Vérification normative des boulons et boulons précontraints selon les normes australiennes

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 les dispositions normatives.

Boulons

Les boulons sont vérifiés conformément au Chapitre 9.2 Design of bolts. L'effort de traction et l'effort de cisaillement dans chaque boulon sont déterminés par analyse par éléments finis. Les efforts de levier sont pris en compte conformément à la Clause 9.1.8. Les efforts de levier sont déterminés par analyse par éléments finis. Chaque plan de cisaillement est vérifié individuellement. L'appui de la pièce est vérifié par rapport à la somme des efforts de cisaillement dans les plans voisins.

Boulon en cisaillement

Un boulon soumis à un effort de cisaillement de calcul est dimensionné conformément à la Cl. 9.2.2.1 et doit satisfaire :

$$V_f^* \le \phi V_f$$

où :

• V_f* – effort de cisaillement de calcul
• ϕ = 0,8 – facteur de capacité (Tableau 3.4) modifiable dans la configuration normative
• V_f = 0,62 f_uf A – résistance nominale au cisaillement d'un boulon
• f_uf – résistance minimale à la traction du boulon telle que spécifiée dans le Tableau 9.2.1
• A – aire d'un boulon égale soit à A_c soit à A_o, qui sont respectivement l'aire au diamètre minimal du boulon telle que définie dans AS 1275 ou l'aire nominale de la tige lisse du boulon. Chaque plan de cisaillement est vérifié individuellement.

La valeur de A_c est approximée dans le logiciel par la fonction :

A_c = 0,0000163 · A_s² + 0,91682 · A_s − 0,85375

La différence maximale est de 0,8 mm² ou 0,5 %.

Le facteur de réduction donné dans le Tableau 9.2.2.1 pour tenir compte de la longueur d'un assemblage à recouvrement boulonné est égal à 1,0. La réduction est appliquée automatiquement en vérifiant chaque boulon individuellement.

Conformément à la Cl. 9.2.2.5, pour les assemblages dans lesquels les plaques de remplissage dépassent 6 mm d'épaisseur, la résistance nominale au cisaillement d'un boulon doit être réduite de 15 %. Pour un assemblage à plans de cisaillement multiples, la réduction est appliquée à tous les plans de cisaillement.

Boulon en traction

Un boulon soumis à un effort de traction de calcul est dimensionné conformément à la Cl. 9.2.2.2 et doit satisfaire :

$$N_{tf}^* \le \phi N_{tf}$$

où :

• N_tf* – effort de traction de calcul
• ϕ = 0,8 – facteur de capacité (Tableau 3.4) modifiable dans la configuration normative
• N_tf = A_s f_uf – résistance nominale à la traction d'un boulon
• A_s – aire de contrainte en traction d'un boulon telle que spécifiée dans AS 1275
• f_uf – résistance minimale à la traction du boulon telle que spécifiée dans le Tableau 9.2.1

Boulon soumis à une combinaison de cisaillement et de traction

Un boulon devant résister simultanément à un effort de cisaillement de calcul et à un effort de traction de calcul est dimensionné conformément à la Cl. 9.2.2.3 et doit satisfaire :

$$\left ( \frac{V_f^*}{\phi V_f} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_{tf}^*}{\phi N_{tf}} \right ) ^2 \le 1.0$$

où :

• ϕ = 0,8 – facteur de capacité (Tableau 3.4) modifiable dans la configuration normative

Pièce en appui

Une pièce soumise à un effort d'appui de calcul dû à un boulon en cisaillement est dimensionnée conformément à la Cl. 9.2.2.4 et doit satisfaire :

$$V_b^* \le ϕ V_b$$

où :

• ϕ = 0,9 – facteur de capacité (Tableau 3.4) modifiable dans la configuration normative
• $V_b = 3.2 d_f t_p f_{up} \le a_e t_p f_{up}$ – résistance nominale à l'appui d'une pièce
• d_f – diamètre du boulon
• t_p – épaisseur de la pièce
• f_up – résistance à la traction de la pièce
• a_e – distance minimale entre le bord d'un trou et le bord d'une pièce, mesurée dans la direction de la composante de la force, plus la moitié du diamètre du boulon. Le bord d'une pièce est réputé inclure le bord d'un trou de boulon adjacent

Assemblages par friction

Pour les assemblages par friction, le glissement à l'état limite de service doit être limité et dimensionné conformément à la Cl. 9.2.3. Ces boulons doivent également être vérifiés en tant qu'assemblages par appui à l'état limite ultime. Un boulon soumis à un effort de cisaillement doit satisfaire :

$$V_{sf}^* \le ϕ V_{sf}$$

où :

• ϕ = 0,7 – facteur de capacité (Chapitre 3.5.5) modifiable dans la configuration normative
• V_sf = μ N_ti k_h – résistance nominale au cisaillement d'un boulon
• μ = 0,35 – facteur de glissement tel que spécifié à la Clause 9.2.3.2, modifiable dans la configuration normative
• N_ti – tension minimale du boulon à la mise en œuvre telle que spécifiée à la Clause 15.2.2.2

• k _h – facteur pour différents types de trous, tel que spécifié aux Clauses 9.2.3.1 et 14.3.2

  • k _h = 1 pour les trous standard (+2 mm pour d _f ≤ 24 mm, +3 mm sinon)
  • k _h = 0,85 pour les trous oblongs courts (longueur du trou ≤ max(1,33 d _f, d _f + 10 mm)) et les trous surdimensionnés
  • k _h = 0,70 pour les trous oblongs longs

Le nombre d'interfaces efficaces, n_ei, est toujours égal à 1, car chaque interface est vérifiée séparément.

Les boulons dans des assemblages par friction soumis à une combinaison de cisaillement et de traction doivent satisfaire :

$$\left ( \frac{V_{sf}^*}{ϕ V_{sf}} \right ) + \left ( \frac{N_{tf}^*}{ϕ N_{tf}} \right ) \le 1.0$$

où :

• V_sf* – effort de cisaillement de calcul sur le boulon dans le plan des interfaces
• N_tf* – effort de traction de calcul sur le boulon
• ϕ = 0,7 – facteur de capacité (Chapitre 3.5.5) modifiable dans la configuration normative
• V_sf – résistance nominale au cisaillement du boulon
• N_tf = N_ti – résistance nominale à la traction du boulon égale à la tension minimale du boulon à la mise en œuvre

Les assemblages par friction doivent également être vérifiés à l'état limite ultime. Le type de boulon doit être modifié en appui – interaction traction/cisaillement, les charges augmentées en conséquence et l'assemblage doit être vérifié à nouveau.