Boulons à haute-résistancesont les principales fixations porteuses-dans l'ingénierie des structures en acier, et leur qualité d'installation détermine directement la sécurité et la durabilité de l'ensemble du bâtiment. Selon les données de notification de qualité technique du ministère du Logement et du Développement rural urbain-, plus de 30 % des risques de sécurité structurelle dans les projets de structure en acier proviennent d'une installation de boulons à haute résistance non-conformes-.
Ce guide technique complet fournit un cadre rigoureux de bout en bout-à-englobant la sélection stratégique, la pré-fabrication, l'-exécution sur site et l'acceptation QA/QC-strictement alignée sur le code GB 50205-2020 mis à jour. En tant que référence industrielle en matière d'intégrité des structures en acier, il sert de référence définitive aux ingénieurs et entrepreneurs internationaux pour garantir une conformité sans compromis avec les dernières normes de qualité nationales de la Chine.
Pourquoi les boulons à haute résistance-sont-ils utilisés dans les structures en acier ?
Capacité de charge ultra-élevée- :fabriqué à partir d'acier-à haute résistance, capable de résister à d'énormes forces de traction et de cisaillement.
Transfert de force de type friction- :les composants sont serrés ensemble par prétension et la résistance au cisaillement est obtenue grâce au frottement statique sur les surfaces de contact, empêchant ainsi la tige du boulon d'être directement soumise au cisaillement et à la déformation du roulement.
Résistance aux charges sismiques et dynamiques :Sous des charges alternées répétées telles que le vent ou l'action sismique, les boulons ne sont pas sujets au desserrage et présentent une bonne dissipation d'énergie et une bonne résistance à la fatigue.
Installation efficace :l'installation est rapide, ne nécessite aucune opération de soudage complexe-sur site et peut raccourcir le calendrier de construction.
Facilité de remplacement :En cas de dommage ou si une mise à niveau est nécessaire, le retrait et le remplacement sont très pratiques, facilitant la maintenance à long terme.
Normes de classification et de sélection des boulons à haute résistance-
Les boulons à haute résistance-couramment utilisés dans l'ingénierie des structures en acier se répartissent en deux types principaux. Une sélection incorrecte peut directement conduire à un échec de connexion, ils doivent donc être strictement distingués :
Boulons à friction-à haute résistance-
Le type par défaut pour les installations industrielles et les bâtiments publics, reposant sur le frottement sur les surfaces de contact des plaques connectées pour transférer les charges. Ils offrentfaible déformation et bonne résistance à la fatigue, les rendantadapté à toutes les connexions structurelles chargées dynamiquement et sismiques.Les notes de performance sont classées en grade 8.8 et grade 10.9.
Boulons à haute résistance-de type-de roulement
Ceux-ci permettent le glissement au niveau de la surface de contact et le transfert des charges via le roulement de la tige du boulon et la résistance au cisaillement. Ilsoffrent une capacité de charge plus élevée mais une plus grande déformation, et sontconvient uniquement aux connexions de structure secondaire non-chargées dynamiquement et non-sismiques.Ils sont strictement interdits pour les joints porteurs de structures primaires-.
Spécification de base de sélection :
Diamètre du boulon
Pour les connexions de structure primaire, M20, M22 et M24 sont préférés. Les diamètres M16 et inférieurs sont strictement interdits pour une utilisation dans les connexions de joints porteurs primaires-.
Sélection de la longueur
Après le serrage, le boulon doit dépasser de 2 à 3 filets au-delà de l'écrou. Une longueur insuffisante ne peut pas garantir une force de serrage, tandis qu'une longueur excessive augmente les coûts de matériaux.
Exigences correspondantes
Les boulons, écrous et rondelles doivent être fournis sous forme d’ensemble assorti provenant du même fabricant. L’utilisation mixte de produits de différents fabricants ou de différents lots de production est strictement interdite.
Exigences de protection contre la corrosion
Pour les environnements extérieurs et humides, les boulons à haute résistance-galvanisés à chaud-sont préférés. Pour les environnements intérieurs standards, des boulons à finition noire- peuvent être utilisés.
Remarque : Les boulons de qualité 10,9 doivent subir un processus de dés-hydrogénation pendant la galvanisation à chaud-pourprévenir la fragilisation par l'hydrogène. Pour les projets d’exportation, le revêtement Dacromet constitue souvent une alternative plus sûre.
