte de cette minoration lors de lobtention des caractristiques mcaniques sous peine de ne pas pouvoir garantir les valeurs minimales de rsistance imposes par les normes. Nota : Les boulons HR serrage contrl sont exclusivement protgs contre la corrosion par galvanisation chaud. Ladquation des cotes de filetage et de taraudage est obtenue par le biais du taraudage en sur-cote de lcrou (6 AZ ) suivant la norme NF E 27711. Les filetage et taraudage des lments constitutifs des boulons non-prcontraints galvaniss chaud sont raliss selon la mme technique. Le tableau ci-aprs renseigne les particularits des cotes de filetage et de taraudage caractrisant les qualits h, g, AZ et AX pour les diamtres de boulons allant de 12 mm 24 mm.Diamtre Pas nominal d P mm mm 12 14 16 18 20 22 24 1,75 2 2 2,5 2,5 2,5 3 cart fondamental Filetage externe vis Taraudage crou h g AZ AX m m m m 0 0 0 0 0 0 0 34 38 38 42 42 42 48 + 335 + 340 + 340 + 350 + 350 + 350 + 360 + 365 + 420 + 420 + 530 + 530 + 530 + 640 paisseur maximale de revtement pour les combinaisons de filetage h/AZ h/AX g/AZ g/AZ m m m m 84 85 85 88 88 88 90 91 105 105 132 132 132 160 92 95 95 98 98 98 102 98 115 115 142 142 142 172

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ASS-REG 1-993. FAIBLESSES DU SUPPORT NORMATIF

3,1. Boulons non-prcontraints Les spcialistes de la construction mtallique ont, maintes reprises, dnonc linadquation entre les garanties offertes par les normes NF EN 20898-1 et NF EN 20898-2 et celles rellement ncessaires pour une bonne utilisation des produits. Les normes NF EN 20898-1 et NF EN 20898-2 dfinissent, sparment, les composants vis et crou mais traitent de lensemble boulon de manire insastifaisante ou incomplte. Tous les essais sont raliss temprature ambiante (+ 20 C) alors que les produits peuvent tre utiliss dans un intervalle de temprature allant, de 20 C + 60 C dans les applications les plus courantes voire mme jusqu 50 C (btiments frigorifiques et installations offshore) et + 300 C (installations dincinration et chemines). Les insuffisances majeures sont les suivantes : garantie de rsilience Le niveau de rsilience est sensible aux variations de la temprature et chute brutalement dans une zone critique (transition) situe entre 10 C et 60 C pour les matriaux gnralement utiliss en boulonnerie. Il est galement tributaire de ltat structural du matriau et du type de traitement thermique. Les boulons utiliss sur des structures extrieures peuvent subir des variations de temprature allant jusqu 40 C alors que la norme NF EN 20898-1 ne fait rfrence qu la temprature ambiante (+ 20 C). De plus, la garantie de rsilience ne concerne que les Classes de qualit 8.8 et 10.9. Hormis les boulons HR, le test impos est du type KCU (entaille en U), reconnu comme tant moins pertinent que lessai KCV (entaille en V). garantie de rsistance sur boulon entier Les normes NF EN 20898-1 et NF EN 20898-2 ne prvoient aucun test sur le boulon entier vis + crou monts, tant pour ce qui concerne la rsistance la traction charge maximale que pour la rsistance au cisaillement. Les rsistances la traction et au cisaillement sont pourtant les fonctions primordiales des boulons non-prcontraints et sont la base de calcul des structures mtalliques. Actuellement, on compte sur lvaluation de la vis et de lcrou, sparment, en supposant que lensemble, vis + crou, aura ainsi un comportement suffisant. Seul un essai sur boulon entier (vis + crou) permettrait den assurer la garantie. garantie de mise en uvre Aucune recommandation prcise nest formalise quant au serrage des boulons nonprcontraints. La norme E 25030 traite du cas des boulons usage mcanique et prconise, dans ce cas, un serrage 85 % de la limite lastique. Cette norme nest pas applicable en construction mtallique.

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ASS-REG 1-993,2. Boulons prcontraints garanties daptitude lemploi La matrise du coefficient moyen de rendement du couple de serrage, K , nest pas dfinie. Les limites de dispersion des valeurs individuelles de K par rapport la moyenne ne sont pas fixes.

