EXPÉRIENCES SUR LE CISAILLEMENT DES BARRES EN FER ROND POUR RIVETS

Diamètre du fer, 22mill,3.

A simple portée :

ilre barre

Môme barre

Moyenne de quatre barres Moyenne de six barres. . . .

Résistance par millime carré de section.

Moyenne 40,15

kil.

|lre barre 36,05

2e barre 34,03

3e barre 34,03

4e barre 34,03

5e barre 34,03

A deux portées :

Diamètre du fer, 2in,ill,4.

11re barre

2e barre

Moyenne

La moyenne de ces résultats donne 36kil,69 par millimètre carré pour la charge capable de couper un rivet, un boulon, une cheville de fer. La résistance du fer à la rupture par extension ayant été trouvée de 36 kilogr. à 40 kiîogr. par millimètre carré, l’on voit qu’il y a peu de différence entre ces deux résistances.

D’où l’on a conclu que pour proportionner les rivets ou les boulons à la force des tôles qu’ils doivent unir, il faut que la somme des sections des rivets d’un joint soit égale à l’aire de la tôle conservée entre les trous. Mais cette règle fait abstraction du frottement que produit la rivure et qui augmente considérablement la résistance de l’assemblage.

56. — Expériences de M. Fairbairn. — Ce célèbre ingénieur, à qui la marine anglaise doit la construction des premiers batiments en tôle de fer de grandes dimensions qui aient été faits pour le service de mer, s’était occupé, dès l’année 1838, de recherches comparatives sur la force des tôles et des boulons employés à en réunir les feuilles.

Il a successivement soumis à l’expérience des rivures simples formées par le recouvrement des feuilles à réunir avec un seul rang de riv.ets, des rivures doubles à deux rangs de rivets disposés en quinconce , et des rivures dans lesquelles les feuilles à réunir étaient rapprochées bout à bout sans se recouvrir et assemblées au moyen de rivets par des plaques de recouvrement simples ou doubles, fixées soit par un, soit par deux rangs de rivets (pl. I, fig. 12, 13, 14 et 15).

L’usage des plaques de recouvrement qui forment saillie à l’extérieur n’est pas admissible dans tous les cas où cette saillie gênerait , et en particulier pour les bateaux à vapeur, parce qu’elle augmenterait la résistance qu’ils éprouvent de la part de l’eau; mais lorsqu’il n’y a pas d’inconvénient, l’emploi de semblables plaques, surtout quand elles sont doubles, a l’avantage d’éviter la courbure des feuilles qui se produit avec les rivures simples.

Le défaut que présentent, en [effet, ces rivures simples consiste principalement en ce que les feuilles réunies n’étant pas dans le prolongement l’une de l’autre, elles tendent à s’y mettre par l’effet de la traction , et alors les feuilles elles -mêmes ou les plaques de recouvrement se courbent, la traction sur les rivets devient oblique et les têtes s’arrachent.

Les rivures doubles ou à deux rangées s’opposent à cette flexion, et par suite les joints sont beaucoup plus solides.

L’expérience montre que ces joints présentent la même solidité par unité de section que les feuilles elles-mêmes.

Les résultats des expériences de M. Fairbairn sont résumés dans le tableau suivant :

DES TÔLES par millimètre carré de

section.

DES JOINTS SIMPLES, à un rang de rivets , par millimètre carré de section.

raeanaare

DES JOINTS DOUBLES, à deux rangs de rivets, par millimètre carré de section.

kil.

kil.

kil.

Ce qui montre que les joints faits avec des rivets disposés sur deux rangs présentent autant de résistance qu’une feuille de tôle de même surface que la section faite par les centres des trous.

57. Observations sur V effet du percement des tôles. — Mais il ne faut pas perdre de vue que le percement affaiblit les

EXTENSION

tôles de toute la quantité de métal enlevée ; or, l’expérience ayant montré que les rivets sont aussi forts que la tôle qu’ils traversent , il s’ensuit que pour les joints à simple rivure, il faut, si l’on néglige l’influence du frottement, percer les tôles en laissant autant de plein que de vide, de sorte que si le nombre des rivets est n , le nombre des intervalles restants de la tôle sera n-\- 1; et si le diamètre des boulons est désigné par d , la largeur totale des sections résistantes sera {n + 1 )d , tandis que la largeur de la feuille sera (2 n -|- 1 )d.

Le métal est donc , par la rivure , affaibli dans le rapport ( n — J— \}d n — j— 1

de

ce qui , en ge-

(2».+ l)rf 2» + l ■ 1 2(2» + 1)’

néral, différera peu de 0,50, surtout pour les longs -joints.

Ainsi les rivures simples réduisent la résistance des tôles assemblées à la moitié environ de celle des feuilles ellesmêmes.

Pour les joints à double rivure, en supposant qu’on n’emploie que le même nombre de rivets, en se bornant à en reporter un sur deux d’un rang à l’autre , on voit facilement que le nombre des rivets restant égal à n est' impair, le

rang inférieur qui en conserve le plus en aura (™- ^ + 1,

et que la largeur totale du métal conservée sera

Su — {— 1

Le métal ne sera donc affaibli par le percement que dans le rapport de

{An + 2) 9

ou environ 0,75 pour les longs joints.

58. Influence du frottement. — Lorsque les rivures sont bien faites, le retrait du rivet sur lui-même produit une pression et par suite un frottement considérable , qui en général s’ajoute à la résistance du rivet, parce qu’alors les trous sont exactement remplis. Quelques expériences citées par M. E.

Clark , tendraient à faire estimer le frottement produit par un seul rivet de 21 à 22 millimètres à 5000 ou 6000 kilogr. ; ce qui Ta conduit à conclure que les solides formés avec des tôles ainsi assemblées étaient aussi forts que s’ils étaient d’une seule pièce.

Cette conclusion semble exagérée, mais comme en réalité les charges que l’on fait supporter, d’une manière permanente, aux solides, ne sont qu’une fraction égale à { et trèssouvent de celle qui produirait la rupture des tôles, et, par conséquent, à { ou -J- de celles qui amèneraient l’arrachement des joints à simple rivure, on voit que dans les limites des charges que nous admettons, on peut, quant aux flexions , considérer les solides ainsi formés comme étant d’une seule pièce.

Mais ces observations doivent engager les constructeurs à diminuer la valeur du coefficient pratique R à appliquer au calcul de ces solides en tôle, ainsi qu’on le verra plus loin.

Enfin, nous ajouterons que si les rivets sont longs, il faut avoir soin d’en refroidir le corps en les mettant en place, pour que le retrait et la tension qui en résultent ne soient pas trop considérables, ce qui amènerait F arrachement de la tête ou de la rivure.

59. Expériences de MM. Gouin et Cic. — MM. Gouin et C'% chargés de la reconstruction du pont de Clichy ,, ont fait récemment quelques expériences pour vérifier les résistances données par les auteurs anglais pour les rivets. Les résultats de ces expériences sont consignés dans les comptes rendus des travaux de la Société des ingénieurs civils, séance du 18 juin 1852.

Voici comment on a opéré :

On a fait tourner de petites tringles en fer corroyé, dit cxtra-martelé de Grenelle, à des diamètres de 8, 10, 12 et 16 millimètres. Ces tringles étaient insérées en guise de goupilles dans deux pièces en acier trempé, Tune d’elles plate

EXTENSION

et recouverte par les deux branches de la fourchette par laquelle l’autre se trouvait terminée à son extrémité ; le trou destiné à recevoir la tringle était parfaitement alésé, et, au moyen de poids convenablement placés, en tirait les deux pièces en sens contraires, jusqu’au complet cisaillement des petites tringles. Les poids suspendus, au moment de la rupture, ont été divisés par le nombre de centimètres compris dans les deux surfaces de séparation , et l’on a trouvé les résultats suivants :

Diamètres

Poids produisant

des broches.

la rupture par cent, carré.

g mill.

3270kil, moyenne de 10 expériences

Le même fer, tiré longitudinalement, ne se rompait que sous une charge de 4000 kilogr. par centimètre carré.

Des expériences exécutées avec le même appareil, en introduisant les broches chaudes et en les rivant sur les deux faces extérieures de la fourchette, ont donné, à la place du chiffre de 3183 kilogr. indiqué dans le tableau, celui de 3255 kilogr., dont la différence avec le premier donne en quelque sorte la mesure du surcroît de résistance obtenu par le rapprochement des surfaces.

Résistance du bois à l’extension.

40. Expériences cle AL Rondelet sur la résistance des bois à la rupture par extension. — M. Rondelet a fait sur des tringles de bois de chêne, d’une densité de 861 kilogr. au mètre cube, de différentes longueurs et dimensions, des expériences pour déterminer la résistance à la rupture par extension. Les résultats de ces expériences peuvent se résumer ainsi qu’il suit :