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Constructions métalliques - Moyens d'assemblage

Article de référence | Réf : C2521 v2

Constructions métalliques - Assemblages par procédés mécaniques

Auteur(s) : Jean-Pierre MUZEAU

Date de publication : 10 août 2012

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Constructions métalliques - Assemblages par soudage

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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).

23/12/2021

La partie 4 de la norme NF EN 1993 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1993-4-1/NA (P22-341/NA) : Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 4-1 : silos - Annexe Nationale à la NF EN 1993-4-1 : silos (Révision novembre 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2011 (Décembre 2020).

La partie 2 de la norme NF EN 1090 citée dans cet article a été complétée par la norme NF EN 1090-2/CN (P22-101-2/CN) : Exécution des structures en acier - Exigences techniques pour les structures en acier - Partie 2/CN : complément national à la NF EN 1090-2 (révision novembre 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2011 (Décembre 2020)

28/04/2021

La norme NF EN 1993-1-5 de mars 2007 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1993-1-5/A2 (P22-315/A2) : Eurocode 3 - Calcul des structures en acier - Partie 1-5 : plaques planes (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2002 (Mars 2020).

28/05/2020

Les normes NF EN 14399-7 de septembre 2008, NF EN 14399-8 de février 2008, NF EN 14399-9 de juin 2009 et NF EN 14399-10 de
mai 2009 citées dans cet article ont été remplacées par les normes NF EN 14399-7 à 10 (E25-801-7 à -10) : Boulonnerie de construction métallique à haute résistance apte à la précontrainte - Partie 7 : système HR - Boulons à tête fraisée (vis + écrou) - Partie 8 : système HV - Boulons ajustés à tête hexagonale (vis + écrou) - Partie 9 : système HR ou HV - Boulons avec rondelles indicatrices de précontrainte - Partie 10 : système HRC - Boulons (vis + écrou + rondelle) à précontrainte calibrée. Révision 2018

Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1809 (octobre 2018).

11/01/2019

La norme NF EN 1090-2+A1 d'octobre 2011 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 1090-2 (P22-101-2) : Exécution des structures en acier et des structures en aluminium - Partie 2 : Exigences techniques pour les structures en acier" Révision 2018

Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1807 (septembre 2018).

11/01/2019

RÉSUMÉ

Cet article concerne les assemblages par procédés mécaniques. Ces moyens d’assemblage utilisent des fixations constituées de pièces métalliques cylindriques disposées dans des trous pratiqués dans les pièces à assembler, de différentes catégories de boulons, vis, rivets, clous… Ces assembleurs assurent la transmission des efforts de plusieurs manières, entre autres par mise en butée, mobilisation du frottement, mise en cisaillement ou mise en traction. Les normes actuelles autorisent maintenant l’utilisation de boulons à haute résistance aptes à la précontrainte. Cet article présente les caractéristiques mécaniques et les critères de choix de cette grande variété d’assembleurs offert aux constructeurs métalliques.

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ABSTRACT

Metallic constructions - mechanical assembly processes

This article is dedicated to mechanical assembly processes. These processes use fasteners consisting of cylindrical metallic parts placed in holes made in the parts to be assembled : various categories of bolts, screws, rivets, nails, etc. These fasteners ensure the transfer of loads by various means such as abutment, friction, shearing or placing under traction. At this time, standards authorize the usage of high-strength bolts suitable for pretension. These article presents the mechanical characteristics and choice criteria of this large variety of fasteners offered to metal manufacturers.

Auteur(s)

Jean-Pierre MUZEAU : Ancien élève de l'École Normale Supérieure de Cachan - Docteur d'état es Sciences Physiques – Professeur des universités - Professeur Honoraire et ancien responsable du Département Génie Civil de Polytech’Clermont-Ferrand - Président de l’APK (Association pour la Promotion de l’Enseignement de la Construction Acier)

INTRODUCTION

Ce second article concerne les assemblages par procédés mécaniques. Ce sont ceux qui utilisent des fixations constituées de pièces métalliques cylindriques disposées dans des trous pratiqués dans les pièces à assembler. Il s'agit donc des différentes catégories de boulons, vis, rivets, clous, etc.

Les articles de Constructions Métalliques concernant les moyens d’assemblage ont été subdivisés en 2 autres parties :

[C 2 520] « Moyens d’assemblage » ;
[C 2 522] « Assemblages par soudage ».

Ces assembleurs assurent la transmission des efforts soit par :

mise en butée et pression de contact entre les pièces assemblées ;
mobilisation du frottement entre les pièces assemblées ;
mise en cisaillement des fixations ;
mise en traction des assembleurs ;
combinaison de ces sollicitations.

Un nouveau corpus de normes adopté récemment au plan européen, les normes EN 14399, autorise maintenant l’utilisation de nouveaux types de boulons à haute résistance aptes à la précontrainte. S’il est bien sûr toujours possible d’utiliser les boulons HR traditionnels et les boulons HV déjà spécifiés dans l’EN 1993, il peut être intéressant d’avoir recours à des boulons :

HRC dits « boulons à haute résistance à précontrainte calibrée » ;
HV ajustés ;
munis de rondelles indicatrices de précontrainte.