3,3. Protection anti-corrosion

9 garanties sur boulons revtus Dans le cas des produits galvaniss chaud, certaines conjugaisons entre des vis normales ou filetes en sous-cote et des crous taraudage normal ou en sur-cote sont incompatibles et prsentent mme des risques au niveau de la scurit. La future norme ISO 10684 fournira toutes les prcisions ncessaires ce sujet. Les traitements anti-corrosion sont souvent raliss en sous-traitance linitiative de lutilisateur, et ce, sans contrle posteriori, faute de moyens. Raliss sans prcautions et sans connaissance du produit (analyse chimique de lacier et processus de traitement thermique), ces traitements peuvent conduire de graves dgradations des performances mcaniques et fonctionnelles des boulons et prsenter des risques rels vis vis de la scurit. Nota : il est important de rappeler que le fabricant, dont le sigle figure gnralement sur les lments constitutifs du boulon, ne garantit les produits qu ltat auquel il les commercialise. Toute modification ou altration ultrieure du produit est de la responsabilit du manipulateur (revendeur, utilisateur). Les dsordres les plus frquemment rencontrs sur des boulons manipuls posteriori sont les suivants : fragilisation des vis par lhydrogne du fait de labsence de prcautions lors des oprations de prparation et de traitement de surface, prise excessive de zinc et mauvaise adhrence du revtement en galvanisation chaud du fait de la mconnaissance de la composition chimique du matriau, dtrioration des caractristiques mcaniques de la vis par leffet de revenu provoqu lors de limmersion dans le bain de zinc dont la temprature est de lordre de 480 C voire plus, dgradation de la tnacit des filets de lcrou par suite du re-taraudage sur un filet prexistant non-appropri (exemple : re-taraudage 6AZ dans un crou dj taraud 6H). Dans la plupart des cas, un crou avec reprise de taraudage cde par arrachement des filets lors de lessai de traction sur boulon entier, et ce avant mme davoir atteint les performances minimales garantir. Lors dun tel mode de ruine du boulon, la perte de rsistance en traction est brutale, sans tre associe une dformation significative en allongement et striction de la vis.


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ASS-REG 1-99En fait, le mode ruine recherch, ltat ultime, est une rupture lente accompagne dune plastification et dun allongement de la vis permettant lensemble des lments de participer rsistance de la structure. La figure ci-jointe donne un exemple de ces deux modes de ruine. Puisque, dans la plupart des cas, les produits ne sont plus re-contrls aprs manipulation , toute garantie de performances devient illusoire.150 140

10Charge kN

Comportement normal - rupture de la vis

130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 2 4 Dplacement mm 6 8 10 Comportement dfaillant - arrachement des filets de lcrou

Fig. 1 Essais de traction sur boulons M 16 galvaniss chaud

3,4. Autres lments lotification et traabilit Larrt ministriel du 20 janvier 1995, portant mise en application obligatoire des normes, met laccent sur la rglementation en matire de conformit des produits et des dispositions de rpression des fraudes y affrentes. Cet arrt fait galement rfrence la notion de lot de fabrication dans son article 3. cas des boulons HR serrage contrl En ce qui concerne les boulons HR, les exigences de lotification sont dfinies dans la norme NF E 27701. Au chapitre 4,2., cette norme donne une dfinition du lot homogne de fabrication : On entend par lot homogne de fabrication un ensemble darticles de mmes dimensions (la longueur tant exclue), issus de barres ou de fils provenant dune mme coule, ayant subi simultanment la mme gamme de fabrication, le mme traitement thermique et, sil y a lieu, le mme revtement.


