Plugs, screws and anchors MORE CHARPENTE THAN …

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EN 14399-4/6

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Plugs, screws and anchors

Pluggen, schroeven en ankers

Bouchons, vis et chevilles

Stecker, Schrauben und Anker

CHARPENTE METALLIQUE

Garnitures HV: documentation technique

Introduction

La publication des normes de boulonnerie précontrainte pour la construction métallique (EN 14399) ainsi que les normes d’exécution des structures en acier (Eurocode 3 EN 1090-1 et 2) a profondément modifié l’utilisation des produits de boulonnerie en construction métallique.

Les normes de produits harmonisées (soit publiées au Journal Officiel de la Communauté Européenne) ont rendu le marquage « CE » obligatoire et d’ap-plication réglementaire pour les différents types de boulonnerie de construc-tion métallique.

Les notes de calcul des structures doivent être réalisées suivant les Eurocodes conformément à l’Annexe A de l’EN 1090-1.

La commercialisation de boulonnerie de construction métallique non « CE » est illégale sur l’ensemble du marché de la communauté européenne. Le marquage européen est une autorisation de libre circulation des produits dans l’espace économique européen.

La désignation HV s’applique à la boulonnerie précontrainte à haute résistance (classe 10.9). Le « H » signifie haute résistance. Le « V » vient de l’allemand « vorgespannt » et indique qu’il s’agit d’un boulon mis en place par des procédés standardisés permettant d’obtenir une précontrainte définie.

Quand les assemblages ne sont pas calculés en intégrant le facteur de glisse-ment, une précontrainte n’est pas nécessaire. Toutefois, il est usuel et perti-nent de précontraindre les assemblages afin de réduire le jeu, d’augmenter la résistance aux sollicitations dynamiques et de limiter la déformation de l’en-semble de la construction.

Les garnitures HV PGB galvanisées à chaud selon EN 10684 sur une épaisseur de 50 microns minimum présentent une excellente résistance contre la cor-rosion. Une protection contre la corrosion est ainsi obtenue pour de longues années, même dans une atmosphère agressive.

La norme EN 14399 a été élaborée pour les éléments d’assemblage précontraints à haute résistance. Les parties 1 et 2 de cette norme décrivent les exigences et la démarche d’obtention du marquage « CE ». Les vis, écrous et rondelles qui composent les garnitures HV se retrouvent dans les parties 4 et 6 de cette norme. Dans le respect de la norme européenne, les écrous HV sont toujours traités à l’aide d’un lubrifiant spécial au sulfure de molybdène donnant cette teinte noire caractéristique. Les garnitures HV sont composées des éléments suivants :

• 1 vis à tête hexagonale HV 10.9, galvanisée à chaud, conforme à la norme EN 14399–4• 1 écrou six pans HV 10, galvanisé à chaud, conforme à la norme EN 14399–4• 2 rondelles HV 300–370 HV, galvanisées à chaud, conforme à la norme EN 14399–6

Les garnitures HV sont d’une importance primordiale dans le domaine de la construction métallique (halls, ponts, éoli-ennes, pylônes, etc.).

En l’absence d’indication spécifique, les garnitures HV répondent à la classe K1.

Identification

Afin de permettre l’identification claire des garnitures HV, chaque élément porte un marquage permettant d’identifier le produit et limiter les risques d’erreur. De plus, l’indication du numéro de lot de fabrication garantit la traçabilité avant et après le montage. Le marquage doit donc toujours rester visible. Lors du montage des rondelles et des écrous, il faut donc veiller à ce que la face portant le marquage soit orientée vers l’extérieur.

• Désignation HV• Classe de résistance 10.9• Sigle du fabricant « PGB »• Identification du lot (par ex. 15)

• Désignation « HV »• Classe de résistance « 10Z »• Sigle du fabricant « PGB »• Identification du lot (par ex. 15)

• Désignation « H »• Sigle du fabricant « PGB »• Identification du lot (par ex. 15)

Assortiment standard HV

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Vis HV 10.9, EN 14399-4 Ecrou HV |10|, EN 14399-4 Rondelle HV, EN 14399-6

M12 x 30 – 120 M12 M12

M16 x 35 – 150 M16 M16

M20 x 50 – 170 M20 M20

M24 x 55 – 160 M24 M24

M27 x 60 – 160 M27 M27

M30 x 80 – 180 M30 M30

M36 x 90 – 200 M36 M36

Les vis, écrous et rondelles sont vendus séparément

Vis HV tête hexagonale - 10.9 – Galvanisée à chaud – EN 14399-4

Ecrou HV – classe |10| – Galvanisé à chaud + lubrifiant (MoS2) noir – EN 14399-4

Rondelle HV – 300-370 hv – Galvanisée à chaud – EN 14399-6

S k l

b

M

PGB

10.9

HV

XX

HV

S m

MPGB

HV

Sd2

d1

Filetage M12 M16 M20 M24 M27 M30 M36

Ouverture de clé (S) 22 27 32 41 46 50 60

Pas de vis (P) 1,75 2,0 2,5 3,0 3,0 3,5 4,0

Hauteur de tête (k) 8 10 13 15 17 19 23

Longueur filetée (b) 23 28 33 39 41 44 52


Ouverture de clé (S) 22 27 32 41 46 50 60

Hauteur (m) 10 13 16 19 22 24 29


Intérieur (d1) 13 17 21 25 28 31 37

Extérieur (d2) 24 30 37 44 50 56 66

Hauteur (h) 3 4 4 4 5 5 6

Choix de la longueur en fonction de la capacité de serrage

Remarques importantes concernant la capacité de serrage

La longueur filetée des vis HV étant relativement courte, une importance particulière doit être accordée au choix de la longueur selon la capacité de serrage. En cas d’utilisation d’une garniture HV trop longue, la tige (partie non filetée) de la vis risque de dépasser l’épaisseur du paquet, empêchant ainsi d’y appliquer la force de précontrainte requise. A l’inverse, dans le cas d’une garniture trop courte, la longueur de filetage disponible est insuffisante pour reprendre efficacement la force de précontrainte.

De ce fait, les conditions suivantes doivent être remplies:

(lgmax + 2 P) < ∑t < (lmin - P - mmax)

• lgmax = la longueur de tige maximale• P = le pas de vis• ∑t = capacité de serrage• mmax = la hauteur d’écrou maximale• lmin = la longueur nominale de la vis

Autrement dit:(longueur de tige + 2 pas de vis) < capacité de serrage < (longueur nominale - 1 pas de vis - 1 hau-teur d’écrou)

Les valeurs indiquées dans le tableau à la page prochaine ∑tmin et ∑tmax se situent à l’intérieur de ce périmètre.Les valeurs pour ∑tmax sont fixées de manière à ce que la vis dépasse de 1 filet de la face libre de l’écrou.

Définition de la capacité de serrage

La définition de la capacité de serrage selon EN 14399-4 inclut deux rondelles.Il faut donc bien distinguer la capacité de serrage du boulon et l’épaisseur du paquet.Capacité de serrage = distance entre la tête de la vis et l’écrou.Epaisseur du paquet = distance entre les 2 rondelles (correspond à la longueur de serrage selon DIN 6914).*

Epaisseur du paquet ts2

Capacité de de serrage ∑t

* Selon EN 1090-2, 1 à 3 rondelles supplémentaires peuvent être utilisées du côté qui ne tourne pas au serrage (max 12 mm).