Trois tâches préparatoires principales avant l'installation de boulons à haute résistance-
Inspection et contrôle à la réception du matériel
Chaque lot de boulons-à haute résistance livré sur le site doit êtreaccompagné de documents complets de certification de qualité. Un échantillonnage de témoins et de nouveaux tests-doivent être effectuésconformément aux exigences du code pour le coefficient de couple (type à tête hexagonale lourde) ou la prétension (type dévissable-).
Les boulons ne peuvent être utilisés qu'après avoir réussi le re-test. Les boulons doivent être stockés dans un entrepôt sec et aéré. Une fois l'emballage d'origine ouvert, les boulons doivent être utilisés le jour même.Le stockage-en plein air est strictement interdit.Les boulons rouillés, contaminés par de l'huile ou de la graisse ou dont les filetages sont endommagés ne doivent pas être utilisés.
Traitement antidérapant de la surface Faying-
Le coefficient de glissement de la surface de contact de l'assemblage est un indicateur de performance essentiel pour les assemblages boulonnés à haute résistance.Q355l'acier nécessite un coefficient de glissement minimum de0.45, alors queQ235l'acier nécessite un minimum de0.40. Le sablage et le grenaillage sont des méthodes de traitement conformes au code- ; le brossage manuel pour éliminer la rouille est strictement interdit.
Avant l'installation,les surfaces de contact doivent être soigneusement nettoyées de la peinture, de l'huile et de la rouille librepour s'assurer qu'ils sont secs et propres. L'application de tout revêtement sur les surfaces exposées est strictement interdite. Un test de coefficient de glissement doit être effectué avant le début de l'installation à grande échelle ; l'installation ne peut avoir lieu à grande échelle qu'une fois que les résultats des tests sont jugés acceptables.
Calibrage des outils de construction
L'étalonnage sur-site doit être effectué avant la construction, etl'écart de couple doit être contrôlé dans une plage de ±5 %. La vérification du couple doit être effectuéeavant et après chaque quart de travail. L'utilisation de clés d'inspection non calibrées ou en retard-pour-est strictement interdite.
La clé à cisaillement électrique dédiée aux boulons-de type twist-off- doit également être inspectée régulièrement pour garantir que l'extrémité cannelée peut être cisaillée correctement.La substitution d'une clé standard à la clé de cisaillement dédiée est strictement interdite.
Procédures de construction de base et exigences du code pour les boulons à haute résistance-
1. Spécifications d'alignement et d'installation des trous de boulons
Le boulonla direction d’insertion doit être uniformetout au long du projet pour faciliter le contrôle qualité ultérieur.Il est strictement interdit d'enfoncer des boulons dans des trous avec un marteau.pour éviter d'endommager le filetage et la déformation de la plaque de connexion. En cas de désalignement des trous, l'alésage avec un alésoir est obligatoire ;le coupage au gaz ou la combustion à l'arc des trous est strictement interdit.
Après avoir alésé,le diamètre du trou ne doit pas dépasser le diamètre nominal du boulon plus 3,0 mm. Le nombre de trous alésés au niveau d'un seul joint ne doit pas dépasser 25 %du nombre total de boulons à ce joint. La paroi du trou alésé doit être meulée de manière lisse et exempte de bavures, et tous les copeaux métalliques doivent être soigneusement éliminés avant l'insertion des boulons.
2. Exigences de séquence de serrage
Le principe de "serrage symétrique du centre du joint vers l'extérieur" doit être strictement respecté. Le serrage des bords vers le centre est strictement interdit afin d'éviter que la plaque de connexion ne gonfle au milieu et d'éviter un contact incomplet au niveau des surfaces de contact.
Tous les boulons d'un même joint doivent être terminésles trois étapes : serrage serré-, resserrage- et serrage final dans les 24 heures. Les intervalles prolongés entre les étapes sont strictement interdits.
3. Normes de contrôle du couple
Serrage initial
50% du couple de serrage final.Le but est de mettre les plaques de connexion en contact complet et d'éliminer les espaces.
Re-couple de serrage
Égal au couple de serrage-serré.Cette étape vérifie si des boulons se sont desserrés après un serrage serré-et garantit une répartition uniforme de la précharge sur tous les boulons.