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ASS-REG 1-99Par convention, on appelle mme traitement thermique : dans le cas dun four continu, le mme cycle de traitement sans modification de rglage, dans le cas dun four discontinu, le mme cycle de traitement pour une mme charge. Ces lots doivent tre reprs de faon permettre de retrouver, le cas chant, leur date de fabrication et les caractristiques du lot dacier utilis (date, conditions de fabrication, etc) . noter que cette dfinition nest pas en accord avec les termes de la norme NF EN ISO/DIS 3269 : 1998 ( paratre) vu lanciennet de sa version. Une ractualisation sera ralise dans le cadre des travaux de normalisation europenne des boulons aptes la prcontrainte. cas des boulons non-prcontraints Les modalits de lotification des boulons non-prcontraints sont, ce jour, mal dfinies voire pas du tout. Les normes tant en rvision ou en cours de diffusion, une dfinition prcise permettra, prochainement, de clarifier ce point. La norme NF EN ISO/DIS 3269 : 1998, paratre, dfinit le lot de fabrication comme suit : Quantit dlments de fixation de mme dsignation (y compris le grade, la classe de qualit et les dimensions), fabriqus partir de barres, de fil ou de produit plat issus dune mme coule, ayant subi simultanment et sans interruption le mme processus de fabrication, le mme traitement thermique et, le cas chant, le mme revtement. Note : Le lot de fabrication peut tre divis en plusieurs charges pour des besoins de fabrication, puis ces charges peuvent nouveau tre rassembles dans le mme lot de fabrication. garantie dcennale Bien que la boulonnerie ne soit pas soumise E.P.E.R.S (garantie dcennale) du fait de son caractre de produit standard , il reste nanmoins vrai que des recherches de preuves de conformit aux normes peuvent savrer ncessaires dans le temps. Ces recherches ne sont possibles que dans la mesure o la traabilit demeure parfaitement connue, notamment la lotification des lments, vis et crous. Or, le numro de lotissement ne figure que sur ltiquette de lemballage et ce dernier est dtruit aprs la mise en uvre des produits. De plus, comme nonc plus haut, la dfinition de cette lotification est insuffisamment prcise, ce jour. Pour sauvegarder ces informations, il incombe lutilisateur darchiver la traabilit par un moyen adapt, lui permettant de retrouver les lots de boulons ainsi que leur positionnement sur la structure. Les techniques de report de la traabilit, lorsquelles sont appliques, demeurent trs lourdes et contraignantes pour lutilisateur.

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ASS-REG 1-994. LES RPONSES DE LA MARQUE NF Certification produit, dlivre par lAFNOR, la marque NF est une assurance de QUALIT-SCURIT pour lutilisateur. Elle est une dmarche volontaire de la part du fabricant, soucieux de fournir des produits de qualit vrifie, homogne et constante. Elle implique un suivi permanent et rigoureux de la qualit des produits ainsi que la parfaite matrise des sous-contractants, sous la surveillance priodique dorganismes externes, mandats par lAFNOR.

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La marque NF figure, en clair, par marquage indlbile, sur chaque lment constitutif du boulon (vis, crou, rondelles) ainsi que sur ltiquette didentification de lemballage. Lensemble des contrles et essais est ralis sur chaque lot homogne de boulons, en cours de fabrication et en final, ltat de livraison. La marque NF est reconnue par les professionnels du Contrle Technique au travers de la norme NF P 03100. Les marques NF, qui sont aujourdhui au nombre de deux, ont t dveloppes par lAFNOR afin de rpondre, au mieux, aux faiblesses de lenvironnement normatif en matire de boulonnerie destine la construction mtallique. Les caractristiques des produits certifis NF sont, en tout point, conformes aux normes franaises en vigueur et respectent, de plus, les critres complmentaires de performances et garanties dicts dans les Rglements Particuliers NF, leur permettant de rpondre aux exigences de QUALIT SCURIT les plus contraignantes. Les deux Rglements Particuliers NF couvrent les classes de qualit de boulons couramment utiliss dans la construction mtallique : Rglement Particulier de la marque NF n NF 273 Boulonnerie non-prcontrainte destine la construction mtallique H6.8 NF et H8.8 NF, Rglement Particulier de la marque NF n NF 070 Boulonnerie serrage contrl HR 8.8 NF et HR 10.9 NF.

4,1. Boulons non-prcontraints Rglement NF 273 Les boulons non-prcontraints sont labors dans les classes de qualit H6.8 NF et H8.8 NF. Les tats de finition retenus sont : lectrozingu et galvanis chaud. noter que, pour lheure, la finition brut na pas t retenue, ceci afin dliminer tout risque de modification, par manipulation ultrieure, de ltat de finition. Labsence de la version brut ne semble pas gnante dans la construction mtallique puisque les utilisateurs ont, de plus en plus, tendance sorienter vers lutilisation de boulons lectrozingus et galvaniss chaud. Remarques : llectrozingage est considrer comme une protection anti-corrosion court-terme permettant dviter loxydation des produits durant les priodes de stockage et de montage sur chantier. Les charpentes reoivent, en gnral, une peinture de finition aprs montage.


