Effort de levier et effort de traction élevé dans les boulons

Pourquoi l'effort de traction dans un boulon est-il plus élevé que prévu par un calcul manuel ? Pourquoi existe-t-il des efforts de traction dans les boulons d'un assemblage à platine d'âme ? Pourquoi les efforts de traction dans les boulons sont-ils parfois différents selon la classe de boulon ?

La réponse commune est le modèle CBFEM utilisé dans les applications IDEA StatiCa. La déformation des platines et des autres parties est calculée dans le cadre de l'analyse par éléments finis, et ainsi les efforts de levier entrent en jeu. Les efforts de levier sont des charges supplémentaires également introduites dans les boulons. Pour en savoir plus sur les efforts de levier, consultez un article de blog dédié.

En raison des efforts de levier, les efforts de traction résultants dans les boulons peuvent varier considérablement en fonction de la conception de l'assemblage, de la résistance des parties de l'assemblage et des effets de charge appliqués.

Efforts de traction dans les boulons d'un assemblage à platine d'âme

Dans la plupart des cas, les platines d'âme utilisent une seule platine pour relier l'élément. La conséquence est que l'on applique une faible excentricité à l'assemblage. Cette excentricité entraîne des efforts de levier supplémentaires sur les platines, ce qui induit de la traction dans les boulons.

Si une platine d'âme double face est utilisée et que l'assemblage est symétrique, les seuls efforts de traction dans les boulons apparaissent en raison de la déformation des platines d'âme, car avec les déformations, une excentricité supplémentaire est produite.

Efforts de traction plus élevés dans les boulons d'un assemblage à platine d'extrémité

Plus la platine d'extrémité est mince, plus elle se déforme sous les effets de charge donnés. Cela amplifie l'effet de levier et des efforts de traction supplémentaires sont appliqués aux boulons. Si la platine d'extrémité est épaisse et donc suffisamment rigide, les efforts de levier sont éliminés. Voir cet effet illustré dans un exemple simple :

a) Platine d'extrémité - épaisseur 10 mm, effort de traction appliqué 200 kN

Effort de traction résultant dans 4 boulons : 61,5 x 4 = 246 kN

b) Platine d'extrémité - épaisseur 40 mm, effort de traction appliqué 200 kN

Effort de traction résultant dans 4 boulons : 49,9 x 4 = 200 kN

Efforts de traction différents dans les boulons selon la classe de boulon

Chaque classe de boulon possède un diagramme de comportement différent et des valeurs de limite d'élasticité différentes. Dans un assemblage à platine d'extrémité de deux poutres chargées par un moment fléchissant, la comparaison de trois classes de boulons différentes (8.8, 10.9 et 5.6) pour un boulon M20 est présentée.

Pour des effets de charge relativement faibles, les efforts de traction résultants dans les boulons pour chaque classe présentent des valeurs similaires.

Mais pour des effets de charge entraînant un taux de travail élevé des boulons (et une plastification des boulons), l'effort de traction varie selon la classe de boulon. Plus la classe de boulon est élevée, plus l'effort de traction résultant est élevé.

Pour plus d'informations, consultez les bases théoriques et l'enregistrement vidéo.