Tout cet ensemble qui offre une plus grande variété de choix aux constructeurs métalliques, est explicité en détail ici, leurs caractéristiques mécaniques sont comparées et les critères de choix de ces différents types de boulons sont précisés.

L’article présente d’abord les boulons ordinaires et les boulons HR traditionnels, leur comportement mécanique et les règles de calcul associées au sens de la Partie 1-8 de l’Eurocode 3. Les autres boulons à haute résistance aptes à la précontrainte sont explicités ensuite, ainsi que l’ensemble des moyens d’assemblage mécaniques référencés actuellement dans les normes EN. Il s’agit des :

boulons HV ;
boulons HRC ;
boulons ajustés ;
rondelles indicatrices de précontrainte ;
boulons injectés ;
produits utilisables pour les éléments minces, vis autoperceuses ou vis autotaraudeuses par exemple.

Bien que très peu utilisé de nos jours, le rivetage à chaud doit être exposé puisque, en raison de son faible coût, certaines entreprises y ont encore recours en atelier ou parce qu’il est quelquefois imposé pour la réhabilitation d’ouvrages anciens. Il fait l’objet de la 3^e partie.

La 4^e partie présente des procédés non référencés dans les normes européennes. Il s’agit des boulons sertis précontraints et des boulons filetés sur toute la longueur, utilisables pour l’assemblage de profils ouverts. Il s’agit également de plusieurs systèmes permettant de réaliser des assemblages aveugles comme les :

rivets BOM ;
boulons HSBB ;
boulons Ultratwist ;
écrous à sertir ;
systèmes Box-bolt, Hollo-bolt et Lindapter.

Il s’agit enfin de techniques spécifiques pour assembler des éléments minces comme le « clinchage ».

La 5^e partie concerne quelques systèmes en cours de mise au point comme :

le procédé Quicon qui évite tout serrage de boulon sur chantier ;
le procédé Flowdrill qui permet de réaliser un filetage dans un tube de faible épaisseur ;
le joint Rosette utilisable pour assembler en usine des charpentes industrielles constituées de profils minces adaptés.

Les deux dernières parties présentent des procédés mécaniques très différents des précédents. Il s’agit des attaches par axe d’articulation, d’une part, et de la fixation par clouage de cornières destinées à assurer le rôle de connecteur en construction mixte acier-béton, d’autre part.

Enfin, et bien que cela ne soit pas traité dans le présent article, il est important de rappeler que, dans tous les cas, la vérification de la résistance d'assemblages réalisés par un procédé mécanique exige également de s’assurer de celle des pièces assemblées dans les zones d’assemblages.

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VERSIONS

Il existe des versions antérieures de cet article :

Version archivée 1 de mai 2005 par Jean-Pierre MUZEAU

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - GREFF (E.) - Boulons non précontraints et précontraints dans le bâtiment - Revue Construction Métallique, n° 4, pp. 97-116 (1999).
(2) - ConstruirAcier – Produits en acier pour construction - Caractéristiques géométriques et mécaniques. Code 15001. Édition (2009).
(3) - CTICM - Fiches techniques - Revue CMI, n° 2-2009 à 1-2011.
(4) - CTICM et SCMF - Recommandations pour le choix et les conditions d'utilisation des boulons précontraints et non précontraints - Revue Construction Métallique, n° 4 (1997).
(5) - DREAN (M.), HABRAKEN (A.M.), BOUCHAIR (A.), MUZEAU (J.P.) - Modélisation de la mise en œuvre des boulons sertis précontraints - Revue Construction Métallique, n° 4, pp. 21-34 (1999).
(6) - KAITILA (O.), KESTI...

1 Supports numériques

APK – Programme ESDEP (European Steel Design Education Programme). CD-ROM, Cahiers de l’APK, livraison n° 23, OTUA (2000)

http://www.apkweb.org

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2 Normes et standards

Eurocodes

NF EN 1993-1-1 - janvier 2010 - AFNOR. Eurocode 3 : Calcul des structures en acier. Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments, (3^ème tirage). - -

NF EN 1993-1-1/NA - mai 2007 - AFNOR. Eurocode 3 : Calcul des structures en acier. Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments. Annexe nationale à la NF EN 1993-1-1. - -

NF EN 1993-1-8 - novembre 2010 - AFNOR. Eurocode 3 : Calcul des structures en acier. Partie 1.8 : Calcul des assemblages, (4^ème tirage). - -

NF EN 1993-1-8/NA - juillet 2007 - AFNOR. Eurocode 3 : Calcul des structures en acier. Partie 1.8 : Calcul des assemblages. Annexe nationale à la NF EN 1993-1-8. - -

NF EN 1993-1-9 - mars 2011 - AFNOR. Eurocode 3 : Calcul des structures en acier. Partie 1.9 : Fatigue, (3^ème tirage). - -

NF EN 1994-1-1 - janvier 2010 - AFNOR. Eurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier-béton. Partie 1-1 : Règles générales et règles pour...

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