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ASS-REG 1-99Llectrozingage prsente lavantage dune bonne compatibilit avec les produits de mise en peinture, contrairement la galvanisation chaud pour laquelle il est ncessaire dutiliser des peintures appropries ou bien de procder un drochage pralable. Les boulons non-prcontraints, rpondant aux exigences du Rglement Particulier de la marque NF 273, offrent les garanties de caractristiques mcaniques complmentaires suivantes : garantie de rsistance et dallongement Les niveaux diffrents de rsistance et de limite dlasticit, dans le cas des boulons de Classe de qualit 8.8, selon que les vis sont de diamtre infrieur ou suprieur 16 mm, sont supprims pour les boulons H8.8 NF et ports aux valeurs maximales de la norme NF EN 20898-1 pour tous les diamtres, savoir : rsistance minimale la traction porte 830 N/mm2, limite dlasticit minimale porte 660 N/mm2. La performance minimale dallongement des boulons H6.8 NF est porte 12 % (au lieu de 8 %), soit une augmentation de 50 % par rapport la valeur fixe par la norme NF EN 20898-1, amenant ainsi cette caractristique au niveau de la Classe 8.8. Nota : Il est important de souligner que, compte tenu de la remarque faite en 2,13 concernant la ductilit rduite des boulons de Classe de qualit 6.8 selon norme P 22311, les boulons H6.8 NF sont aptes satisfaire aux rgles de calcul applicables aux autres boulons. La minoration de la contrainte de calcul na plus lieu dexister pour les boulons H6.8 NF. La performance minimale dallongement des boulons H8.8 NF est porte 14 % (au lieu de 12 %), soit une augmentation de 16,7 % par rapport la valeur fixe par la norme NF EN 20898-1. Les valeurs minimales de duret des crous H8 NF ont t augmentes par rapport celles figurant dans la norme NF EN 20898-2, ceci afin de favoriser le mode de ruine du boulon par rupture de la vis. Ces mmes crous (H8 NF) sont galement utiliss pour les boulons de classe H6.8 NF, permettant ainsi dexploiter au maximum les performances particulires de la vis. garantie de rsilience Les essais de rsilience ainsi que les performances minimales sont imposs par le Rglement Particulier de la marque, NF 273. Chaque lot de matire premire est test lors de sa premire mise en uvre. Le lot de matire est dfini comme suit : un mme fournisseur dacier, une mme nuance dacier, une mme coule dacier, un mme diamtre de fil machine, une priode continue de livraison (5 jours calendaires).

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ASS-REG 1-99Les prouvettes de rsilience sont ralises sur vis ltat de finition final, notamment dans le cas de la galvanisation chaud. Les vis de Classe H6.8 NF sont testes par le biais dprouvettes entaille en U, temprature ambiante. Le niveau minimal de 28 joules dnergie de rsilience est garanti (pour mmoire, la norme NF EN 20898-1 ne donne aucune garantie et nexige aucun essai). Les vis de Classe H6.8 NF rpondent au critre de la Classe 8.8. Les vis de Classe H8.8 NF sont testes par le biais dprouvettes entaille en V, la temprature de 20 C. Le niveau minimal de 40 joules dnergie de rsilience est garanti (pour mmoire, la norme NF EN 20898-1 ne garantit que 30 joules, sur entaille en U et temprature ambiante). Les vis de classe H8.8 NF rpondent au critre de la Classe HR 8.8. garantie de rsistances sur boulon entier Deux sries d essais conventionnels sont imposes dans le Rglement Particulier de la marque NF n 273. rsistance la traction Lessai de traction sur boulon entier, vis + crou monts, est ralis sur chaque lot de boulons. Ce test est conduit jusqu rupture afin de vrifier le mode de ruine qui doit se produire par rupture de la vis tant que la valeur minimale de charge dpreuve de lcrou na pas t atteinte. Pour mmoire, les valeurs minimales de charge dpreuve des crous H8 NF sont les suivantes : 870 N/mm2 As pour les crous M8 et M10, 880 N/mm2 As pour les crous M12 M16, 920 N/mm2 As pour les crous M18 M20. La rupture de la vis doit, imprativement, se produire dans la partie filete ou la partie lisse de la tige ; aucune rupture au raccordement tte/tige ou ft/filet nest admise. Pour mmoire, les valeurs minimales de charge en traction obtenir sont les suivantes : 600 N/mm2 As pour les vis de Classe H6.8 NF, 830 N/mm2 As pour les vis de Classe H8.8 NF. Au-del de la valeur minimale de charge dpreuve de lcrou la ruine du boulon peut tre de type rupture de la vis ou bien arrachement des filets. rsistance au cisaillement Les sries de test conventionnel de simple cisaillement , ralises sur chaque lot de boulons, permettent de garantir les valeurs de charge minimale en cisaillement, tant dans la partie lisse de la tige que dans la partie filete.

