Assemblage de charpente métallique : boulonner ou souder ne suffit pas à garantir la stabilité
L’assemblage d’une charpente métallique relie les poteaux, poutres et contreventements pour transmettre les efforts jusqu’aux fondations. Boulonnage, soudage et rivetage répondent à des besoins différents : leur choix dépend du calcul de la structure, mais aussi de la fabrication et du montage. Une liaison doit donc être comprise à la fois comme une fixation et comme un élément du fonctionnement global du bâtiment.
Une liaison se définit d’abord par les efforts qu’elle transmet
Un assemblage reprend, selon sa conception, des efforts de traction, de cisaillement ou des moments de flexion. La traction tend à séparer les pièces ; le cisaillement tend à les faire glisser l’une par rapport à l’autre. Le moment de flexion sollicite leur liaison en rotation. Ces actions déterminent les dimensions des pièces de raccordement, les fixations et les dispositions constructives.
Le procédé ne définit pas à lui seul le comportement de la liaison. Un assemblage boulonné n’est pas nécessairement articulé, et un assemblage soudé n’est pas automatiquement encastré. C’est l’ensemble du détail constructif, vérifié par le calcul, qui détermine son fonctionnement.
Appui simple, articulation et encastrement : trois comportements distincts
Un appui simple transmet les réactions prévues tout en autorisant certains déplacements ou rotations. Une liaison articulée permet une rotation relative et n’est pas conçue pour transmettre un moment de flexion significatif dans le modèle retenu. Un encastrement limite cette rotation et transmet un moment. En pratique, certaines liaisons ont un comportement intermédiaire : leur rigidité doit être compatible avec les hypothèses du bureau d’études.
Le choix ne consiste donc pas à rechercher systématiquement la liaison « la plus rigide ». Il faut obtenir celle qui correspond au fonctionnement prévu de l’ossature, avec une résistance adaptée et une mise en œuvre réalisable.
Boulonnage, soudage et rivetage : comparer sans les confondre
Les assemblages mécaniques utilisent notamment des boulons ou des rivets. Les assemblages adhérents ou cohésifs comprennent le soudage et le collage. Ces familles ne sont pas interchangeables : accessibilité, préparation des pièces, contrôles et démontabilité orientent leur emploi.
| Procédé | Principe et usage | Dépose et vigilance |
|---|---|---|
| Boulonnage | Fixations traversant des pièces percées ; courant sur chantier. | Démontage envisageable si prévu ; caractéristiques et serrage à respecter. |
| Boulons HR à serrage contrôlé | La précontrainte serre les pièces ; dans un assemblage conçu à cet effet, le frottement s’oppose au glissement. | Procédure de serrage et état des surfaces déterminants. |
| Soudage | Liaison permanente, fréquemment réalisée en atelier. | Séparation destructive ; préparation et contrôles adaptés nécessaires. |
| Rivetage | Rivet déformé pour former une seconde tête ; rencontré sur les ouvrages anciens. | La dépose détruit généralement la fixation. |
| Collage | Usage limité notamment aux pièces d’enveloppe faiblement sollicitées. | Ne remplace pas librement une liaison structurelle boulonnée ou soudée. |
Les précautions propres aux boulons et aux soudures
Un boulon associe une tête, un corps comportant une partie filetée et un écrou, avec les rondelles prévues. Il peut travailler en traction ou au cisaillement. ConstruirAcier indique des jeux de 1 à 2 mm dans les trous de boulons : cette indication générale n’autorise pas à agrandir un perçage sur chantier. Les dimensions applicables restent celles du dossier d’exécution.
Pour les boulons à haute résistance HR, le serrage contrôlé peut notamment mobiliser une clé dynamométrique, selon la méthode prescrite. Le soudage, souvent à l’arc, peut être réalisé avec ou sans métal d’apport. Ses contrôles comprennent un examen visuel et, selon les exigences de l’assemblage, des examens complémentaires comme la radiographie.
