BOULON n. m.

Bolt

Organe de fixation de différentes pièces d'un assemblage composé d'une vis et d'un écrou accompagnés ou non d'une rondelle.

Les boulons sont différenciés par :

1- La nuance d'acier

Les qualités des vis, des écrous, des rondelles sont celles définies par les normes ISO suivantes ; pour les vis : ISO 4014, ISO 4016, ISO 7411, ISO 7412 ; pour les écrous: ISO 4032, ISO 4033, ISO 4034, ISO 4775, ISO 7413, ISO 7414 ; pour les rondelles : ISO 7089, ISO 7090, ISO 7091, ISO 7415, ISO 7416 . Ces qualités correspondent à des nuances d'acier différentes définies par les classes, limite d'élasticité et résistance en traction indiquées dans le tableau ci-après, qui provient de l'Eurocode 3.

Valeur de la limite d'élasticité fyb et résistance en traction fub des boulons (en N/mm2)

Classes 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 10.9

fyb 240 320 300 400 480 640 900

fuyb 400 400 500 500 600 800 1000

Dans le cadre de la réglementation française actuelle, les caractéristiques mécaniques et géométriques de la boulonnerie d'usage général sont définies dans la norme NF E 27-005 (oct. 1969). Les contraintes caractéristiques servant à la vérification des boulons normaux sont données dans le tableau suivant qui provient de la norme NF P 22-430.

contrainte caractéristique selon NF P 22-630 (en N/mm2)

Classes 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 10.9

Fyb(red) 240 280 300 340 410 550 670

2- Le mode d'utilisation

On distingue les boulons dits "normaux", les boulons à haute résistance et à serrage contrôlé, et les boulons ajustés. Les boulons dits "normaux" s'utilisent généralement sans rondelle, et sont de classes de qualité 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8, 8.8, 10.9. Les boulons à haute résistance et à serrage contrôlé s'utilisent obligatoirement avec une rondelle et sont de classes de qualité 8.8 et 10.9. Les boulons ajustés sont des boulons pour lesquels le jeu entre la vis et le boulon est inférieur à un

dixième de millimètre ; ces boulons s'utilisent avec une rondelle. Les deux derniers modes d'utilisation sont recommandés lorsque les assemblages boulonnés sont soumis à des sollicitations de fatigue induites par des actions répétées .

3- Le filetage

Le pas du filetage couramment utilisé en boulonnerie de construction métallique correspond à celui dit à "pas gros" de la norme NF E 03-014. Le filetage est à profil triangulaire ISO, et la vis pour la boulonnerie d'usage générale peut être filetée sur tout ou partie de la longueur. Pour les boulons HR à serrage contrôlé, la tige de la vis n'est filetée que sur une partie de la longueur. Dans le cas des boulons normaux, si la partie filetée tombe dans le plan de joint de l'assemblage la résistance au cisaillement du boulon en est diminuée.

4- La préparation des trous

Les trous peuvent être poinçonnés, forés et alésés. Les trous doivent être alésés dans les pièces en traction, d'épaisseur supérieure à 20mm, en acier Fe 360, Fe 430 et d' épaisseur supérieure à 15mm, en acier Fe 510. En France les assemblages par boulons comportent deux classifications de qualité, la classe 1 et la classe 2, cette dernière, la plus exigeante qui est spécifiée par exemple dans le cas des ouvrages d'art, n'accepte le poinçonnage que s'il est suivi d'un alésage.

Serrage dynamométrique

(source Facom, TS1 81)

Les couples de serrage, les efforts de traction et les allongements indiqués ci-dessous sont déterminés au 3/4 de la limite élastique des boulons, pour un coefficient de frottement de 0.12 correspondant à des boulons graissés, de fabrication soignée en tant qu'états de surfaces et conditions géométriques de réalisation. Ces couples de serrage et les charges de traction correspondantes s'appliquent seulement à des boulons montés avec rondelles plates. ne pas les utiliser pour des boulons montés avec rondelle frein (grower, éventail ou autres modèles). Ces couples donnent les valeurs exactes des serrages normaux que l'on peut appliquer à la boulonnerie et peuvent servir de base à la détermination des couples de serrage pratiques, en fonction de la sensibilité des clés dynamométriques utilisées. Pour obtenir les couples de serrage, les efforts de traction et les allongements permettant d'atteindre la limite élastique des boulons, multiplier les chiffres du tableau ci-contre par 1.33.