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ASS-REG 1-99Les valeurs minimales de contrainte de cisaillement garantir sur les vis lors de ces essais sont les suivantes : Classe H6.8 NF, partie lisse de la tige : V2 = 600 0,6 A Classe H6.8 NF, partie filete : V2 = 600 0,6 As Classe H8.8 NF, partie lisse de la tige : V2 = 830 0,6 A Classe H8.8 NF, partie filete : V2 = 830 0,6 As A est la section rsistante nominale du ft, As est la section rsistante nominale du filetage. Nota : Par rapport aux exigences de la norme P 22 311, nous constatons que la valeur minimale requise pour la vis H6.8 NF, dans la partie filete, offre une garantie supplmentaire de scurit non-ngligeable. autres garanties Chaque lot de boulons certifis NF est, de plus, contrl conformment aux spcifications des normes en vigueur. Les essais normaliss effectus sont les suivants : essai de traction sur vis avec interposition dune cale biaise sous la tte afin de vrifier la tnacit de celle-ci ; aucune amorce de fissure ne devant apparatre dans le rayon de raccordement aprs rupture de la vis. La cale biaise prsente une pente de 10 %. Dans le cas de vis courtes (non-arrimables sur la machine de traction) un test de rabattement de tte sur un bloc inclin 10 degrs est effectu. essai de charge dpreuve sur vis et crou en utilisant des bagues ou mandrins filets appropris. Les mandrins filets utiliss sont les mmes, quil sagisse dcrous tarauds en qualit 6H ou 6AZ. Cette pratique permet de garantir le mme niveau de performance quel que soit ltat de finition des boulons (y compris les boulons galvaniss chaud). essais de duret sur vis et crous.

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4,2. Boulons prcontraints Les boulons haute rsistance serrage contrl sont labors dans les Classes de qualit HR 8.8 NF et HR 10.9 NF. Les produits sont disponibles dans les tats de finition brut et galvanis chaud.


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ASS-REG 1-99Les boulons sont conformes aux normes NF E 27701, NF E 27702, NF E 27711 et aux exigences particulires du Rglement Particulier de la marque NF 070. Les dispositions particulires de la marque NF imposent des niveaux de dispersion du coefficient K trs restreints, tant pour ce qui concerne son homognit au sein dun mme lot que pour sa continuit dun lot lautre. Le suivi de cette dispersion est ralis par le biais de la mthode statistique Baysienne. Cette mthode est dcrite dans la revue Construction Mtallique n 4-1994.

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4,3. Protection anti-corrosion

4,31. Galvanisation chaud Dans ltat actuel des performances des installations de galvanisation chaud, il est difficile de matriser la qualit constante du revtement sur des vis de diamtre infrieur 12 mm. De ce fait, les produits certifis NF ne sont disponibles qu partir du diamtre 12 mm en finition galvanis chaud . Les vis destines tre galvanises chaud ne sont pas sous-cotes. Les caractristiques mcaniques sont, de ce fait, conserves au mme niveau qu ltat brut . Les crous destins tre galvaniss chaud font lobjet de fabrications spcifiques dont les gammes sont adaptes de manire viter tout re-taraudage aprs revtement. (Pour exemple, le re-taraudage en qualit 6AZ dun crou pralablement taraud en qualit 6H est nfaste pour les performances de rsistance larrachement des filets). Le taraudage, en sur-cote normalise, 6AZ, permet daccepter lpaisseur du revtement de zinc (60 80 microns) de la vis. Les lments constituant les boulons sont contrls, lot par lot, tant du point de vue de lpaisseur du revtement que de la montabilit de lensemble. Le fabricant, ralisant le pr-montage des boulons, offre la garantie de totale protection des filets de lcrous contre loxydation grce au zinc prsent sur le filetage de la vis. Il donne aussi la garantie de la totale compatibilit entre le taraudage de lcrou et le filetage de la vis aprs revtement ainsi que la parfaite montabilit. La prparation de surface des vis de Classe de qualit HR 10.9 NF, avant galvanisation chaud, est ralise par dcapage mcanique afin dliminer tout risque de fragilisation par lhydrogne. Le dcapage chimique (acide) est proscrit.

