Dans ces quelques lignes, nous essaierons de comprendre comment est divisée la boulonnerie pour la charpenterie métallique, sa conception et les différents types de systèmes présents sur le marché.
La boulonnerie structurelle prend un rôle important suite à l’entrée en vigueur des normes européennes EN 14399, EN 15048, EN 1090-2.
Ces normes définissent les caractéristiques de la boulonnerie pour la charpenterie métallique, par conséquent nous en identifions actuellement deux typologies divisées en fonction du type d’ensemble à réaliser :
- Ensembles de précontrainte (EN 14399), réalisés avec des systèmes HV, HR et HRC
- Ensemble de non précontrainte (EN 15048), dits SB (Structural Bolt).
Les éléments qui iront former les différents ensembles sont essentiellement une vis et un écrou, dans le cas d’ensemble selon EN 15048, et une vis, un écrou et une double rondelle dans le cas d’ensemble selon EN 14399.
Ensembles de précontrainte – EN 14399
En ce qui concerne la boulonnerie avec précontrainte à serrage contrôlé, il faut préférer leur application si la structure ou le joint à réaliser est sollicité principalement par des forces de traction : c’est en effet dans ces cas qu’ils sont les plus efficaces.
Les ensembles de précontrainte prévoient trois typologies différentes : HV, HR et HRC.
Étant donné que les systèmes HV et HR doivent être considérés comme absolument équivalents, le choix de les tenir dans tous les cas séparés est dicté principalement par la « philosophie » différente de rupture en cas de sollicitations. En effet, le système HV (d’origine allemande) prévoit un écrou plus bas de sorte que sollicité par la traction, ce soit justement celui-ci à céder en premier et se casser uniquement par la suite, on aura l’arrachement du filet interne. En revanche le système HR (d’origine française), en plus de prévoir un écrou plus élevé, présente également un filet de la vis plus grand : cette différence entraîne donc une différence dans la cassure du serrage, favorisant un allongement plus grand du boulon et donc la chute de celui-ci. En plus de ces différences, on met également en évidence le fait que les systèmes HV prévoient uniquement des vis de classe 10.9, alors que pour les systèmes HR, elles sont également prévues de classe 8.8.
Nous rappelons que nous sommes en train de parler d’ensembles à serrage contrôlé, donc la précontrainte est appliquée par clé dynamométrique ; ainsi, on obtient un contrôle sur le couple de serrage appliqué à l’ensemble. On introduit donc un facteur important dit facteur k, qui détermine le rendement du couple de serrage en fonction de la précontrainte appliquée. Ce facteur est fondamental pour la tenue du couple, mais dépend de différents facteurs, certains même au contrôle/à la gestion difficile ; en effet, il dépend des forces de frottement qui sont créées entre les différents éléments et qui à leur tour sont influencées par d’autres facteurs : vitesse de serrage, rugosité des surfaces en contact, tolérance de couplage, éventuels traitements thermiques et/ou superficiels appliqués aux éléments, etc. Après cette considération, on comprend comment la boulonnerie à serrage contrôlé est particulièrement sensible même avec des petits changements comme les variations de finition sur celle-ci ; voici pourquoi il faut que l’ensemble soit fourni dans des boîtes scellées avec essai annexe d’ensemble relâché par le producteur même, sans la possibilité d’utiliser des lots différents.
Pour les deux ensembles, le marquage CE ainsi que la marque du producteur est obligatoire, en plus de l’inscription HV ou HR aussi bien sur les vis que les boulons et l’inscription H sur les rondelles.
Le système HRC a été étudié justement pour éliminer les incertitudes dues à l’application sur le couple de serrage correct ; en effet dans cet ensemble, les écrous sont serrés grâce à l’outil spécifique, une visseuse électrique à couples superposées, qui contrôle de manière « scientifique » la précontrainte appliquée.
Cet instrument agit sur le couple de serrage en utilisant un double système de vissage, où le premier agit sur l’écrou en le tournant, alors que le second système s’« occupe » de maintenir immobile la vis en s’accrochant sur la partie qui ressort de celle-ci (queue), étudié avec une résistance de sorte qu’il se casse pendant la deuxième phase de vissage lorsque l’écrou reste immobile et que la vis tourne (dans le sens contraire). Une fois la résistance limite de la queue atteinte, celle-ci se détachera et le serrage final sera ainsi atteint. Dans ce cas, le niveau de précontrainte est défini par le même système de serrage HRC.
La conformité à la norme EN 14399 de détails et d’ensemble est nécessaire et doit être démontrée par deux essais :
- Initial type testing
- Periodical audit
Les deux contrôles sont à la charge du producteur et sont capables de surveiller les caractéristiques dimensionnelles, mécaniques et fonctionnelles des produits.
De plus, chaque produit devra être accompagné de la Déclaration de prestation (DoP) qui doit contenir toutes les caractéristiques demandées par les normes et au moins une prestation attendue du produit.
Ensembles de non précontrainte – EN 15048
En ce qui concerne les systèmes SB, ils diffèrent tout d’abord des précédents puisqu’ils ne requièrent pas un serrage contrôlé ; il suffit donc d’un serrage de type manuel, pour atteindre la condition dite « snug-tight ». Suite à cette condition, il est évident que la précontrainte appliquée est réduite ; il est donc possible d’utiliser des vis de toutes les classes de résistance.
La chose la plus importante est que la condition de « snug-tight » soit atteinte par tous les boulons montés de sorte d’avoir une situation de serrage uniforme.
Il faut particulièrement éviter le sur-serrage, en particulier dans le cas de vis courtes.
La procédure de serrage jusqu’aux conditions de « snug-tight » doit être exécutée en partant des parties les plus rigides de la jonction, en se déplaçant progressivement vers les parties moins rigides.
La vis doit ressortir avec au moins un filet complet de la face non posée de l’écrou.
En plus de cette différence substantielle, concernant la méthodologie de serrage, on remarque la différence d’application entre les deux systèmes en privilégiant le système SB – N 15048 pour les structures sollicitées principalement à la découpe. Même dans ce cas, il faut remettre l’essai d’ensemble écrou-boulon, placer la marque CE sur les produits et la marque du producteur.
Pour les deux normes EN 14399 et EN 15048, il existe des règles précises en ce qui concerne les emballages (comme déjà indiqué ci-dessus). Les cas sont au nombre de deux :
- Emballages uniques contenant écrou + vis pour les systèmes SB et écrou + vis + rondelles pour les systèmes HV, HR et HRC provenant d’un seul lot de chaque pièce.
- Emballages séparés par écrous, vis et rondelles, mais provenant d’un unique lot sur lequel le producteur doit indiquer les caractéristiques de serrage.
La boulonnerie pour charpenterie requiert une attention particulière : il s’agit de produits de haut niveau et il faut faire appel à des partenaires de confiance.
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