Le rivetage à chaud repose sur la formation de la seconde tête, puis sur un serrage auquel contribue le refroidissement. Développé dès le XVIIIe siècle et largement diffusé vers 1850, il concerne surtout aujourd’hui la rénovation d’ouvrages anciens et de ponts, plutôt que les chantiers courants.
Repérer les assemblages aux points clés de l’ossature
Les détails changent selon les éléments reliés. Une platine est une plaque servant d’interface ; une éclisse raccorde des éléments ; un gousset reçoit notamment les barres d’un treillis ou d’un contreventement. Leur géométrie dépend des efforts et des possibilités de fabrication.
- Au pied du poteau : une platine et des tiges d’ancrage relient l’acier au support en béton. Une bêche peut transmettre un effort horizontal.
- Entre deux poteaux : le raccord peut employer des éclisses boulonnées, des platines d’extrémité ou une soudure bout à bout.
- Entre poteau et poutre, ou entre poutres : le détail doit correspondre à l’appui, à l’articulation ou à l’encastrement prévu.
- Dans un treillis : les diagonales et membrures se rejoignent par des assemblages boulonnés ou soudés, éventuellement sur goussets.
- Entre poutre et béton : la liaison peut utiliser un corbeau, un logement d’appui ou une platine noyée.
ConstruirAcier présente notamment un pied articulé avec deux tiges d’ancrage et un pied encastré avec quatre tiges d’ancrage. Ce sont des configurations illustratives, pas une règle d’identification universelle. Compter les tiges ne suffit pas : platine, ancrages, béton et rigidité de l’ensemble doivent être considérés.
Préparer le montage, surtout lorsque la structure est incomplète
Avant le levage, l’équipe doit disposer des plans d’exécution à jour, du repérage des pièces et des documents de montage. Le contrôle porte notamment sur la correspondance entre éléments livrés, appuis, ancrages et fixations prescrites. Les moyens de levage et les accès doivent être compatibles avec la succession des opérations.
Il existe un fossé entre la stabilité du bâtiment terminé et celle de ses premières pièces dressées. Une poutre fixée entre deux poteaux peut sembler former un ensemble solide alors que les éléments assurant sa stabilité latérale ne sont pas encore installés. Lire le chantier comme une succession d’états provisoires, et non comme une image inachevée du bâtiment final, permet d’identifier les moments où un maintien supplémentaire est indispensable.
Le contreventement provisoire et les conditions de retrait des maintiens doivent être définis avant le montage. Leur organisation relève d’une procédure adaptée à l’ouvrage, et non d’une appréciation visuelle au moment de libérer la charge.
Si une platine ne correspond pas aux ancrages ou si des trous ne coïncident pas, l’opération concernée doit être suspendue et l’écart signalé. Repercer, découper ou ajouter une soudure sans validation peut modifier la résistance de la liaison. La solution doit être examinée par les responsables techniques compétents avant reprise.
Réparer ou transformer : vérifier avant d’intervenir
Une extension, une ouverture ou l’installation d’un nouvel équipement peut changer les efforts jusque dans des assemblages éloignés de l’intervention. Le bureau d’études structure doit examiner les conséquences sur les liaisons, les contreventements et les appuis concernés. Ajouter quelques boulons ou renforcer localement une soudure ne constitue pas, en soi, une justification.
Une photographie aide à localiser une fissure, une déformation ou une trace de corrosion, mais elle ne suffit pas à déterminer la capacité résiduelle d’un assemblage. Pour préparer l’examen, relever l’emplacement, les repères des pièces et les changements récents du bâtiment est plus utile que proposer immédiatement une réparation.
Après montage, conserver les plans conformes à l’exécution, les documents de fabrication et de montage, les modifications validées et les comptes rendus de contrôle facilite les interventions futures. Cette traçabilité permet de retrouver ce qui a réellement été construit, plutôt que de devoir déduire le fonctionnement de l’ossature à partir de sa seule apparence.
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