Vérification normative des boulons et boulons précontraints (AISC)

Les forces dans les boulons sont déterminées par analyse par éléments finis. Les efforts de traction incluent les efforts de levier. Les résistances des boulons sont vérifiées conformément à l'AISC 360 - Chapitre J3.

Boulons

Résistance en traction et en cisaillement des boulons

La résistance de calcul en traction ou en cisaillement, ϕR_n, et la résistance admissible en traction ou en cisaillement, R_n/Ω, d'un boulon serré au contact est déterminée conformément aux états limites de rupture en traction et de rupture en cisaillement comme suit :

R_n = F_nA_b

ϕ = 0.75    (LRFD, modifiable dans la configuration normative)

Ω = 2.00    (ASD, modifiable dans la configuration normative)

où :

A_b – aire nominale du corps non fileté du boulon ou de la partie filetée

F_n – contrainte nominale en traction, F_nt, ou contrainte nominale en cisaillement, F_nv, du Tableau J3.2

La résistance en traction requise inclut toute traction résultant de l'effet de levier produit par la déformation des pièces assemblées.

Traction et cisaillement combinés dans un assemblage de type appui

La résistance en traction disponible d'un boulon soumis à une combinaison de traction et de cisaillement est déterminée conformément aux états limites de rupture en traction et en cisaillement comme suit :

R_n = F'_nt A_b    (AISC 360-16 J3-2)

ϕ = 0.75    (LRFD, modifiable dans la configuration normative)

Ω = 2.00    (ASD, modifiable dans la configuration normative)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} F_{nt}}{\phi F_{nv}} \)   (AISC 360-16 J3-3a LRFD)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} \Omega F_{nt}}{F_{nv}} \)    (AISC 360-16 J3-3b ASD)

où :

• F'_nt – contrainte nominale en traction modifiée pour inclure les effets de la contrainte de cisaillement
• F_nt – contrainte nominale en traction du Tableau J3.2 de l'AISC 360-16
• F_nv – contrainte nominale en cisaillement du Tableau J3.2 de l'AISC 360-16
• f_rv – contrainte de cisaillement requise selon les combinaisons de charges LRFD ou ASD. La contrainte de cisaillement disponible de l'élément de fixation doit être égale ou supérieure à la contrainte de cisaillement requise, f_rv

Résistance à l'appui dans les trous de boulons

Les résistances à l'appui disponibles, ϕR_n et R_n/Ω, au niveau des trous de boulons sont déterminées pour l'état limite d'appui comme suit :

ϕ = 0.75    (LRFD, modifiable dans la configuration normative)

Ω = 2.00    (ASD, modifiable dans la configuration normative)

La résistance nominale à l'appui du matériau assemblé, R_n, est déterminée comme suit :

Pour un boulon dans un assemblage avec des trous standard :

R_n = 1.2 l_c t F_u ≤ 2.4 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)

Pour un boulon dans un assemblage avec des trous oblongs :

R_n = 1.0 l_c t F_u ≤ 2.0 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)

où :

• F_u – résistance minimale spécifiée en traction du matériau assemblé
• d – diamètre nominal du boulon
• l_c – distance nette, dans la direction de la force, entre le bord du trou et le bord du trou adjacent ou le bord du matériau
• t – épaisseur du matériau assemblé

Boulons précontraints

La résistance de calcul au glissement des boulons précontraints de classe A325 ou A490 avec l'effet de l'effort de traction Ft

Force de précontrainte à utiliser AISC 360-10 tab. J3.1.

T_b = 0.7 f_ub A_s

Résistance de calcul au glissement par boulon AISC 360-10 par. J3.8

R_n = k_SC μ D_u h_f T_b n_s

Taux de travail en cisaillement [%] :

U_ts = V / ϕR_n    (LRFD)

U_ts = Ω V / R_n    (ASD)

où :

• A_s – aire de la section résistante en traction du boulon
• f_ub – résistance ultime en traction
• \( k_{SC}=1-\frac{F_t}{D_u T_b n_b} \)   – facteur pour la combinaison traction et cisaillement (LRFD) (J3-5a)
• \( k_{SC}=1-\frac{1.5 F_t}{D_u T_b n_b} \)     – facteur pour la combinaison traction et cisaillement (ASD) (J3-5b)
• μ – coefficient moyen de glissement modifiable dans la configuration normative
• D_u = 1.13 – multiplicateur reflétant le rapport entre la précontrainte moyenne installée et la précontrainte minimale spécifiée du boulon
• h_f = 1.0 – facteur pour les fourrures
• n_s – nombre de surfaces de frottement ; la vérification est calculée pour chaque surface de frottement séparément
• V – effort de cisaillement agissant sur le boulon
• ϕ = 1.0 – facteur de résistance pour les trous de taille standard (LRFD) modifiable dans la configuration normative
• ϕ = 0.7 – facteur de résistance pour les trous oblongs (LRFD)
• Ω = 1.5 – facteur de résistance pour les trous de taille standard (ASD) modifiable dans la configuration normative
• Ω = 2.14 – facteur de résistance pour les trous oblongs (ASD)