(Dernière mise à jour le : 21 février 2023)

Caractéristiques et avantages des assemblages entièrement boulonnés

L'assemblage par boulon complet, comme son nom l'indique, signifie que les principales pièces soumises à des contraintes dans l'assemblage ne sont que des boulons. Les connexions telles que les pieds de colonne, les poutres primaires et secondaires, les poutres-colonnes, les supports, etc. dans la structure en acier peuvent être entièrement boulonnées.

Bien que la connexion par boulon complet augmente le coût, elle présente également de nombreux avantages.

Exigences réduites pour les conditions d'installation sur site

Pendant la construction de la connexion par boulon, les travailleurs n'ont besoin que de simples outils d'installation pour terminer. La connexion de soudage traditionnelle nécessite l'utilisation d'équipements de soudage et d'équipements électriques spéciaux, et la dépendance à l'équipement sera plus forte. Les exigences de fonctionnement pour la connexion par boulon seront plus souples. Par exemple, la construction de boulons peut être réalisée à des températures supérieures à -10°C, tandis que la construction de soudage nécessite un préchauffage des pièces connectées lorsque la température est basse. Bien sûr, pour les unités de construction, la plus grande différence réside dans les besoins en personnel. Pendant les opérations de soudage, le personnel de construction doit avoir des compétences professionnelles et réussir l'examen de technologie de sécurité et détenir un certificat avant de pouvoir travailler, mais il n'y a pas d'exigence correspondante pour le personnel de construction de boulons.

Qualité de connexion contrôlable

Le soudage sur site est un projet caché et sa qualité est fortement affectée par divers facteurs, tels que la température ambiante, la position de soudage, le niveau de soudage, etc. Par conséquent, des inspections de qualité correspondantes sont nécessaires pour les soudures avec des exigences élevées pour garantir la résistance. Les indicateurs techniques de la connexion par boulon sont relativement simples et il existe des outils et des mesures spéciaux pour assurer la fiabilité de la connexion. Par conséquent, du point de vue de la qualité de la connexion, la qualité des boulons est plus stable et ne nécessite pas trop de protections supplémentaires.

Protection de l'environnement et faible émission de carbone

Le soudage produira inévitablement une pollution lumineuse et une pollution gazeuse correspondantes sur le site, mais le processus de boulonnage n'aura pas ce problème. Pour l'industrie de la construction, les émissions de carbone pendant la phase de construction sont un nœud clé. Lorsqu'une connexion boulonnée complète est adoptée, tous les travaux de soudage peuvent être transférés à l'usine de composants et les émissions de carbone peuvent être réduites grâce à des moyens techniques, qui seront plus contrôlables que les opérations de soudage sur site.

Facile à démonter plus tard

Par rapport à la structure en béton, la plus grande caractéristique de la structure en acier est que la structure a une certaine détachabilité. Lorsque la connexion par boulon est pleinement utilisée, la détachabilité de la structure est meilleure et les composants ne peuvent être séparés qu'en retirant les boulons de connexion. Cette caractéristique peut facilement réaliser l'ajustement fonctionnel de la structure locale.

Conception et conditions techniques des assemblages entièrement boulonnés

Méthode de calcul de la capacité portante du groupe de boulons

Les groupes de boulons peuvent être divisés en deux types en fonction de leurs caractéristiques de contrainte.

L'un est cisaillé pour le boulon.

Tout d'abord, on suppose que le centre de rotation du groupe de boulons est à son centre géométrique, puis la rangée de boulons la plus à l'extérieur atteint la limite supérieure de sa capacité portante en cisaillement comme limite. En supposant que la force de cisaillement des boulons restants sur le côté intérieur a une relation linéaire avec la distance du centre de rotation, les moments de tous les boulons sont additionnés pour obtenir la capacité de flexion du groupe de boulons.

On peut voir à partir de la formule que la capacité portante en flexion du groupe de boulons a une grande relation avec sa taille de disposition géométrique. Lorsque la taille de la disposition géométrique augmente, la capacité portante en flexion augmente également en conséquence.

L'autre est la tension des boulons.

Tout d'abord, le centre de rotation d'un groupe de boulons doit également être supposé. Généralement, on peut supposer que le centre géométrique du groupe de boulons ou la position où des charnières en plastique peuvent se produire dans la plaque d'extrémité de connexion (comme le centre de la semelle inférieure de la poutre de connexion). De même, la capacité portante en traction de la rangée de boulons la plus à l'extérieur est prise comme limite. En supposant que la force de traction des boulons restants sur le côté intérieur a une relation linéaire avec la distance du centre de rotation, les moments de tous les boulons sont additionnés pour obtenir la capacité de flexion du groupe de boulons.

Comme dans le cas du cisaillement ci-dessus, la capacité de flexion du groupe de boulons a également beaucoup à voir avec la disposition géométrique. Et on peut voir que si l'on suppose que l'axe neutre est au centre géométrique, la moitié des boulons sont en fait sous compression, et les boulons réels ne peuvent pas être comprimés, donc cette partie de la force est supportée par la plaque d'extrémité.

