Les éléments de construction en acier sont reliés les uns aux autres au moyen d'éléments de remplissage ou de connecteurs qui peuvent être des cornières, plaques ou même brides parallèles (PFC). Ce sont quelques-unes des configurations courantes adoptées sur les chantiers, en particulier lorsque des boulons ou des assemblages boulonnés sont principalement utilisés. En revanche, pour raccords soudés, les éléments sont parfois directement connectés les uns aux autres sans éléments de remplissage ni connecteurs intermédiaires. Dans cet article, nous allons nous concentrer sur les boulons (tête hexagonale et fraisée) et certaines des connexions boulonnées courantes utilisées.

Boulons hexagonaux et fraisés

Institut américain de la construction en acier (AISC)

AISC utilise principalement des unités anglaises (c'est à dire., pouce, Kg) bien que la contrepartie SI soit également prise en charge et disponible. Une chose à noter est que les dimensions dans le système anglais sont généralement par incréments d'un quart de pouce (⅛") qui peuvent ne pas correspondre exactement à ceux du SI.

Comparaison des diamètres de boulon

Boulons à haute résistance

Les spécifications des matériaux de boulons sont couvertes par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) qui sont principalement classés en deux groupes – Groupe A et B:

Groupe A - ASTM A325, A325M, F1852, A354 Grade BC, et A449

Groupe B — ASTM A490, A490M, F2280, et A354 Grade BD

Outre les différences et les points forts et d'autres propriétés, ces groupes ont des exigences différentes pour la précontrainte minimale en fonction de leurs diamètres.

Eurocode 3 (Annexe nationale du Royaume-Uni)

L'Eurocode est entièrement en unités SI et en tant que tel, les boulons sont désignés en millimètres (mm) avec la taille précédée de "M", par exemple. M16 signifiant boulon de 16 mm de diamètre.

Classes de boulons – Résistances à la traction

Les boulons Eurocode sont classés en fonction de leurs résistances à la traction approximatives, par exemple, Classe 4.6 signifierait 4 X 6 X 10 = 240 MPa tandis que la classe 8.8 a environ 640 MPa comme sa résistance à la traction et ainsi de suite. Par contre, dans le calcul des résistances réelles des boulons, les capacités réelles sont affectées par la "précharge" (ou prétention en termes d'AISC) tension qui dans certains cas, peut augmenter la capacité de charge du boulon si la bonne quantité de tension est appliquée.

Remarques sur les boulons hexagonaux et à tête fraisée

Les différences de géométrie des boulons hexagonaux et à tête fraisée ont des effets principalement sur la capacité portante, ce qui peut être évident en raison de ces différences. (voir la figure ci-dessous du manuel AISC 14th edn, Fig. 7-10)

Figure 1. Épaisseur efficace dans le roulement d'un boulon à tête fraisée

Spécifications de connexion et trous de boulon

Les connexions boulonnées peuvent être spécifiées comme étant bien serrées, précontraint ou antidérapant. Ces conditions jouent un rôle important en tenant compte du type de trous de boulon utilisés dans la connexion. Ces types sont désignés comme standard (Ordinaire, pour un), surdimensionné ou fendu (court ou long) et ils sont adoptés en fonction des spécifications de connexion. Par exemple, Les spécifications du RCSC décrivent les exigences pour des conditions d'étanchéité parfaites. Par contre, si la connexion est conçue pour certaines conditions en plus d'être bien serrée, cette condition doit être clairement identifiée dans les dessins (e.g. Exigences de prétension AISC ou de précharge EN).

en outre, les connexions à glissement critique sont importantes dans la conception contre le roulement dans lequel les glissements doivent être évités. par conséquent, différents facteurs sont également appliqués dans le calcul de la résistance au glissement en fonction des types de trous. Dans la plupart des cas cependant, nommée (Ordinaire) les trous de boulons sont adoptés en conjonction avec un niveau spécifique de précontrainte (précharge).

Figure 2. Angle boulonné – un type de connexion de cisaillement

Connexions boulonnées

Connexions boulonnées, en général, peut être utilisé dans les deux connecteurs de plaque de cisaillement tels que les plaques d'âme, tees, angles d'âme et d'assise et connexions momentanées (rigide, entièrement retenu) qui utilisent couramment le remplissage, plaques de continuité et d'épissure. L'utilisation de boulons nécessite l'adjonction d'un connecteur intermédiaire ou élément de liaison tel que ceux cités.

Figure 3. Connexion de plaque à bride boulonnée

En théorie, il existe de nombreuses façons de configurer une combinaison de configurations de connexion. Par contre, pour des raisons pratiques, e.g. constructibilité et fabrication, certains types de connexion sont plus favorisés que d'autres et donc plus largement adoptés. Voici quelques-uns des types de connexion courants qui impliquent des boulons avec leurs brèves descriptions:

Tondre (Facile) Connexions

1. Plaque simple/double (Tab ou Fin) – utilise la plaque(s) pour relier une âme de poutre à l'élément de support (poutre ou poteau); un côté nécessite généralement une soudure au bord de la plaque tandis que les boulons sont utilisés pour se connecter (sur les genoux) à l'âme du faisceau
2. Angle simple / double – semblable aux assiettes, les angles peuvent être connectés de la même manière bien qu'il soit possible d'utiliser des boulons entièrement des deux côtés de la connexion
3. Angle d'assise – comme le nom le suggère, une cornière est utilisée pour supporter les brides (ou plats/murs pour les sections fermées) des membres soutenus (par exemple. semelles de poutre) où il pourrait "s'asseoir". Les boulons peuvent être entièrement utilisés dans ce type de connexion

Moment (Restreint) Connexions

1. Plaques de bride – en conjonction avec une connexion de cisaillement spécifiée, les plaques de bride sont utilisées pour assurer la continuité des brides encadrées sur des colonnes de cadres résistants au moment ou plus généralement dans des épissures d'éléments.
   
2. Collier et plaques traversantes – ce type de connexion se trouve dans HSS (RHS ou CHS) poteaux faisant partie d'un système de portique résistant au moment. La principale différence est que les plaques traversantes coupent "à travers" la colonne tandis que les plaques de collier sont insérées, un peu comme "porté" par la colonne comme un col sur une chemise. Les deux sont des types de connexion coûteux à fabriquer en raison de la complexité de la connexion.

Consultez notre article sur Types de connexions en acier pour en savoir plus ou essayer notre calculateur de résistance au cisaillement des boulons.

Références:

[1] Institut américain de la construction en acier (AISC). (2016). Spécification pour les bâtiments en acier de construction. Chicago, LES 60601-6204

[2] Institut américain de la construction en acier (AISC). (2011). Manuel de construction en acier. 14e éd.. Chicago, LES 60601-6204

[3] Le Steel Construction Institute et la British Constructional Steelwork Association. (2014). Assemblages dans la construction métallique Assemblages simples selon Eurocode 3. Ascot SL5 7QN; Londres SW1A 2ES, britanniques

[4] Le Steel Construction Institute et la British Constructional Steelwork Association. (2014). Assemblages dans les constructions en acier Assemblages résistants aux moments conformes à l'Eurocode 3. Ascot SL5 7QN; Londres SW1A 2ES, britanniques