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Joint de poutre boulonné avec couvre-joints d’aile et d’âme selon la SIA 263

Vérifie le joint d’une poutre laminée par couvre-joints d’aile et d’âme boulonnés, sous un moment de flexion et un effort tranchant, selon la SIA 263:2013 : la répartition du moment, puis le joint des ailes et le joint de l’âme. Chaque étape présente sa formule et le chiffre de la norme dont elle découle.

Pro SIA 263:2013

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Ce module est inclus dans l’abonnement Pro et les abonnements supérieurs, avec sa note de calcul.

À propos de cette vérification

chiffres, exemple de calcul et questions

Vérifie le joint d’une poutre laminée par couvre-joints d’aile et d’âme boulonnés, sous un moment de flexion et un effort tranchant, selon la SIA 263:2013 : la répartition du moment, puis le joint des ailes et le joint de l’âme. Chaque étape présente sa formule et le chiffre de la norme dont elle découle.

Ce qui est vérifié

  • Les boulons : un plan de cisaillement résiste à Fv,Rd = 0.6 · fub,k · A/γM2, équation (75), avec le trou d0 du tableau 17.
  • Répartition du moment, MEd = Mw + Mf : les couvre-joints d’aile seuls, une répartition élastique selon les moments d’inertie Iw = nw · tp · hp³/12 et If = 2 · Af · (a/2)², ou une répartition plastique selon Wpl,w = nw · tp · hp²/4 et Wpl,f = Af · a, avec a = h − tf.
  • Joint des ailes : Nf = Mf/a, réparti entre nf = n1,f · n2,f boulons à deux plans de cisaillement. Pression latérale, équation (76) : 0.85 · (e/d0) · fu,k · d · t/γM2 ≤ 2.4 · fu,k · d · t/γM2, sur l’aile de la poutre sous l’effort total du boulon, et sur le couvre-joint extérieur et les couvre-joints intérieurs sous la moitié de cet effort chacun.
  • Couvre-joints d’aile et aile de la poutre : la section brute fy,k · Af/γM1, équation (38), et les sections nettes 0.9 · fu,k · Anet/γM2, chiffre 5.1.2.2 et équation (39), du côté tendu.
  • Joint de l’âme : l’effort tranchant agit avec l’excentricité e = g/2 + ex,b + (nc − 1) · p2,w/2 depuis l’articulation au milieu du jeu. Le groupe reprend VEd/n et Me + Mw de manière élastique ; le boulon le plus sollicité reprend FEd = √(Fx² + Fz²).
  • Couvre-joints d’âme et âme de la poutre : pression latérale, équation (76) ; la section brute au cisaillement Av · fy,k/(√3 · γM1), équation (41) ; la section nette au cisaillement 0.9 · fu,k · Av,net/(√3 · γM2), équation (82), l’âme de la poutre étant prise avec Av selon l’équation (42a), trous déduits (chiffre 5.1.4.3).
  • Disposition des trous, ailes et âme : e1, e2, p1 et p2 comparés aux minimums du tableau 17, avec e2 ≥ d0 et p2 ≥ 2 · d0 pour la résistance à la pression latérale.

Ce que vous saisissez et ce que vous obtenez

Vous saisissez fy,k et fu,k tirées du tableau 1, les cinq dimensions du profilé laminé, la classe de résistance (tableau 2) et la dimension des boulons, si les plans de cisaillement traversent la tige ou le filetage, γM1 et γM2 (chiffre 4.1.3), MEd, VEd et le jeu g. Pour les ailes : les couvre-joints (un couvre-joint extérieur et deux couvre-joints intérieurs, un couvre-joint extérieur seulement, ou aucun), la répartition du moment, les dimensions des couvre-joints, ainsi que les rangées, les files, l’écartement et les distances à l’extrémité des boulons. Pour l’âme : un ou deux couvre-joints, tp, hp et les colonnes et rangées de boulons.

Vous obtenez chaque effort et chaque résistance, et le taux d’utilisation de chaque vérification avec la mention Vérifié ou Non vérifié. Avec l’abonnement Pro, le calcul s’imprime sous forme de note de calcul A4.

Hypothèses et limites

  • Un effort normal n’est pas pris en compte.
  • Sans couvre-joints d’aile, les ailes ne sont pas éclissées et les couvre-joints d’âme reprennent tout le moment.
  • Les deux plans de cisaillement d’un boulon d’aile sont admis également sollicités.
  • En compression, les trous sont occupés par les boulons et la section brute est déterminante.
  • Les couvre-joints intérieurs trouvent place à côté de l’âme, avec une largeur d’au plus (b − tw)/2 − r ; les couvre-joints d’âme trouvent place entre les congés de raccordement.

Exemple de calcul

Une poutre laminée avec h = 390 mm, b = 300 mm, tw = 11 mm, tf = 19 mm et r = 27 mm en fy,k = 235 N/mm², sous MEd = 250 kN·m et VEd = 200 kN, avec un joint par boulons M20 de classe 4.6 cisaillés dans la tige : un couvre-joint extérieur de 300 × 8 mm et deux couvre-joints intérieurs de 90 × 10 mm qui reprennent tout le moment, avec trois rangées à 70 mm et deux files de chaque côté, et deux couvre-joints d’âme de 4 × 280 mm avec deux colonnes et deux rangées. Les résultats ci-dessous sont ceux du module pour son exemple de calcul, calculés lors de la génération de cette page.