Capacité de serrage ∑t

Dimension M12 M16 M20 M24 M27 M30 M36

L min max min max min max min max min max min max min max30 11 16

35 16 21 12 17

40 21 26 17 22

45 26 31 22 27

50 31 36 27 32 23 28

55 36 41 32 37 28 33 24 29

60 41 46 37 42 33 38 29 34 26 31

65 46 51 42 47 38 43 34 39 31 36

70 51 56 47 52 43 48 39 44 36 41

75 56 61 52 57 48 53 44 49 41 46

80 61 66 57 62 53 58 49 54 46 51 44 49

85 66 71 62 67 58 63 54 59 51 56 49 54

90 71 76 67 72 63 68 59 64 56 61 54 59 48 53

95 76 81 72 77 68 73 64 69 61 66 59 64 53 58

100 81 86 77 82 73 78 69 74 66 71 64 69 58 63

105 86 91 82 87 78 83 74 79 71 76 69 74 63 68

110 91 96 87 92 83 88 79 84 76 81 74 79 68 73

115 96 101 92 97 88 93 84 89 81 86 79 84 73 78

120 101 106 97 102 93 98 89 94 86 91 84 89 78 83

125 102 107 98 103 94 99 91 96 89 94 83 88

130 107 112 103 108 99 104 96 101 94 99 88 93

135 112 117 108 113 104 109 101 106 99 104 93 98

140 117 122 113 118 109 114 106 111 104 109 98 103

145 122 127 118 123 114 119 111 116 109 114 103 108

150 127 132 123 128 119 124 116 121 114 119 108 113

155 128 133 124 129 121 126 119 124 113 118

160 133 138 129 134 126 131 124 129 118 123

165 138 143 129 134 123 128

170 143 148 134 139 128 133

175 139 144 133 138

180 144 149 138 143

185 143 148

190 148 153

195 153 158

200 158 163

Epaisseur du paquet ts2

Dimension M12 M16 M20 M24 M27 M30 M36

L min max min max min max min max min max min max min max30 5 10

35 10 15 4 9

40 15 20 9 14

45 20 25 14 19

50 25 30 19 24 15 20

55 30 35 24 29 20 25 16 21

60 35 40 29 34 25 30 21 26 16 21

65 40 45 34 39 30 35 26 31 21 26

70 45 50 39 44 35 40 31 36 26 31

75 50 55 44 49 40 45 36 41 31 36

80 55 60 49 54 45 50 41 46 36 41 34 39

85 60 65 54 59 50 55 46 51 41 46 39 44

90 65 70 59 64 55 60 51 56 46 51 44 49 36 41

95 70 75 64 69 60 65 56 61 51 56 49 54 41 46

100 75 80 69 74 65 70 61 66 56 61 54 59 46 51

105 80 85 74 79 70 75 66 71 61 66 59 64 51 56

110 85 90 79 84 75 80 71 76 66 71 64 69 56 61

115 90 95 84 89 80 85 76 81 71 76 69 74 61 66

120 95 100 89 94 85 90 81 86 76 81 74 79 66 71

125 94 99 90 95 86 91 81 86 79 84 71 76

130 99 104 95 100 91 96 86 91 84 89 76 81

135 104 109 100 105 96 101 91 96 89 94 81 86

140 109 114 105 110 101 106 96 101 94 99 86 91

145 114 119 110 115 106 111 101 106 99 104 91 96

150 119 124 115 120 111 116 106 111 104 109 96 101

155 120 125 116 121 111 116 109 114 101 106

160 125 130 121 126 116 121 114 119 106 111

165 130 135 119 124 111 116

170 135 140 124 129 116 121

175 129 134 121 126

180 134 139 126 131

185 131 136

190 136 141

195 141 146

200 146 151

Couple de serrage pour classe K1 - Méthode combinée (couple + angle)

Couple de poseMr,1

[Nm]

Couple de serrage initial Mr,i

[Nm]

Pré-contrainte minimale nominale requise

[kN]Avec Ki= 0,13 Fp,C

M Classe 10.912 92 69 59

16 229 172 110

20 446 335 172

22 607 455 212

24 771 578 247

27 1128 846 321

30 1532 1149 393

36 2676 2007 572

Phase 2 selon EN 1090-2

Capacité de serrage ∑t Angle de serrage final

d = diamètre du boulon Classe 10.9

∑t < 2d 60° ou 1/6 de tour

2d ≤ ∑t < 6d 90° ou 1/4 de tour

∑t ≥ 6d 120° ou 1/3 de tour

Phase 1 selon EN 1090-2

Mr,i = 0,75 x Mr,1

Avec • Fp,C = 0,7 x Fub x As• Mr,1 = Km x d x Fp,c• K = 0,10 ≤ Ki ≤ 0,16

Fp,C : précontrainte minimale nominale telle que définie dans EN 1090-2

Par exemple:

M16x50 pour ∑t = 30mm

Phase 1 = 229Nm x 0,75 = 172 Nm

Phase 2 = ∑t 30mm < 2d => 60°

Astuce: le couple de pose Mr,1 se trouve sur l’étiquette

GARNITURES HV : Instructions de montage sur chantier

Ce document est destiné à rappeler aux utilisateurs les conditions d’utilisation dans le respect de la norme EN 14399 et EN 1090.

1. Stockage sur chantierTous les boulons de structure doivent être protégés de la poussière et de l’humidité à tout moment, y compris sur le chantier, pour garder la lubrification intacte et de ne pas altérer le coefficient de frottement. Ne sortir de son emballage que les boulons à utiliser dans la journée. Les boulons non utilisés en fin de journée de montage doivent être remis dans leur emballage d’origine afin de con-server la traçabilité du produit. Les boulons présentant des salissures ou une oxydation ne doivent pas être utilisés pour le montage.

2. Mise en place des éléments de structure avant la pose des boulons

• Contrôle des éléments de structure (fourrures comprises) - Eliminer les souillures éventuelles des surfaces en contact (huile, saletés, peinture, projection de soudure, ...) - Eliminer les bavures et la rouille - Eliminer les corps étrangers des trous (limaille, …)

• Aligner les trous de passage

Utiliser des boulons-martyrs (repérés par exemple par peinture) ou des broches, des serre-joints, ...

Ne pas utiliser les boulons destinés au serrage pour rapprocher ou aligner les éléments de charpente.

© CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES MÉCANIQUES (CETIM)

© CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES MÉCANIQUES (CETIM) © CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES MÉCANIQUES (CETIM)

• Vérifier que les deux faces opposées sont parallèles, sinon prévoir l’utilisation de cales obliques ou autres systèmes adaptés

3. Mise en place des boulons avant serrage

• Les boulons correspondent-ils au plan de montage? Vérifier : type (HR, HV ou SB) – diamètre – longueur – capacité de serrage – qualité …

• Le boulon est-il propre? Boulon ou composant souillé ou tombé à terre : ne pas utiliser

• Assurer le contact en partie centrale des éléments de structure

Contact correct avant serrage.

Ne pas déballer les boulons à l’avance: risques de perdre des informations importante de l’étiquette,risques de salissures, d’exposition directe à la pluie, neige...

Contact incorrect

Ne pas utiliser des boulons oxydés.





• Poser les boulons en l’état de livraison sans modification Pas d’adjonction d’huile ou de graisse, ne pas décaper.

• Eviter le risque d’erreur pendant la phase de serrage Ne pas mélanger les lots de boulons. Sur un même assemblage (groupe de boulons identiques localisés au même endroit et serrés de la même façon au même couple), il est recommandé d’utiliser des boulons du même lot.

• Mettre en place manuellement les garnitures Ne pas forcer ni frapper la vis pour l’insérer dans le trou. Monter les composants des garnitures dans le bon sens.

• Vérifier Que tous les trous sont remplis Qu’il n’y a pas de rondelle ou d’écrou manquant

• Serrer au refus tous les boulons de l’assemblage puis remplacer les boulons-martyrs présents Serrage au refus = serrage avec une clé à main de dimension normale, sans rallonge, par une seule personne. (l’écrou ne peut plus être dévissé à la main) Le serrage doit rester modéré pour éviter tout sur-serrage des boulons HV (particulièrement M12/M16). Après serrage au refus, vérifier que le bout de la vis dépasse de l’écrou d’au moins un pas = 1 filet.

• Vérifier que les écrous et les vis sont bien en appui sur toute la surface

≥ 1 pas de vis. < 1 pas de vis.





Écrou avec marquage visible à l’extrémité de la vis.

Rondelle côté écrou avec chanfrein contre l’écrou.

Rondelle côté vis avec chanfrein contre la tête de vis.

• Vérifier que le jeu résiduel en rive des éléments de structure est ≤ 2 mm

• Après la mise en place des boulonsEffectuer au plus tôt le pré-serrage pour éviter les efforts sur les assemblages : vent, température, pluie,mouvements, … Sans précaution particulière, les sous-ensembles prémontés ne doit pas être levés avant la fin du pré-serrage.

4. Serrage des garnitures selon couple de serrage K1 : méthode combinée (couple + angle)

Prévoir les 2 phases de serrage dans la même journée pour éviter toute modification du coéfficient “Km”.

• Phase 1 : Pré-serrage pour toutes les garnitures de l’assemblage Le serrage des garnitures doit débuter par la partie la plus rigide de l’assemblage et aller vers la moins rigide. Le couple de serrage correspond à 75% du couple final. L’utilisation d’une clé dynamométrique d’une précision de +/-4% (conformément à l’ISO 6789) est requise. Cette première phase doit être achevée pour tous les boulons dans un même assemblage avant d’entamer la seconde phase. Serrer par l’écrou sans à-coup. Pour les sous-ensembles pré-montés, le levage est à effectuer après le pré-serrage en respectant les précautions d’usage (pas de glissement des éléments assemblés, pas de surcharge des boulons).

• Phase 2 : Serrage final à l’angle selon la capacité de serrage La position de l’écrou par rapport aux filets du boulon doit être immédiatement repérée après la phase 1 de manière à pouvoir déterminer la rotation finale de l’écrou par rapport aux filets. Après la phase 2, tout boulon desserré ne doit pas être resserré mais démonté et entièrement remplacé (le bou-lon remplacé doit être mis au rebus).

Voir les couples et angles de serrage K1 au chapitre «Serrage des boulons précontraints HV».

Jeu résiduel en rive OK Jeu trop important

© CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES MÉCANIQUES (CETIM) © CENTRE TECHNIQUE DES INDUSTRIES MÉCANIQUES (CETIM)

5. Vérifications après serrage

• Vérifier le jeu résiduel en rive des éléments de structure ≤ 2 mm

• Vérifier que toutes les garnitures sont montées uniformément sur un même assemblage Les vis dépassent de la même façon côté écrou avec un minimum d’un pas de filetage.Appuis corrects vis/rondelles/écrous/éléments assemblés.

Jeu résiduel en rive OK


Notes

15

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