Couple de serrage final
Calculé selon la formule de code Tc=K x Pc x d.
Une fois le serrage final terminé, les boulons hexagonaux lourds doivent être marqués avec de la peinture pour indiquer l'état de serrage final. Pour les boulons de type twist-off-, l'extrémité cannelée doit être complètement cisaillée.
Note:
K → coefficient de couple
Pc → la force de prétension de conception du boulon
d → le diamètre nominal du boulon
4.Contrôle de l’environnement de construction
La construction eststrictement interditpar temps de pluie ou lorsque les surfaces de contact sont humides.
Constructionsera arrêtélorsque la température ambiante descend en dessous de-10 degrés.
Pendant la construction, appliquer de la peinture sur les boulons eststrictement interdit, et des boulonsne doit pas être contaminé par de l'huile ou de la poussière.
En cas de vent-fort, fixation temporaire des boulonsdoit être mis en œuvrepour éviter de tomber.
5 problèmes de qualité courants et solutions lors de l'installation de boulons à haute résistance-
1. Non-conformité du coefficient de couple
Description du problème :la dispersion du coefficient de couple des boulons d'un même lot de production est excessivement élevée, ce qui rend impossible d'assurer une force de serrage constante.
Causes :corrosion des boulons, contamination par l'huile, stockage supérieur à 6 mois ou mélange de produits de différents fabricants.
Solution:tous les boulons échouant au re-test doivent être rejetés et retirés du site. Les boulons doivent être stockés dans leur emballage d'origine scellé et utilisés dans les 24 heures après ouverture. Le mélange de boulons, écrous et rondelles provenant de différents lots de production ou de différents fabricants est strictement interdit.
2. Résistance au glissement de la surface Faying inférieure aux normes
Description du problème :la valeur du test du coefficient de glissement tombe en dessous des exigences de conception.
Causes :Degré d'élimination de la rouille insuffisant, présence de peinture ou d'huile sur la surface de contact ou déformation de la plaque de liaison.
Solution:toutes les surfaces affectées doivent être refaites-sablée pour atteindre la norme d'élimination de la rouille Sa 2.5. L'huile et la rouille doivent être soigneusement nettoyées à l'acétone. Les plaques de connexion déformées doivent être redressées ou remplacées. Un nouveau test de coefficient de glissement doit être effectué et la construction ne peut commencer qu'une fois que les résultats des tests sont jugés acceptables.
3. Sous-serrage excessif,-serrage et serrage manqué des boulons
Description du problème :le couple de serrage final ne répond pas aux exigences spécifiées et certains boulons n'ont pas subi de serrage final.
Causes :clé dynamométrique non calibrée, fonctionnement non-de l'opérateur ou absence de marques de serrage finales.
Solution:calibrez la clé dynamométrique avant chaque quart de travail. L'inspection du couple doit être effectuée deux fois - à 1 heure et 24 heures après le serrage final. Les boulons sous-serrés doivent être resserrés-au couple spécifié ; Les boulons trop serrés doivent être remplacés par des boulons neufs. Chaque boulon doit être marqué avec de la peinture immédiatement après le serrage final pour éliminer les serrages manqués.
4. Contact incomplet de la plaque de connexion
Description du problème :des espaces sont présents entre les plaques de connexion et une jauge d'épaisseur peut être insérée.
Causes :séquence de serrage incorrecte, déformation de la plaque de connexion ou présence de débris sur la surface de contact.
Solution:suivez strictement la séquence de serrage symétrique du centre vers l’extérieur. Les plaques de connexion déformées doivent être redressées mécaniquement. Avant l'installation, nettoyez soigneusement tous les débris des surfaces de contact. Lorsque l'écart dépasse 0,5 mm, des plaques de calage en acier doivent être insérées pour combler le vide.
5. Dommages au filetage et rupture des boulons
Description du problème :les filetages des boulons sont endommagés ou les boulons se cassent lors du serrage final.
Causes :enfoncer des boulons dans des trous en forçant, en utilisant des matériaux de boulons de qualité inférieure ou en les serrant trop-.
Solution:il est strictement interdit de marteler des boulons ; là où un désalignement des trous se produit, alésez avec un alésoir. Tous les boulons fracturés doivent être remplacés et le matériau des boulons doit être à nouveau testé-. Le couple de serrage final doit être strictement contrôlé et un serrage excessif-est strictement interdit.
