Assemblages par boulons normaux

ASSEMBLAGES PAR BOULONS NORMAUX

DISPOSITIONS CONTRUCTIVES DES ASSEMBLAGES CM66 art 4.1:

conditions sur les pinces : d diamètre du trou, T effort de cisaillement exercé sur un boulon par une pièce d’épaisseur e, se limite élastique du métal constituant les pièces.

Conditions sur les épaisseurs de pièces à assembler:

Si e2 est l’épaisseur de la plus faible des pièces assemblées on doit avoir:

d≥e2+2mm si e2≤20mm
d≥22mm si e2>20mm

épaisseur totale: Se

boulons ordinaires : Σe≤4d
boulons HR : pas de limitation théorique

conditions de pression diamétrale: La pression diamètrale T/de doit être inférieure à

2σe dans le cas où des déformations appréciables apporteraient une gène à l’exploitation
3σe dans le cas d'assemblages boulonnés courants
4σe dans le cas d'assemblage par boulons HR

Ces conditions de pinces et d’écartements réalisent un heureux compromis entre des exigences parfois contradictoires:

possibilité de mise en place et de serrage des boulons
résistance correcte des pièces assemblées, sans plastification excessives des bords (pince transversale) et sans voilement de compression (boulons de capitonnage)
bon accostage des bords pour éviter la corrosion entre les pièces assemblées, car la rouille en gonflant peut disloquer l’assemblage

Diamètres usités en fonction de l’épaisseur de tôles à assembler: (cotes en mm) art 14,101

Boulons	Tôle et âme d’épaisseur	Cornière de largeur d’aile	Aile de fer U de hauteur	Ailes de poutrelles H de profil n°
8	2	30
10	3	35
12	4	40-45	80
14	5	50	100 à 130	10 et 12
16	6	60	140 à 160	14
18	7	70	175 à 180	15 et 16
20	8	80-90	200 à 220	18
22	10 à 14	100-120	240 à 300	20 à 24
24	>14	>120		>24

La raison d’un diamètre minimal en fonction des épaisseur est que les tôles et ailes de profilés ne sont pas parfaitement planes comme des pièces usinées de construction mécanique. Compte tenu de leur souplesse, on peut tout de même les redresser suffisamment pour assurer un contact satisfaisant en pratique, à condition d’assurer un serrage suffisant, d’où le diamètre minimum.

DISPOSITIONS CONTRUCTIVES DES ASSEMBLAGES – Eurocode 3

Trous standards de perçage pour les boulons (7.5.2):

Autres types de trous:

positionnement des trous pour boulons et rivets: des espacements minimums sont imposés selon le type de sollicitations (6.5.1) ; l’indice 1 indique que la distance voulue est parallèle à l’effort, l’indice 2 indique que la distance voulue est perpendiculaire à l’effort.

nota: en commentaire de l’Eurocode 3 un tableau récapitulatif est proposé

Trusquinage des profils courants (Gauge Lines): axe tracé sur un fer et servant de guide pour implanter et percer les trous qui recevront les boulons d’assemblages. Une pièce peut avoir plusieurs lignes de trusquinages. L’usage a fixé les lignes de trusquinages dans presque tous les cas (voir tableaux ou CM66 art. 4,101). Le détrusquinage est l’action qui consiste à modifier le trusquinage théorique pour résoudre des problèmes de fabrication et de montage

Pour les cornières le trusquinage se détermine en partant du talon de la cornière et se désigne par la lettre K. il se calcule par les règles suivantes :

grandes cornières >60: K=1/2(largeur-aile)+5mm
petites cornières <60: K=1/2(largeur-aile)+1/2(épaisseur-aile)

Remarque: les cornières >120 peuvent recevoir deux files de boulons sur la même aile

Normalisation sur les assemblages boulonnés:

NF E27-005: spécifications techniques des articles de boulonnerie d’usage général
NF E27-311: spécification dimensionnelles des vis
NF E27-411: spécification dimensionnelles des écrous
NF P22-430: dispositions constructives et calcul des boulons
NF P22-431: exécution des assemblages

Classe de qualité: représentée par deux nombres:

1^er nombre: 1/10° de la résistance minimale à la traction (rupture) en daN/mm² (i.e. Mpa)
2^ème nombre: 10 fois le rapport entre la limite d’élasticité minimale et la résistance à la rupture minimale

plus la classe augmente plus les boulons sont fragiles

contrainte admissible (CM66) : min(limite élastique, 0.7*contrainte de rupture) (sred)

classes de qualité usuelles : 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 6.9 8.8 10.9

les classes 8.8 et 10.9 sont plutôt pour les boulons HR

F usités boulons courants: 10-12-14-16-18-20-22-24

F usités boulons d’ancrage : 27-30-33-36-39-42-45-48

On associe, à une vis de qualité donnée, un écrou de qualité identique, ce qui fait que le boulon résiste jusqu’à rupture de la vis, sans déformations notoires pour l’écrou. e.g. à une vis de qualité 10.9 on associe un écrou de qualité 10.

longueurs de la vis: L=Ep(pièces à assembler)+Ep(rondelle)+Ep(écrou)+5mm. O on arrondi cette valeur à 0 ou 5

Types de boulons:

boulons bruts : s’emploient dans tous les travaux courants de CM (d_trou=d_boulon+2)
boulons calibrés : ouvrages d’exécution parfaitement soignés (ponts, …) ou lorsque le glissement doit être limité (couvre-joints, etc.) (d_trou=d_boulon+1)

Calcul selon les normes françaises: on prend pour section de calcul la section déduite du filetage Ar.

Calcul au cisaillement: n est le nombre de sections cisaillées

1 plan de cisaillement:

2 plans de cisaillement:

nota: la répartition des contraintes n’est pas constante sur les organes d’attaches, mais pour le calcul nous considérons une répartition constante.

Calcul à la traction:

n étant le nombre de boulons travaillant à la traction; attention au risque de poinçonnement, enfoncement de la surface de tête de boulon dans la surface des pièces à assembler. On peut pour éviter cela employer des rondelles.

Calcul en traction cisaillement: on vérifie simultanément

On doit aussi vérifier à la pression diamétrale en concomitance avec les efforts de cisaillement: si la pression diamétrale est trop importante on observe une ovalisation non maîtrisée des trous de perçages. Deux types de ruines sont possibles si la pression devient vraiment trop excessive, en plus du risque de ruine par cisaillement:

Ruine par arrachement: