Dimensions des boulons
Lorsqu'un boulon relie deux pièces qui tendent à se séparer par glissement, l'effort d'extension auquel il est soumis parle serrage de l'écrou doit développer entre les deux pièces serrées par le boulon un frottement capable de faire équilibre à l'effort qui tend à produire le glissement.
Soit P l'effort de glissement qui agit perpendiculairement à l'axe du boulon, et soit à le coefficient de frottement des deux surfaces en contact; nous devons avoir pour la valeur de l'effort d'extension développé par le serrage de l'écrou F = P : ©.
Dans les ouvrages métalliques y est en général supérieur ;i 0,20 pour des surfaces non-polies ni lubréfiées, mais bien rabotées; il peut atteindre pour des surfaces brutes, telles que des tôles, la valeur 0,50 et même 0,60.
On limite à 4k. par millimètre carré l'effort d'extension que peut supporter un boulon, de manière que le serrage de l'écrou puisse se faire facilement ; le coefficient de frottement de l'écrou sur la vis est de 0,12 environ, les surfaces étant assez polies, mais non graissées ; la pression sur les surfaces en contact pourra donc facilement atteindre 6 k. par millimètre carré.
On peut même dans certains cas, graisser les filets de la vis, pour obtenir le serrage maximum.
Le diamètre d'un boulon se calculera par la formule que nous ne démontrerons pas
d = 0,0008 /fj qui donne au boulon une section telle que le noyau de la partie liletée supporte 3 k. par millimètre carré de section.
Les dimensions adoptées pour le boulon et son écrou, sont les suivantes :
Diamètre du noyau d' = 0,Sd.
Tête. — Diamètre du cercle inscrit D == 1,7 d.
— Hauteur h — 0,15 d.
Ecrou. — Diamètre du cercle circonscrit D' = 2 d.
— Hauteur h' = dou l,2d Les boulons employés en construction ont ordinairement des diamètres compris entre 0m,012 et 0,030. Lorsque le calcul amène à des diamètres plus grands que 0,030, il vaut mieux prendre deux ou trois boulons au lieu d'un.
Lorsque les pièces reliées par des boulons doivent pouvoir prendre, sous l'influence des changements de température, des déplacements dans une direction perpendiculaire à l'axe du boulon, il faut, pour éviter que le boulon soit cisaillé, ovaliser les trous dans la direction du mouvement prévu. Tel est le cas des éclisses de rails.
M. Résal conseille, dans des cas analogues, de régler la tension du boulon en intercalant un ressort entre sa tête et l'une des pièces.
Remarque. — Si un boulon doit résister à la fois à un effort de traction et à un effort de glisement, il faut le calculer en tenant compte de ces deux efforts.
Soit Fj l'effort de traction auquel il est soumis, son diamètre sera donné par la formule
Enfin si un boulon doit supporter un effort de torsion, T étant cet effort appliqué à l'extrémité du rayon du noyau, on le calcule par la formule d = 0,00 j4o <J T .
ASSEMBLAGES EN FER
Si de plus ce boulon doit supporter un effort de traction F, son diamètre sera
527. Dimensions des chevilles. — Dans toutes les constructions dites articulées, on emploie, pour former les articulations, des boulons qui ne travaillent qu'au cisaillement et à la flexion et qu'on peut désigner plus particulièrement sous le nom de chevilles.
Les chevilles s'engagent dans des trous circulaires de même diamètre, dits œils, pratiqués dans les têtes des barres que les chevilles réunissent.
Les barres sont soumises à des efforts d'extension ou de compression dirigés en sens inverse ; il en résulte que la cheville tend à être cisaillée dans la section de contact des barres, en même temps qu'elle est fléchie parce que les efforts égaux et de sens contraire agissant sur les barres sont appliqués dans des sections différentes de la cheville ; la distance de ces sections est égale à la demi-somme des épaisseurs des barres, si celles-ci ont leurs têtes bien en contact (fig. 513).
r , ■ rr
Si L est la largeur de l'une des barres, e son épaisseur, mesurées dans la partie où la barre est prismatique, le diamètre de la cheville se calcule par la formule empirique (lj d = l,9v Le7, pour e = 0,4L elle donne d = L.
Il faut, de plus, vérifier que la pression qui s'exerce entre l'œil de la barre et la cheville ne dépasse pas la résistance de sécurité à l'écrasement ; on doit donc avoir de > Le,
ou
Il en résulte que si e > 0,4L, il faut appliquer la formule (1) ;
Si e<0,4L, il faut prendre d = L. Ces^ formules sont établies en supposant que la cheville est cisaillée suivant une seule section. Si le cisaillement a lieu suivant deux sections, il faut prendre dans la formule au lieu de l'épaisseur e, la moitié seulement, 1/2 e, de cette épaisseur (fig. 514).
Fig. 514
Si une cheville traverse plusieurs barres de dimensions différentes, il faut lui donner le diamètre le plus grand de ceux qu'on trouve en appliquant successivement le calcul précédent aux différentes barres.
La tête de la barre doit avoir la même épaisseur que le
corps de la barre ; on lui donne les dimensions suivantes
(fig. 515) ; si la barre est forgée à la presse hydraulique, le
contour de la tête est concentrique à l'œil, et on donne au
métal l'épaisseur m = — (L -+- d) (fig. I). Si la tête est
forgée au marteau, on réduit l'épaisseur dans le sens per-
pendiculaire à l'axe à m' = — (L -t- d) (fig. II), tandis que
Fig. 515
l'épaisseur dans le sens de la longueur de la barre est
m = — (L -+-(/). Il n'y a aucune raison théorique d'opérer
ainsi ; ces formules sont empiriques.