Nota C - Couple de serrage recommandé en Newton-mètre Nm T - Effort de traction sur le boulon en Newton N

A1 : Allongement de la partie filetée Allongement donné pour une longueur filetée de 100 mm, quel que soit le diamètre du boulon A2 : Allongement moyen de la partie lisse exécutée au diamètre nominal du filetage NF E 27311 Exécution - allongement donné pour une longueur filetée de 100 mm, quel que soit le diamètre du boulon Allongement donné pour une longueur de partie lisse de 100 mm, quel que soit le diamètre du boulon A3 : Allongement moyen de la partie lisse exécutée au diamètre à flanc de filet NF E 27311 Exécution - allongement donné pour une longueur filetée de 100 mm, quel que soit le diamètre du boulon

Allongement donné pour une longueur de partie lisse de 100 mm, quel que soit le diamètre du boulon

CLASSEMENTDEQUALITEPOURBOULONSACIERNFE27005

3.6R340-Re200

4.6R400-Re240

4-8R400-Re320

5-6R500-Re300

5-8R500-Re400

6-6R600-Re360

diam pas clé C T C T C T C T C T C T

1.6 35 3.2 0.049 172 0.059 206 0.088 275 0.078 255 0.11 343 0.098 304

2 40 4 0.108 284 0.128 343 0.177 461 0.157 432 0.22 569 0.196 510

2.5 45 5 0.206 491 0.245 589 0.324 785 0.304 736 0.41 981 0.373 883

3 50 5.5 0.373 706 0.451 853 0.598 1138 0.569 1059 0.76 1422 0.677 1275

3.5 60 6 0.589 961 0.706 1158 0.942 1550 0.883 1452 1.18 1933 0.98 1736

4 70 7 0.912 1285 1.08 1550 1.47 2070 1.37 1922 1.77 2580 1.57 2325

5 80 8 1.77 2090 2.06 2502 2.84 3345 2.65 3100 3.53 4179 3.14 3757

6 100 10 3.04 2953 3.63 3541 4.91 4728 4.51 4424 6.08 5906 5.49 5317

7 100 11 4.9 4247 5.89 5101 7.95 6798 7.36 6377 9.91 8505 8.93 7652

8 125 13 7.26 5376 8.73 6455 11.58 8613 10.89 8074 14.52 10762 13.05 9682

9 125 16 10.99 7073 12.75 8505 17.66 11321 16.48 10614 21.58 11213 19.82 12743

10 150 17 14.62 8515 16.68 10222 22.56 13626 21.58 12782 28.45 17040 25.51 15333

11 150 18 19.62 10605 23.54 12724 31.39 16971 29.43 15902 39.24 21209 35.32 19090

12 175 19 24.52 12380 29.43 14852 39.24 19806 37.28 18570 49.05 24760 45 22720

14 200 22 29.24 16922 47.09 20307 62.78 27076 58.86 25378 78.48 33845 70.63 30460

16 200 24 58.86 23112 71.61 27733 95.16 36984 89.27 34669 120 46225 108 41604

18 250 27 81.42 28263 98.1 33913 128 45224 122 42399 163 46525 147 50875

20 250 30 118 36052 140 43262 186 57683 177 54073 235 72104 210 64893

22 250 32 157 44567 186 53484 250 71319 235 66855 314 89143 281 80226

24 300 36 201 51924 241 62313 324 83091 301 77891 402 103858 363 93470

27 300 41 294 67434 353 80923 471 107900 441 101151 589 134878 530 121389

30 350 46 368 82767 441 99326 589 132435 549 124155 736 165544 657 148984

33 350 50 540 102387 647 122860 863 163817 804 153576 1079 204774 971 184218

36 400 55 701 120163 839 144187 1188 192256 1050 180239 1403 240325 1266 216291

39 400 60 903 143471 1079 172166 1442 229554 1344 215201 1805 286943 1628 258248

42 450 65 1118 164926 1334 197907 1785 263879 1678 247389 2237 329851 2011 296860

46 450 70 1393 191893 1668 230270 2227 307033 2090 284845 2789 382797 2502 345410

48 500 75 1687 216328 2011 259710 2688 346283 2521 324642 3365 432856 3031 389565

52 500 80 2158 258111 2580 309741 3443 412981 3227 387171 4307 516232 3875 464602

C T C T C T C T C T C T

Allongementpour

100mm

A1 0.07 0.09 0.12 0.11 0.15 0.13

A2 0.05 0.07 0.09 0.08 0.11 0.10

A3 0.07 0.08 0.11 0.10 0.14 0.12

CLASSEMENT DE QUALITE POUR BOULONS ACIER NFE 27005

6-8R 600 - Re 480

6-9R 600 - Re 540

8-8R 800 - Re 640

10-9R 1000 - Re 900

12-9R 1200 - Re 1080

14-9R 1400 - Re 1200

diam pas clé C T C T C T C T C T C T

1.6 35 3.2 0.128 412 0.147 461 0.177 549 0.284 765 0.294 922 0.29 1 072

2 40 4 0.265 687 0.294 775 0.353 922 0.49 1 295 0.589 1 550 0.69 1 815

2.5 45 5 0.491 1 177 0.559 1 324 0.657 1 570 0.932 2 207 1.08 2 649 1.28 3 090

3 50 5.5 0.903 1 707 0.981 1 913 1.18 2 276 1.67 3 198 1.96 3 836 2.35 4 473

3.5 60 6 1.037 2 325 1.57 2 609 1.86 3 100 2.65 4 356 3.14 5 229 3.63 6 102

4 70 7 2.16 3 100 2.45 3 492 2.94 4 140 4.12 5 817 4.91 6 985 5.79 8 142

5 80 8 4.22 5 013 4.71 5 641 5.59 6 690 7.95 9 408 9.52 11 282 11.18 13 165

6 100 10 7.26 7 093 8.24 7 976 9.71 9 457 13.73 13 293 16.48 15 951 19.23 18 610

7 100 11 11.87 10 202 13.34 11 478 15.89 13 606 22.27 19 139 26.49 22 965 30.41 26 801

8 125 13 17.48 12 910 19.62 14 529 23.25 17 217 32.37 24 221 39.24 29 067 45.13 33 903

9 125 16 26.49 16 991 29.43 19 110 35.32 22 651 49.05 31 863 58.86 38 230 68.67 44 606

10 150 17 34.34 20 444 39.24 23 004 46.11 27 262 65.73 38 347 78.48 46 009 92.21 53 680

11 150 18 47.09 25 447 53.96 28 635 63.77 33 933 89.27 47 726 108 57 271 128 66 816

12 175 19 58.86 29 714 66.71 33 432 79.46 39 613 112 55 721 134 66 875 157 78 019

14 200 22 94.18 40 613 108 45 685 128 54 151 178 76 145 216 91 380 245 106 605

16 200 24 143 55 466 162 62 401 191 73 958 270 104 015 324 124 813 378 145 620

18 250 27 196 67 826 216 76 312 260 90 448 367 127 187 441 152 624 510 178 061

20 250 30 285 86 524 314 97 335 373 115 366 520 162 228 628 194 679 736 227 121

22 250 32 373 106 968 422 120 339 500 142 628 706 200 565 844 240 688 981 280 801

24 300 36 481 124 626 540 140 205 647 166 172 903 233 674 1 089 280 419 1 265 327 154

27 300 41 706 161 855 795 182 083 942 215 800 1 324 303 472 1 589 364 167 1 854 424 861

30 350 46 883 198 653 991 223 482 1 177 264 870 1 658 372 466 1 982 446 963 2 315 521 460

33 350 50 1 295 245 721 1 452 276 446 1 727 327 634 2 423 460 736 2 914 552 882 3 394 645 037

36 400 55 1 678 288 385 1 884 324 436 2 237 384 513 3 149 540 727 3 777 648 873 4 405 771 680

39 400 60 2 158 344 331 2 433 387 367 2 884 459 108 4 052 645 616 4 866 774 745 5 680 903 864

42 450 65 2 688 395 814 3 021 445 296 3 571 527 758 5 033 742 166 6 033 890 591 7 044 1 039 026

46 450 70 3 345 460 550 3 457 518 125 4 454 514 067 6 259 863 535 7 514 1 036 250 8 770 1 208 955

48 500 75 4 042 519 430 4 552 584 352 5 386 692 566 7 573 973 927 9 084 1 168 714 10 605 1 363 492

52 500 80 5 160 619 472 5 808 696 912 6 887 825 973 9 682 1 161 524 11 625 1 393 824 13 557 1 626 125

C T C T C T C T C T C T

Allongementpour

100 mm

A1 0.28 0.20 0.24 0.34 0.40 0.47

A2 0.13 0.15 0.18 0.25 0.30 0.35

A3 0.16 0.18 0.22 0.31 0.37 0.43

CLASSEMENT DE QUALITE POUR BOULONS ACIER NF A 35577 - INOX

Z6C13R 600 - Re 228

Z8C17R 600 - Re 250

Z2CN1810Z2CN1812

R 630 - Re 180

Z6CN1808Z2CND1713

R 630 - Re 190

Z8CND1711R 650 - Re 200

diam pas clé C T C T C T C T C T

1.6 35 3.2 0.059 186 0.069 216 0.049 157 0.049 157 0.049 168

2 40 4 0.118 324 0.137 363 0.098 265 0.098 265 0.118 284

2.5 45 5 0.226 549 0.255 618 0.186 461 0.196 461 0.206 481

3 50 5.5 0.422 804 0.481 893 0.333 677 0.353 677 0.373 706

3.5 60 6 0.667 1 089 0.746 1 226 0.53 922 0.559 922 0.589 961

4 70 7 0.981 1 462 1.08 1 638 0.824 1 226 0.873 1 226 0.912 1 285

5 80 8 1.96 2 364 2.16 2 639 1.57 1 991 1.67 1 991 1.77 2 090

6 100 10 3.43 3 345 3.83 3 643 2.75 2 815 2.84 2 815 3.04 2 953

7 100 11 5.59 4 817 6.28 5 386 4.41 4 052 4.71 4 052 4.91 4 248

8 125 13 8.24 6 092 9.22 6 818 6.47 5 131 6.87 5 131 7.26 5 376

9 125 16 12.46 8 025 13.93 8 966 9.81 6 749 10.5 6 749 10.99 7 073

10 150 17 16.58 9 653 18.54 10 791 12.75 8 123 13.73 8 123 14.72 8 515

11 150 18 22.56 12 017 24.53 13 430 17.66 10 104 19.62 10 104 19.62 10 605

12 175 19 27.47 14 028 31.39 15 686 22.56 11 801 23.54 11 801 24.53 12 380

14 200 22 44.15 19 179 50.03 21 435 35.32 16 128 37.28 16 128 39.24 16 922

16 200 24 67.69 26 193 75.54 29 273 53.96 22 033 56.9 22 033 59.84 23 112

18 250 27 92.21 32 030 103 35 797 73.58 26 938 77.5 26 938 81.42 28 263

20 250 30 132 40 859 147 45 666 105 34 364 112 34 364 118 36 052

22 250 32 177 50 512 196 56 457 140 42 487 149 42 487 157 44 567

24 300 36 228 58 850 255 65 776 181 49 501 191 49 501 201 51 924

27 300 41 334 76 430 373 85 416 265 64 285 280 64 285 294 67 434

30 350 46 417 93 803 466 104 839 334 78 902 353 78 902 368 82 767

33 350 50 608 116 033 682 129 688 486 97 600 515 97 600 540 102 387

36 400 55 790 136 182 888 155 202 628 114 551 667 114 551 701 120 163

39 400 60 1 020 162 601 1 138 181 730 814 136 771 858 136 771 903 143 471

42 450 65 1 265 186 910 1 413 208 904 1 001 157 225 1 059 157 225 1 118 164 926

46 450 70 1 579 217 478 1 756 243 062 1 256 182 937 1 324 182 937 1 393 191 893

48 500 75 1 903 245 279 2 139 274 140 1 521 206 324 1 609 206 324 1 687 216 428

52 500 80 2 443 292 524 2 727 326 938 1 933 246 064 2 050 246 064 2 158 258 111

C T C T C T C T C T

Allongementpour

100 mm

A1 0.08 0.09 0.06 0.07 0.07

A2 0.08 0.07 0.05 0.05 0.06

A3 0.08 0.08 0.06 0.06 0.07

ARCAP LAITONALLIAGE

D'ALUMINIUM

APIR650-Re600

APIDR600-Re500

U361/4durmatricé

R350-Re200

UZ39Pb2décolleté

R500-Re250

UZ39Pb2décolleté

R450-Re200

UZ39Pb2décolleté

R400-380-Re180

AU4GR400-Re240

diam pas clé C T C T C T C T C T C T C T

1.6 35 3.2 0.157 510 0.137 422 0.049 167 0.069 216

2 40 4 0.324 863 0.275 716 0.108 284 0.137 365 0.128 343

2.5 45 5 0.618 1462 0.51 1216 0.206 481 0.255 618 0.245 579

3 50 5.5 1.08 2129 0.941 1776 0.373 706 0.481 893 0.451 844

3.5 60 6 1.77 2904 1.47 2413 0.589 961 0.746 1226 0.706 1158

4 70 7 2.75 3875 2.26 3227 0.912 1285 1.08 1638 1.08 1550

5 80 8 5.3 6269 4.41 5219 1.77 2090 2.16 2369 2.06 2502

6 100 10 9.12 8858 7.65 7387 3.04 2953 3.83 3738 3.63 3541

7 100 11 14.72 12753 12.36 10634 4.91 4248 6.28 5386 5.89 5101

8 125 13 21.58 16147 18.15 13450 7.26 5376 7.26 5376 8.73 6455

9 125 16 32.37 21239 27.47 17697 10.99 7073 11 7073 13.24 8495

10 150 17 44.15 25555 36.3 21298 14.62 8515 14.62 8515 17.56 10222

11 150 18 59.84 31814 50.03 26516 19.91 10605 19.91 10605 24.53 12724

12 175 19 74.56 37150 61.8 30960 24.53 12380 24.53 12380 29.43 14852

14 200 22 118 50767 99.08 42301 39.24 16922 39.24 16922 47.08 20307

16 200 24 181 69337 150 57781 59.84 23112 53.96 20797 71.61 27733

18 250 27 245 84788 203 70661 81.42 28263 73.58 25437 98.1 33913

20 250 30 353 108155 292 90124 118 36052 105 32442 140 43262

22 250 32 471 133710 390 111422 157 44567 140 40113 187 53484

24 300 36 603 155783 500 129816 201 51924 181 46735 241 62313

27 300 41 883 202312 736 168595 294 67434 265 40694 353 80923

30 350 46 1104 248311 922 206922 368 82767 331 74487 441 99326

33 350 50 540 102387 486 92145 647 122860

36 400 55 701 120163 633 108145 839 144187

39 400 60 903 143471 814 129119 1079 172166

42 450 65 1118 164926 1001 148425 1334 197907

46 450 70 1393 191893 1256 172705 1658 230270

48 500 75 1687 216428 1521 194778 2011 259710

52 500 80 2158 258111 1933 232301 2580 309731

C T C T C T C T C T C T C T

Allongement A1 0.27 0.19 0.12 0.16 0.12 0.11 0.24

pour100mm

A2 - 0.14 0.09 0.12 0.09 0.08 0.18

A3 0.25 - 0.11 0.14 0.11 0.10 0.22

Utilisation du tableau pour calculer l'effort de traction et l'allongement d'un boulon soumis à un couple de serrage donné

1) Efforts de traction

Ces efforts pour un diamètre de boulon donné sont proportionnels aux couples de serrage quelle que soit la nature de la boulonnerie. Une simple règle de trois peut nous donner leur valeur en fonction du couple à partir des chiffres du tableau correspondants au diamètre du boulon et à une classe de qualité suffisante pour éviter un taux de fatigue excessif.

