Boulons de structure en acierdiffèrent considérablement des boulons mécaniques ordinaires dans les formes de connexion, les mécanismes de support de force et les processus de construction. Selon les niveaux de contrainte, les conditions de service et les exigences de conception, les assemblages dans l'ingénierie des structures en acier sont principalement divisés en deux catégories : les assemblages par boulons ordinaires et les assemblages par boulons à haute résistance-. Chaque type de connexion varie considérablement en termes d'exigences de précision, de normes de diamètre de trou, de principes de force-de portance et de scénarios applicables.
1. Connexions de boulons ordinaires
Les boulons ordinaires sont classés en trois niveaux de précision A, B et C en fonction de la précision de fabrication. Les grades A et B sont des boulons raffinés, tandis que le grade C est un boulon brut. Sauf indication contraire, les boulons bruts de catégorie C sont adoptés par défaut pour les connexions conventionnelles dans les structures en acier du bâtiment. En termes de forme et de structure, les boulons ordinaires comprennent les boulons à tête hexagonale, les boulons à double extrémité-, les boulons à tête fraisée et d'autres types.
Les boulons bruts de catégorie C se caractérisent par une faible précision d'usinage et un grand dégagement mural. Ils sont principalement utilisés pour le pré-assemblage d'ateliers de structures en acier, le pré-serrage de composants rivetés, le positionnement et la fixation temporaires avant l'installation formelle de boulons à haute résistance-et la fixation temporaire avant le soudage des nœuds. Lorsqu'ils sont utilisés comme boulons fixes, ils doivent être complètement serrés après l'alignement des composants, avec des mesures anti-desserrage fiables équipées pour empêcher le desserrage et le décalage pendant la construction.
1.1 Boulons raffinés (grade A/B)
Boulons raffinéspossèdent une précision d'usinage élevée, une faible tolérance de vis et un jeu d'assemblage minimal, permettant un ajustement serré entre la tige de vis et le trou de boulon. Ils ont des exigences strictes en matière de précision de réalisation de trous et de précision d'usinage des tiges de vis et doivent être mis en place par un léger tapotement au lieu de coups violents lors de l'installation. Les boulons raffinés conviennent aux connexions structurelles de précision nécessitant un démontage et un assemblage fréquents ou incapables de riveter. Ils sont principalement utilisés dans l’assemblage d’équipements mécaniques et rarement dans la construction de structures en acier.
2. Connexions par boulons à haute-résistance
Selon les modes de conception mécanique, les boulons à haute résistance-pour les structures en acier sont divisés en type à friction-et en type à roulement-. Les deux types sont identiques en termes de matériaux, de spécifications et de propriétés mécaniques, ne différant que par les critères de contrôle du glissement de conception et les mécanismes de jugement des défaillances. En termes de formes structurelles, ils sont classés en gros boulons hexagonaux à haute résistance - et en boulons à haute résistance de type torshear -.
2.1 Friction-Type de connexion par boulon à haute résistance-
Les boulons à friction-à haute résistance-compactent les plaques de connexion grâce à la force de prétension-des boulons et transfèrent les charges externes par frottement statique généré sur la surface de contact des plaques d'acier. Aucun glissement n'est autorisé au niveau du joint de connexion et les boulons ne supportent pas de force de cisaillement. Tout glissement sur la surface de la plaque est considéré comme un échec de connexion. Pour améliorer le coefficient de frottement, la surface de contact des composants en acier peut être traitée par sablage et grenaillage pour former une surface rouillée uniforme, ce qui améliore la résistance au glissement et optimise la disposition des boulons. Le diamètre du trou d'assemblage des boulons à friction-à haute résistance-est de 1,5 mm à 2,0 mm plus grand que le diamètre nominal du boulon.
2.2 Roulement-Type de connexion par boulon à haute résistance-
Les boulons à roulement-à haute résistance-transfèrent les charges en fonction du frottement de la surface de la plaque dans des conditions de travail normales. Lorsque la charge dépasse la capacité portante de friction, un glissement mineur des joints est autorisé et la contrainte est supportée et transférée conjointement par la résistance au cisaillement des tiges de boulons et la pression d'appui des parois des trous de plaque. Ses modes de défaillance sont conformes à ceux des boulons ordinaires, à savoir la rupture par cisaillement des boulons ou la rupture par écrasement des roulements en tôle d'acier. Le diamètre du trou d'assemblage des boulons à haute résistance de type-à roulement-est de 1,0 mm à 1,5 mm plus grand que le diamètre nominal du boulon. Les perceuses CNC et les gabarits de perçage sont prioritaires pour un perçage précis des trous afin de garantir l'exactitude de la position du trou.
Différences fondamentales entre les deux types de boulons à haute résistance : les boulons de type à friction-adoptent un critère de conception sans-glissement avec une marge de sécurité et une stabilité plus élevées, adaptés aux structures soumises à des charges vibratoires, à des charges dynamiques et à des conditions de charge-importantes ; Les boulons de type roulement-permettent un glissement limité et présentent une capacité portante plus élevée, applicable aux structures de charge statique.
2.3 Grand boulon hexagonal à haute résistance-
Un grand ensemble complet de boulons hexagonaux à haute résistance-se compose d'un boulon à haute résistance-, d'un écrou et de deux rondelles.
Avant la construction formelle, des boulons bruts sont utilisés pour la fixation temporaire et l'alignement précis des composants. Après l'étalonnage, les boulons bruts du groupe de boulons sont remplacés par des boulons à haute résistance - séquentiellement du centre vers les deux côtés, suivis d'un serrage initial, d'un serrage répété et d'un serrage final. Une rondelle doit être installée de chaque côté de la tige de boulon lors de l'assemblage.
Normes de couple de construction : Le couple de serrage initial est de 50 % du couple de serrage final ; le couple de serrage répété est égal au couple de serrage final, ce qui élimine les espaces d'assemblage et uniformise la force de prétension-des boulons. La formule de calcul du couple de serrage final : Tc=K×Pc×d. Où : Tc=couple de serrage final (N·m) ; K=coefficient de couple ; Pc=force de prétension de construction-force (kN) ; d=diamètre nominal du boulon (mm). Les clés dynamométriques doivent être étalonnées avant chaque utilisation pour garantir la précision de la construction.
2.4 Assemblage de boulons à haute résistance-de type Torshear
Un type de cisaillement completboulon à haute-résistanceL'ensemble est composé d'un boulon de cisaillement, d'un écrou et d'une rondelle, avec une seule rondelle installée du côté de l'écrou au lieu de rondelles doubles-double face.
La formule de calcul du couple de serrage initial : Tc=0.065×Pc×d. Où : Tc=couple de serrage initial (N·m) ; Pc=force de prétension de construction-force (kN) ; d=diamètre nominal du boulon (mm). Une clé torsadée spéciale est adoptée pour le serrage final, qui est terminé une fois que la queue en fleur de prunier à l'extrémité du boulon est dévissée. Les boulons Torshear offrent une contrôlabilité de qualité de construction élevée, avec une supervision de la qualité axée sur l'inspection et le contrôle complets du processus -.
