Le coin des ingénieurs : Charges excentrées sur les groupes de boulons avec trous oblongs

Le guide de l’ICCA contient un certain nombre de tableaux sur les charges excentrées des groupes de boulons dans la partie 3. Les tableaux (3-14 à 20) incluent des groupes comprenant une à quatre colonnes de boulons, avec une charge verticale appliquée avec une excentricité e = L par rapport au centre de gravité du groupe. Les tableaux peuvent être utilisés avec les boulons ASTM F3125 de classe A325 et A490 à la fois pour les connexions d’appui et les connexions à glissement critique.

Certains ont demandé si les tableaux peuvent être utilisés pour les assemblages par contact avec des trous oblongs (trous perpendiculaires à la direction de la charge).

Pour répondre à la question, soulignons d’abord que selon l’article 22.3.5.2 de la norme CSA S16-14, les trous oblongs courts et longs ne peuvent être utilisés dans les assemblages par contact que si l’axe du trou oblong est perpendiculaire à la direction de la charge.

Prenons l’exemple d’un groupe de boulons soumis à une charge verticale excentrée par rapport au centre de gravité du groupe, comme le montre la figure 1. Supposons que les trous oblongs sont orientés horizontalement, c’est-à-dire dans le sens normal de la force appliquée.

Figure 1
Groupes de boulons à charge excentrée

Les tableaux du Guide indiquent des valeurs calculées selon la méthode du centre de rotation instantané (Kulak, Fisher et Struik, 1987). La configuration initiale positionne les trous oblongs à un angle de 90 degrés par rapport à la charge appliquée. Toutefois, lorsque le groupe de boulons commence à tourner sous la charge, l’angle change, faisant en sorte que les trous oblongs et les forces appliquées sur les boulons (R_n) ne sont plus perpendiculaires. Plus l’excentricité est grande, plus le groupe tourne et plus l’angle change à mesure que les forces appliquées s’approchent de la résistance à la rupture du matériau. De plus, les boulons les plus éloignés du centre de gravité du groupe présenteront le plus petit angle entre les trous oblongs et les forces appliquées.

Pour ces raisons, il n’est pas recommandé d’utiliser les tableaux pour les assemblages par contact qui utilisent des trous oblongs.

Référence
Kulak, G.L., Fisher, J.W., and Struik, J.H.A. 1987. Guide to design criteria for bolted and riveted joints, 2nd Edition. John Wiley and Sons.