4,32. lectrozingage Lpaisseur de revtement (5 15 microns) est compatible avec les tolrances de filetage / taraudage normales (6g / 6H).


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ASS-REG 1-99Seules les Classes de qualit H6.8 NF et H8.8 NF sont concernes car non-sensibles la fragilisation par lhydrogne. Bien que les normes en vigueur admettent llectrozingage de vis de Classe de qualit 10.9, sous rserve de dgazage, lexprience montre que la non-fragilisation nest pas garantie. De ce fait, ces boulons sont exclus de la gamme de produits certifis NF. Dautre part, il est important de rappeler que la marque NF interdit la finition lectrozingue pour les boulons HR 10.9 NF.

4,4. Mise en uvre Le pr-montage des boulons permet dassurer la montabilit vis/crou et de garantir la compatibilit entre les qualits de taraudage et filetage dans le cas des boulons galvaniss chaud. Il permet galement de protger le filet de la vis contre tout choc ultrieur, durant le stockage et les manutentions, et empche loxydation du filet de lcrou. Bien que la norme NF P 22463 permette, dans certains cas, lutilisation dune seule rondelle lors de la mise en uvre des boulons HR, il est noter que la prsence de la rondelle sous tte influe favorablement sur les performances du boulon, savoir : suppression de leffet dentaille et des concentrations de contraintes au niveau du rayon de raccordement entre le dessous de tte et la tige, aplanissement dventuelles asprits au niveau des surfaces de contact, rpartition homogne des efforts de prcontrainte. La fourniture systmatique de deux rondelles par boulon permet dviter les alas inhrents labsence de rondelle.

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4,5. Lotification et traabilit Du point de vue de la lotification et de la traabilit, le Rglement Particulier de la marque NF Boulons serrage contrl, n NF 070, complte la norme NF E 27701 en prcisant que le lot de boulons est compos de vis dun mme lot homogne, dcrous dun mme lot homogne et de rondelles dun mme lot homogne et que, de plus, le changement de lot de lun des composants entrane un nouveau numro de lotissement de boulons. Le Rglement Particulier de la marque NF Boulons non-prcontraints, n NF 273, reprend la dfinition du lot de fabrication nonce dans la future norme NF EN ISO/DIS 3269 : 1998 et la complte au titre du lotissement des boulons comme prcis ci-dessus. La traabilit doit tre imprativement concrtise par le report du numro de lotissement sur les emballages, ceci conformment lArrt Ministriel du 20 janvier 1995. Ltiquetage prvu est clair et des plus complets. Il reprend les informations suivantes : la dsignation du produit,


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ASS-REG 1-99 les dimensions et quantit par bote, la Classe de qualit, les rfrences de certification NF et AFAQ, ltat de finition (brut, lectrozingu ou galvanis), le numro de lotissement traabilit, les normes de rfrence.

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Les marques NF imposent un archivage dtaill de tous les paramtres qualitatifs, tant pour ce qui concerne les aciers utiliss, le processus de fabrication et les contrles associs que pour les phases sous-traites. La dure darchivage minimale impose est de 10 ans.

5. LA TRAABILIT TOTALE La socit GFD, fabricant franais de boulonnerie destine la construction mtallique, a rcemment entrepris une dmarche visant donner totale satisfaction aux intervenants dans lacte de construire. Le concept mis au point rpond lensemble des critres et exigences dvelopps dans la prsente analyse et y intgre la traabilit totale, par le biais du report du numro de lotissement, de manire indlbile sur le produit. LAFNOR, trs attir par cette nouveaut, qui prsente un grand intrt pour lutilisateur, propose dintgrer celle-ci dans la prochaine rvision des Rglements Particuliers (fin 1999). Nous entrerons ainsi dans le systme de la traabilit totale. La traabilit totale est un atout essentiel pour les utilisateurs uvrant dans des applications exigeant QUALIT et SCURIT. Linscription, en relief ou en creux, du numro de lotissement, sur la tte de chaque vis, assure, mme aprs montage, la traabilit totale des boulons, directement et de manire indlbile, sur les assemblages de la structure mtallique. Aucune autre disposition particulire ne sera ncessaire en vue de la conservation de la traabilit, notamment dans le cadre des garanties dcennales. Nota : Les produits NF tant commercialiss sous forme de boulons (vis + crou + rondelles le cas chant), imprativement conditionns dans un mme emballage, seule la vis ncessite dtre marque du numro de lotissement. partir de ce numro unique, le fabricant sait rtablir la liaison complte et prcise avec les numros individuels des lots de fabrication des vis, crous et rondelles. La rfrence un numro de lotissement unique prsente lavantage, pour lutilisateur, de navoir tenir compte que dun seul lment didentification, tant pour son propre report de traabilit que pour ses relations avec le fabricant.


