Etude experimentale de boulons sertis precontraints utilises en construction metallique mesure de la precontrainte, influence de defauts geometriques et comportement en fatigue

Experimental study of prestressed swaged bolts used in steel structures measure of the prestressing force, effect of the geomtric defects and fatigue behaviour

• Auteur / Autrice : MOHAMED ABDELGHANI MISSOUM
• Direction : Jean-Pierre Muzeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

Depuis une quarantaine d'annees, les boulons a haute resistance se sont imposes comme un moyen efficace pour realiser des assemblages de construction metallique. A la difference des boulons ordinaires, ces assembleurs sont fabriques a partir d'un acier a haute limite d'elasticite qui permet de leur appliquer une forte precontrainte de traction lors du serrage. Cependant, la difficulte essentielle d'utilisation reside dans la maitrise de la precontrainte car il est difficile de connaitre sa valeur avec precision. Pour mieux maitriser cette precontrainte, un nouveau type de boulons est apparu sur le marche. Il s'agit des boulons huck-fit mis en place par sertissage d'une bague sur une tige. D'un fonctionnement mecanique tres proche de celui des boulons a haute resistance, ils possedent une mise en uvre automatique et rapide grace a la gorge de rupture qui joue le role d'un fusible lors de la pose. Une vaste campagne experimentale a ete effectuee pour evaluer le comportement mecanique de ces boulons sertis. Elle vise a definir leur aptitude a l'emploi mais aussi a valider les differentes caracteristiques garanties par le fabricant. Plusieurs types d'essais ont ete menes : mesure de la precontrainte, comportement sous chargement statique, aptitude a resister a la fatigue ou comportement au sein d'un assemblage reel. Dans les assemblages, la presence de defauts de forme dus au soudage ou aux tolerances de fabrication et de montage, affecte de facon sensible les performances des boulons precontraints. Si un resserage reste toujours possible avec les boulons classiques, il n'en est pas de meme avec les boulons sertis qui doivent etre installes definitivement et correctement lors de l'operation de sertissage. En d'autres termes, les defauts de forme des pieces a assembler posent un probleme pour la mise en uvre des boulons precontraints par sertissage et cela d'autant plus que les plats sont rigides. Les essais statiques de traction sur boulons sertis ont montre un comportement ductile et une resistance equivalente a celle des boulons hr correspondants. Les resultats d'essais cycliques laissent entrevoir un meilleur comportement a la fatigue pour les boulons sertis que pour les boulons hr. Ceci est du principalement a deux raisons : - la section resistance est plus importante, - la forme des cannelures helicoidales conduit a des variations de sections moins brutales et donc a des concentrations de contraintes plus faibles que dans le cas des boulons a haute resistance. Notons egalement que si les boulons hr precontraints sont soumis a des contraintes de traction, leur mode de pose provoque des contraintes additionnelles de torsion qui reduisent leur performance en fatigue, phenomene qui ne se rencontre pas avec les boulons sertis. Cette etude experimentale a permis de mettre en evidence les qualites et les defauts de ce nouveau type de boulons. Elle a egalement conduit a mieux preciser le fonctionnement des boulons precontraints en general et notamment les difficultes inherentes a leur mise en uvre.