Traitement spécial en connexion faisceau court

L'assemblage de poutres courtes est une forme spéciale d'assemblage par boulon complet, car une poutre courte doit être installée à l'avance sur les composants connectés, puis la poutre et les composants connectés sont reliés par un épissage complet des poutres et des poutres. Lors de la conception de cette connexion, les détails suivants doivent être pris en compte.

Hypothèse de force égale

Dans la connexion d'épissage, la chose la plus importante à laquelle il faut prêter attention est l'hypothèse d'une force égale. Différent de la connexion de bord de colonne, la connexion d'épissure adopte directement la capacité portante du composant, c'est-à-dire qu'elle est aussi solide que le composant. Pourquoi ne pas utiliser directement l'effort interne d'extrémité du composant ? D'une part, du fait que les positions de raccordement ne sont pas aux extrémités, il est difficile d'obtenir l'effort interne réel ; d'autre part, considérant que la description du composant dans la conception réelle est que la rigidité est continue, si la rigidité de l'épissure est affaiblie, elle ne répond pas aux prémisses de conception.

Étant donné que la conception à résistance égale utilise en fait la capacité portante du composant comme limite supérieure de conception, la première chose à déterminer est que la capacité portante ici doit utiliser la capacité portante de la section du composant ; la deuxième chose à déterminer est la taille de la capacité portante. Compte tenu des exigences de conception de l'assemblage, la capacité portante de la section ne prend que M et V. La poutre est principalement soumise à la flexion, de sorte que l'effort interne de résistance égale ici peut prendre le moment de flexion maximal Wf, et l'effort tranchant correspondant doit être le cisaillement force correspondant à ce moment de flexion. Étant donné que la force de cisaillement à ce moment est liée à la charge verticale et à la portée de la poutre, il n'est pas pratique de l'utiliser directement, elle peut donc être simplifiée et considérée comme 1/2 de la capacité de cisaillement de la section. (Il est trop conservateur de prendre la capacité portante en cisaillement en fonction de la section complète, et ce n'est pas nécessaire).

Coefficient de transfert du moment de flexion

Lorsque la plaque de raccordement de la semelle est trop longue, compte tenu de l'hystérésis de transmission de l'effort tranchant, le moment de flexion réel transmis à l'âme sera inférieur à la valeur attribuée par calcul. Par conséquent, un paramètre doit être ajusté à ce moment pour augmenter de manière appropriée le moment de flexion supporté par la semelle et réduire le moment de flexion supporté par l'âme. La valeur de ce paramètre est également donnée une valeur suggérée de 0,4 dans les supports de formation au code sismique, et il est généralement suffisant de conserver cette valeur pour la conception.

Principes et méthodes de calcul de la capacité portante ultime

Lorsque la structure a des exigences de construction sismiques, la capacité portante ultime des nœuds de connexion de la structure en acier doit être vérifiée. Mais il y a une chose qui mérite notre attention, c'est le but de vérifier la capacité portante ultime de la connexion. Le but du contrôle de la capacité portante ultime est de rendre la capacité portante ultime des joints supérieure au moment de flexion plastique des poutres connectées. L'effet ultime du contrôle de cette capacité portante sera que la poutre cède avant les nœuds, c'est-à-dire que la charnière plastique se déplace vers l'extérieur, assurant ainsi la sécurité des éléments verticaux.

Problèmes existants et plans d'amélioration

L'aménagement du sol est difficile

Lorsque l'assemblage boulonné complet sous forme de poutres courtes est utilisé, étant donné que la semelle doit avoir une plaque de raccordement, le problème de l'inégalité de la semelle supérieure se posera, ce qui complique la disposition du tablier de plancher. Ainsi, dans certains projets, afin d'éviter ce problème, la connexion de la plaque d'extrémité près du côté du poteau sera utilisée.

Exigences plus élevées pour l'approfondissement et le traitement

Le boulon lui-même est une attache et doit traverser au moins deux parties avec un trou de boulon au milieu. Lorsque le nombre de boulons est important, tous les trous de boulons doivent être alignés avec précision. Cependant, dans l'ingénierie réelle, en raison d'un approfondissement ou d'une précision d'usinage insuffisante, il peut y avoir un désalignement des trous de boulons entre les pièces associées, entraînant des difficultés de construction. Afin de résoudre rapidement ce type de problème, le personnel de construction sur site choisit souvent de déformer de force les pièces pour répondre aux conditions d'installation ou d'abandonner directement l'installation de certains boulons, ce qui entraînera de graves risques pour la sécurité.

À la fin

En général, les avantages de l'utilisation de boulons pleins pour les assemblages de structures en acier l'emportent sur les inconvénients. TorcStark a de nombreuses années d'expérience dans la résolution de boulons. Spécialement pour la connexion de tous les boulons dans les structures en acier. Et nous avons développé de nombreux outils hydrauliques pour assemblage boulonné, y compris clés hydrauliques, tendeurs hydrauliques et ainsi de suite.
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