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ASS-REG 1-99Tout risque de confusion entre plusieurs informations est exclu. Une telle traabilit totale exige, de la part du fabricant, une rigueur extrme dans son organisation interne et une parfaite matrise de ses sous-contractants. En respect des exigences de la marque NF, ce numro de lotissement constitue une vritable carte didentit des boulons certifis.

6. RFRENCES

19NF EN 20898-1 : Caractristiques mcaniques des lments de fixation Partie 1 : boulons vis et goujons AFNOR indice de classement E 25-100-1, dcembre 1991. NF EN 20898-2 : Caractristiques mcaniques des lments de fixation Partie 2 : crous avec charges dpreuves spcifies filetage pas gros AFNOR indice de classement E 25-400-1, mars 1994. NF EN 24014 : Vis tte hexagonale partiellement filetes Grades A et B AFNOR, indice de classement E 25-112, mai 1992. NF EN 24017 : Vis tte hexagonale entirement filetes Grade A et B AFNOR, indice de classement E 25-114, juin 1992. NF EN 24032 : crous hexagonaux, style 1 Grades A et B AFNOR, indice de classement E 25-407, juin 1992. NF E 27701 : Boulons serrage contrl destins lexcution des constructions mtalliques Spcifications techniques conditions de commande, de contrle et de livraison AFNOR, octobre 1984. NF E 27702 : Boulons serrage contrl destins lexcution des constructions mtalliques Essai daptitude lemploi des boulons AFNOR, octobre 1984. NF E 27711 : Boulons serrage contrl destins lexcution des constructions mtalliques Boulons tte hexagonale, dimensions et tolrances AFNOR, octobre 1982. P 22311 (ENV 1993-1-1-DAN) : Pr-norme europenne octobre 1992 Eurocode 3 : calcul des structures en acier Partie 1-1 : rgles gnrales et rgles pour les btiments AFNOR, indice de classement P 22-311, dcembre 1992. FD ENV 1090-1 : Pr-norme europenne fvrier 1995 Excution des structures en acier - Partie 1 : rgles gnrales et rgles pour les btiments AFNOR indice de classement P 22-101-1, dcembre 1996. NF P 22430 : Assemblage par boulons non-prcontraints Dispositions constructives et calcul des boulons AFNOR, janvier 1982. NF P 22460 : Assemblage par boulons serrage contrl Dispositions constructives et vrification des assemblages AFNOR, juin 1979. ISO 965-4 : ISO general-purpose metric screw threads Tolerances Part 4 : Limits of sizes for hot-dip galvanized external threads tapped with tolerance position HorG after galvanizing. ISO 965-5 : ISO general-purpose metric screw threads Tolerances Part 5 : Limits of sizes for hot-dip galvanized internal threads to mate with external threads with maximum size of tolerance position h before coating.


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ASS-REG 1-99Rgles CM 66 (DTU P 22701) : Rgles de calcul des constructions en acier 11e dition 1982, ditions EYROLLES et CSTB. Additif 80 (CM 66) Revue Construction Mtallique N 1, 1981, CTICM. AFNOR : Rglement particulier : Marque NF Boulons serrage contrl NF 070. AFNOR : Rglement particulier : Marque NF Boulons non-prcontraints pour la construction mtallique NF 273. Arrt Ministriel du 20 janvier 1995 J.O.

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Revue Construction Mtallique N 4 1994 CTICM. HEXA TECH, concept de boulonnerie non-prcontrainte, H6.8 NF H8.8 NF et apte la prcontrainte, HR 8.8 NF HR 10.9 NF, socit GFD.


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