Vérification normative des boulons et boulons précontraints selon les normes canadiennes
Les forces dans les boulons, y compris les efforts de levier, sont déterminées par analyse par éléments finis. Les résistances des boulons sont vérifiées selon S16 – Chapitre 13.
Boulons
Résistance en traction des boulons
La résistance en traction d'un boulon est évaluée conformément à la Clause 13.12.1.3 et prise comme :
\[ T_r = 0.75 \phi_b A_b F_u \]
où :
- ϕb = 0,8 – facteur de résistance pour les boulons, modifiable dans la configuration normative
- Ab – aire de la section transversale d'un boulon basée sur son diamètre nominal
- Fu – résistance minimale spécifiée en traction pour un boulon
Lorsque les filets du boulon sont interceptés par un plan de cisaillement, la résistance au cisaillement est prise égale à 0,7 Vr.
Résistance au cisaillement des boulons
La résistance au cisaillement d'un boulon est évaluée conformément à la Clause 13.12.1.2. Chaque plan de cisaillement d'un boulon est vérifié séparément. Elle est prise comme :
\[ V_r=0.6 \phi_b A_b F_u \]
où :
- ϕb = 0,8 – facteur de résistance pour les boulons, modifiable dans la configuration normative
- Ab – aire de la section transversale d'un boulon basée sur son diamètre nominal
- Fu – résistance minimale spécifiée en traction pour un boulon
Lorsque les filets du boulon sont interceptés par un plan de cisaillement, la résistance au cisaillement est prise égale à 0,7 Vr.
Traction et cisaillement combinés dans un assemblage à appui direct
La résistance d'un boulon soumis à une combinaison de traction et de cisaillement est évaluée conformément à la Clause 13.12.1.4 et prise comme :
\[ \left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^2 + \left ( \frac{T_f}{T_r} \right )^2 \le 1 \]
où :
- Vf et Tf sont respectivement la valeur de calcul de l'effort tranchant et de l'effort de traction agissant sur le boulon
- Vr et Tr sont respectivement la résistance au cisaillement et la résistance en traction de calcul du boulon
Résistance au poinçonnement dans les trous de boulons
La résistance développée au niveau du boulon dans un assemblage boulonné soumis à un appui direct et au cisaillement est évaluée conformément à la Clause 13.12.1.2 et prise comme
Br = 3 ϕbr t d Fu pour les trous de boulons ordinaires
Br = 2,4 ϕbr t d Fu pour les trous oblongs chargés perpendiculairement à ces trous
où :
- ϕbr = 0,8 – facteur de résistance pour l'appui des boulons sur l'acier
- t – épaisseur la plus faible des plaques assemblées
- d – diamètre d'un boulon
- Fu – résistance en traction du matériau assemblé
Arrachement du trou d'un boulon
La résistance à l'arrachement du trou d'un boulon est vérifiée pour les boulons individuels conformément à la Clause 13.11 comme :
\[ T_r = \phi_u 0.6 A_{gv} \frac{F_y+F_u}{2} \]
où :
- ϕu = 0,75 – facteur de résistance pour l'acier structurel
- Agv = 2 ∙ l ∙ t – aire brute en cisaillement
- Fy – limite d'élasticité du matériau assemblé
- Fu – résistance en traction du matériau assemblé
- l – distance entre l'axe du boulon et le bord dans la direction de l'effort tranchant
- t – épaisseur du matériau assemblé
Pour les nuances d'acier avec Fy > 460 MPa, (Fy + Fu) / 2 doit être remplacé par Fy dans la détermination de Tr.
Boulons dans les assemblages à résistance au glissement
La résistance au glissement d'un assemblage boulonné est évaluée conformément à la Clause 13.12.2 comme
Vs = 0,53 cs ks Ab Fu
où :
- cs – coefficient déterminé selon ks et la classe du boulon :
- pour ks < 0,52 classe A cs = 1,00 (A325) ou 0,92 (A490) ou 0,78 (autre)
- pour ks ≥ 0,52 classe B cs = 1,04 (A325) ou 0,96 (A490) ou 0,81 (autre)
- ks – coef. de frottement modifiable dans la configuration normative, à définir selon le Tableau 3 de S16-14 ; égal à 0,3 pour la classe A ou 0,52 pour la classe B
- Ab – aire de la section transversale d'un boulon basée sur son diamètre nominal
- Fu – résistance minimale spécifiée en traction pour un boulon
Lorsque des trous oblongs sont utilisés dans des assemblages à résistance au glissement, Vs = 0,75 ∙ 0,53 cs ks Ab Fu.
Un boulon soumis à la fois à la traction et au cisaillement doit satisfaire la relation suivante :
\[ \frac{V_f}{V_s}+1.9\frac{T}{A_b F_u} \]
où :
- Vf et Tf sont respectivement la valeur de calcul de l'effort tranchant et l'effort de traction agissant sur le boulon
La Clause 13.12.2 stipule que les résistances de l'assemblage telles que spécifiées à la Clause 13.12.1 doivent être vérifiées. L'utilisateur doit donc vérifier l'état après glissement, c'est-à-dire modifier le mode de transfert de l'effort tranchant des boulons de « Frottement » à « Appui direct – interaction traction et cisaillement ».
Dispositions constructives
Dans les dispositions constructives des assemblages boulonnés, l'entraxe minimal et la distance minimale au bord sont vérifiés conformément à S16-14 – 22.3. L'entraxe minimal (2,7 d – modifiable dans la configuration normative) et la distance minimale au bord (1,25 d) sont vérifiés.