6 critères d'acceptation de qualité pour l'installation de boulons à haute-résistance
Acceptation des documents
Les documents de certification des matériaux des boulons, les rapports de re-essais, les rapports d'essais de coefficient de glissement, les dossiers d'étalonnage de la clé dynamométrique et les dossiers de construction doivent tous être complets et en ordre.
Acceptation visuelle
Le sens d'insertion du boulon doit être uniforme, avec 2 à 3 filetages exposés au-delà de l'écrou. Il ne doit y avoir aucun serrage manqué ni aucun boulon desserré. Les marques de serrage finales doivent être claires et complètes.
Acceptation du couple
Pour les boulons hexagonaux lourds, un échantillonnage aléatoire de 10 % des joints (avec un minimum de 10 joints) doit être inspecté. Un écart de couple de ± 10 % est considéré comme acceptable.
Torsion-Désactivé-Type Acceptation des boulons
Le taux de cisaillement des extrémités de la cannelure--doit atteindre 99 % ou plus. Les boulons dont les extrémités cannelées n'ont pas été cisaillées doivent être soumis à une inspection de couple conformément à la norme sur les boulons hexagonaux lourds.
Acceptation de la surface Faying
Les plaques de connexion doivent être en contact étroit. Lorsqu'elle est vérifiée avec une jauge d'épaisseur de 0,3 mm, la profondeur d'insertion ne doit pas dépasser 20 mm.
Acceptation de la protection contre la corrosion
Une fois le serrage final terminé, une peinture anti-corrosion doit être appliquée uniformément sur les têtes de boulons, les écrous et les surfaces de contact des plaques de connexion. Il ne doit y avoir aucun revêtement manqué ni aucun affaissement.
L'installation de boulons à haute résistance-est un maillon essentiel du contrôle de qualité dans la construction de structures en acier - il n'y a pas de place pour la moindre négligence. GNEE a mis en place un système complet de gestion de la qualité de l'installation des boulons à haute résistance-processus. De la réception du matériel, en passant par-l'installation sur site, jusqu'à la réception finale, chaque étape est strictement conforme aux normes nationales. Des inspecteurs de qualité dédiés sont chargés d'assurer une surveillance à plein temps tout au long du processus, garantissant la qualité des connexions à chaque joint et garantissant la sécurité structurelle du bâtiment.
Besoin de l'assistance d'un expert pour l'installation de boulons à haute résistance-dans une structure en acier ?
Une sélection appropriée des boulons, des procédures d'installation, un contrôle du couple et une inspection de la qualité sont essentiels à la sécurité et aux performances à long terme des structures en acier. Si vous avez besoin de conseils techniques, d'une assistance technique ou d'une solution de structure en acier personnalisée, nos ingénieurs expérimentés sont prêts à vous accompagner dans votre projet de la conception à la livraison.
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FAQ :
Qu'est-ce qu'un boulon à haute résistance ?
Les boulons à haute résistance sont fabriqués à partir d'acier au carbone à haute résistance ou d'acier allié trempé. Les matériaux à haute résistance- ont tendance à offrir une capacité de traction et de cisaillement nettement supérieure à celle des boulons en acier au carbone ordinaires (par exemple, grade 4.6).
Les boulons à haute résistance-peuvent-ils être soudés ?
Non. Dans la grande majorité des cas, le soudage de boulons à haute résistance-est strictement interdit.
Raison : la température élevée générée par le soudage modifiera la microstructure-traitée thermiquement et compromettra les propriétés mécaniques du boulon initialement acquises grâce au traitement thermique, entraînant une réduction de la résistance ou une rupture fragile.
Les boulons à haute résistance- peuvent-ils être réutilisés ?
Type de friction- : en général, les boulons à haute résistance-qui ont été précontraints ne doivent pas être réutilisés (conformément à AISC 360-16 et EN 1993-1-8) pour être réutilisés une fois que leur installation initiale a atteint la prétension spécifiée.
Disposition spécifique du code : les boulons dans les connexions chargées en tension-ou dans les emplacements à forte-contrainte en particulier doivent être directement remplacés par des neufs après leur retrait pour éviter une rupture par fatigue.