Bibliographie & annexes
Présentation
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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 1993-1-2/NA (P22-312-1/NA) du 01/10/2007 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1993-1-2/NA/A1 de septembre 2021 : Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-2 : règles générales - Calcul du comportement au feu - Annexe Nationale à la NF EN 1993-1-2:2005 - Règles générales - Calcul du comportement au feu
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2109 (Septembre 2021).
RÉSUMÉ
Cet article aborde la question du dimensionnement des assemblages de pièces planes minces. On s'intéresse ici au cas du travail en matage-cisaillement, sous chargement statique à la rupture.? Ces structures sont caractérisées par le fait qu'elles comportent généralement plusieurs rangées de boulons et que la résistance de l'assemblage n'est pas déterminée par celle du boulon le plus chargé, mais par celle de l'ensemble des pièces assemblées. Dans ce dossier sera étudié le comportement des assemblages sous une sollicitation statique et notamment sera traité le problème délicat du calcul de la répartition des charges sur les différentes rangées de fixation d'un éclissage.
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Jean GUILLOT : Professeur Émérite - Institut national des Sciences Appliquées de Toulouse (INSAT)
INTRODUCTION
Ce fascicule traite du problème du dimensionnement des assemblages de pièces planes minces, c'est-à-dire de pièces dont l'épaisseur est faible par rapport aux autres dimensions, comme les éclissages de structures aéronautiques et les assemblages de charpente métallique.
Ce qui caractérise ces assemblages, comparés à ceux étudiés dans les fascicules précédents [BM 5 561] [BM 5 562] [BM 5 563], c'est qu'ils comportent pratiquement toujours plusieurs rangées de boulons et que la résistance de l'assemblage n'est plus déterminée par celle du boulon le plus chargé, mais par celle des pièces assemblées.
Nous ne présenterons pas ici dans le détail, les calculs spécifiques aux différents types, qui sont traités dans les codes de calcul spécialisés (Eurocode 3 pour les charpentes métalliques) ou dans les manuels de calcul de structures aéronautiques. Nous avons essayé de faire une présentation unifiée, de montrer l'influence des différents paramètres et d'en tirer les principales règles de conception, applicables en construction mécanique générale.
Toutefois, nous avons choisi de traiter dans le détail de la prise en compte de la précontrainte de serrage dans le calcul des assemblages travaillant en matage-cisaillement et de la recherche du serrage optimal.
En effet, ce point est souvent ignoré des ingénieurs (et négligé à tort), alors qu'il peut constituer un moyen simple d'augmenter de manière importante la durée de vie en fatigue, au même titre que les montages avec interférence.
Dans cette première partie, on traite du comportement des assemblages sous une sollicitation statique et notamment du problème délicat du calcul de la répartition des charges entre les rangées de fixation d'un éclissage.
La deuxième partie est essentiellement consacrée au comportement des assemblages sous sollicitations variables avec le temps et au calcul de leur durée de vie.
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Effort transféré par une fixation
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4. Assemblage par adhérence
4.1 Fonctionnement
Ce type d'assemblage, représenté figure 10, est réalisé en installant une précontrainte contrôlée, dans les boulons qui, en comprimant les éléments à assembler, crée des forces de frottement qui s'opposent au glissement relatif des surfaces en contact, lorsque l'assemblage est soumis à un effort extérieur F T perpendiculaire à l'axe du boulon.
Globalement, le fonctionnement est très simple. Si on note Q l'effort de serrage d'un boulon (précontrainte), F T l'effort à transmettre et f p le coefficient de frottement entre les pièces :
-
1. Tant que F T < f p Q (simple recouvrement) ou F T < 2 f p Q (double recouvrement), c'est-à-dire tant que l'effort extérieur appliqué sur une des plaques reste inferieur aux forces de frottement aux interfaces de contact entre les pièces, tout déplacement relatif global de celles-ci est impossible (cela n'exclut pas l'existence de glissements locaux de faible amplitude dans les zones de contact où des parties sont en adhérence et d'autres en glissement, ces parties variant en fonction de la charge).
-
2. Si l'on considère maintenant simplement un assemblage à simple recouvrement et si F T > f p Q, il y aura glissement à l'interface de contact entre les pièces. La tête du boulon et l'écrou vont être entraînés par la pièce avec laquelle ils sont en contact (figure 11 a ).
Si l'on néglige les déformations de flexion des pièces, ce qui constitue en général une approximation grossière et que l'on considère l'équilibre d'une pièce (figure 11 b ), l'effort tangentiel de contact sous tête vaut :
On aura alors glissement sous la tête lorsque :
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Assemblage par adhérence
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERTAUX (J.) - Les assemblages mécaniques en aéronautique civile : tendances actuelles et perspectives. - Les assemblages mécaniques Cetim 3G27, p. 13-49.
-
(2) - HUET (J.) - Du calcul des assemblages par boulons ou rivets travaillant en cisaillement. - Les assemblages mécaniques Cetim 3G27, p. 133-147.
-
(3) - MUZEAU (J.P.) - Caractéristiques mécaniques de boulons sertis précontraints de type Huck. - Calcul des assemblages vissés Cetim, p. 1-32, 5 déc. 2000.
-
(4) - ALEMANY (B.), ALBERT (M.) - Boulons précontraints pour assemblages à haute rigidité. - Éditions Dunod, Paris (1967).
-
(5) - BARROIS (W.) - Stresses and displacements due to load transfer by fasteners in structural assemblies. - Engineering Fracture Mechanics (Pergamon Press), vol. 10, p. 115-176 (1978).
-
(6)...
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