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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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Résistance statique des assemblages travaillant au cisaillementArticle inclus dans l'offre
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2. Modes de calcul et chargements associés
Comme pour tous les éléments de structures ou de machines, on développe, si cela est nécessaire, deux types de calculs de dimensionnement (ou de vérification) :
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des calculs sous chargements statiques qui vérifient la résistance à la rupture de l'assemblage ou qui vérifient les conditions de déformation limites ;
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des calculs sous chargements variables avec le temps (calculs de fatigue) qui consistent à évaluer et à garantir une durée de vie estimée dans les conditions normales de fonctionnement.
2.1 Calculs statiques
Comme nous le verrons par la suite, le dimensionnement sous charges statiques d'un éclissage est très simple et ne pose généralement pas de problème.
La seule difficulté consiste à bien identifier et évaluer les charges qui doivent être utilisées pour ces calculs.
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En construction aéronautique, elles sont de deux sortes.
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Les charges limites (CL) qui sont les charges maximales que l'avion est susceptible de rencontrer une seule fois dans son existence.
Sous ces chargements, les règlements imposent qu'il n'y ait pas de déformation permanente notable, c'est-à-dire qu'après un essai statique à la charge limite, la déformation résiduelle soit inférieure à 5 % de la déformation à la charge limite.
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Les charges extrêmes (CE) qui sont obtenues en multipliant les charges limites par un coefficient de 1,5 fixé par les règlements. Sous ces chargements, il convient de vérifier que l'on n'a pas rupture de l'assemblage. D'après J. Huet il est prudent, pour les éclissages, d'appliquer un coefficient majorant de 1,15 (ou d'imposer, à rupture, une marge minimale de 15 %).
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En construction métallique, on utilise une approche comparable ...
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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).
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