Exemple: Boulon diamètre 12 ISO qualité 6,6 Le tableau donne pour 45 N.m un effort de traction de 22 720 N. Le taux de fatigue correspondant est égal aux 3/4 de la limite élastique, soit pour Re = 360 : 360 x 3/4 = 270 N/mm2 Pour un couple de 25 N.m l'effort de traction serait : 22 720 x 25 / 45 = 12 620 N, Le taux de fatigue serait de 270 x 12 620 / 22 720 = 150 N/mm2 ou 270 x 25 / 45 = 150 N/mm2

Inversement le couple provoquant une traction de 13 000 N serait de 45 x 13 000 / 22 720 = 258 N.m Le taux de fatigue serait de 270 x 13 000 / 22 120 = 154 N/mm2 ou 270 x 25.8 / 45 = 154 N/mm2

2) Allongement

Les allongements sont proportionnels d'une part aux couples de serrage (les allongements varient selon la qualité de l'acier et selon la section du boulon, c'est pourquoi les allongements indiqués ci-dessus sont différents selon que la partie est filetée ou lisse, décolletée ou roulée), d'autre part, aux longueurs de boulon (les valeurs indiquées ci-dessus sont données pour 100 mm).

Pour connaître l'allongement d'un boulon en valeur absolue, il suffit d'effectuer deux règles de trois successives pour la partie filetée et pour la partie lisse et d'additionner les valeurs obtenues.

Exemple Boulon diamètre 12 ISO, acier dur non traité

Longueur de la partie lisse sous tête l = 30 mm

Longueur de la partie filetée utile f = 25 mm

A - Allongement de la partie filetée Le tableau donne 45 N.m et pour 100 mm de partie filetée un allongement de 0.13 (ligne A1).

Pour un couple de 30 N.m et pour 100 mm de partie filetée, l'allongement serait : 0.13 x 30 / 45 = 0.086 mm

Pour un couple de 30 N.m et pour 25 mm de partie filetée, l'allongement serait : 0.086 x 25 / 100 = 0.021 mm

B - Allongement de la partie lisse a) exécutée au diamètre nominal de filetage (ligne A2). Le tableau donne 45 N.m et pour 100 mm de partie lisse un allongement de 0.10. Pour un couple de 30 N.m et pour 100 mm de partie lisse, l'allongement serait : 0.10 x 30 / 45 = 0.066 mm Pour un couple de 30 N.m et pour 30 mm de partie lisse, l'allongement serait : 0.066 x 30 / 100 = 0.020 mm b) exécutée au diamètre à flancs de filets (ligne A3). Le tableau donne 45 N.m et pour 100 mm de partie lisse un allongement de 0.12. Pour un couple de 30 N.m et pour 100 mm de partie lisse, l'allongement serait : 0.12 x 30 / 45 = 0.080 mm Pour un couple de 30 N.m et pour 30 mm de partie lisse, l'allongement serait : 0.080 x 30 / 100 = 0.024 mm

C - Allongement total a) boulon dont la partie lisse est exécutée au diamètre nominal de filetage. Pour un couple de serrage de 30 N.m, le boulon diamètre 12 ISO, acier dur non traité, l = 30 mm, f = 25 mm aurait un allongement de : 0.021 + 0.020 = 0.041 mm b) boulon dont la partie lisse est exécutée au diamètre à flancs de filets

Pour un couple de serrage de 30 N.m, le boulon diamètre 12 ISO, acier dur non traité, l = 30 mm, f = 25 mm

aurait un allongement de : 0.021 + 0.024 = 0.045 mm