Données
DonnéeValeurRéf.
Limite d’élasticité caractéristique fy,k235 N/mm²§ t.1
Résistance caractéristique à la traction fu,k360 N/mm²§ t.1
Hauteur totale h390 mm
Largeur de l’aile b300 mm
Épaisseur de l’âme tw11 mm
Épaisseur de l’aile tf19 mm
Rayon de raccordement r27 mm
Classe de résistance des boulons4.6§ t.2
Dimension des boulonsM20§ t.17
Les plans de cisaillement traversentTige — partie non filetée
Facteur de résistance, sections brutes γM11.05§ 4.1.3
Facteur de résistance, boulons, soudures et sections nettes γM21.25§ 4.1.3
Valeur de dimensionnement du moment de flexion au joint MEd250 kN·m
Valeur de dimensionnement de l’effort tranchant au joint VEd200 kN
Jeu entre les deux extrémités de poutre g10 mm
Couvre-joints d’aileCouvre-joint extérieur et deux couvre-joints intérieurs — deux plans de cisaillement
Répartition du moment de flexionLes ailes reprennent seules le moment
Couvre-joint extérieur, largeur bo300 mm
Couvre-joint extérieur, épaisseur to8 mm
Couvre-joints intérieurs, largeur d’un couvre-joint bi90 mm
Couvre-joints intérieurs, épaisseur ti10 mm
Rangées le long de la poutre n1,f3
Pas le long de la poutre p1,f70 mm
Lignes sur la largeur de l’aile n2,f2
Écartement entre les deux lignes les plus proches de l’âme w160 mm
Distance à l’extrémité dans l’aile de la poutre e1,b40 mm
Distance à l’extrémité dans les couvre-joints d’aile e1,p40 mm
Couvre-joints d’âmeDeux couvre-joints, un sur chaque face — deux plans de cisaillement
Épaisseur d’un couvre-joint tp4 mm
Hauteur des couvre-joints hp280 mm
Colonnes nc2
Entraxe horizontal p2,w60 mm
Rangées nr2
Entraxe vertical p1,w200 mm
Extrémité de la poutre à la première colonne ex,b40 mm
Colonne extérieure à l’extrémité du couvre-joint ex,p40 mm
Calcul : Valeurs communes
ÉtapeValeurRéf.
Boulon– = M20, classe 4.6, trou d0 = 22 mm§ t.17
Résistance au cisaillement d’un plan0,6·fub,k·A/γM2, fub,k = 400 N/mm², A = 314.2 mm².Fv,Rd = 60.32 kN§ (75)
Bras de levier des efforts dans les ailesa = h − tf, entre les centres de gravité des ailes.a = 371.0 mm
Moment d’inertie des couvre-joints d’âmenw·tp·hp³/12.Iw = 14.635 10⁶ mm⁴
Moment d’inertie des couvre-joints d’aile2·Af·(a/2)², leur inertie propre négligée.If = 289.046 10⁶ mm⁴
Module de section plastique des couvre-joints d’âmenw·tp·hp²/4.Wpl,w = 156’800 mm³
Module de section plastique des couvre-joints d’aileAf·a.Wpl,f = 1’558’200 mm³
Part du moment sur les couvre-joints d’âmeLes couvre-joints d’aile reprennent tout le moment ; les couvre-joints d’âme l’effort tranchant seul.Mw/MEd = 0.0000
Moment sur les couvre-joints d’aileMf = MEd − Mw.Mf = 250.00 kN·m
Effort dans l’aileNf = Mf/a : traction dans une aile, compression dans l’autre.Nf = 673.9 kN
Aire des couvre-joints d’une ailebo·to + 2·bi·ti = 2’400 + 1’800.Af = 4’200 mm²
Boulons d’aile de chaque côtén1,f·n2,f = 3·2.nf = 6
Effort sur un plan de cisaillementNf/(nf·2) : le couvre-joint extérieur et les couvre-joints intérieurs prennent chacun un plan, également chargés lorsque Ao = Ai.Fv,Ed = 56.15 kN
Calcul : Vérification 1 — boulons d’aile au cisaillement
ÉtapeValeurRéf.
Boulons d’aile au cisaillementFv,Ed ≤ Fv,Rdη = 0.931 · VérifiéTaux d’utilisation : 93 %§ (75)
Calcul : Vérification 2 — la pression latérale sur l’aile de la poutre
ÉtapeValeurRéf.
Distance à l’extrémité retenuee1,b, depuis l’extrémité de la poutre.e = 40.0 mm§ (76)
Résistance à la pression latérale par boulon0,85·(e/d0)·fu,k·d·t/γM2 ≤ 2,4·fu,k·d·t/γM2, t = 19.0 mm.Fb,Rd = 169.13 kN§ (76)
La pression latérale sur l’aile de la poutreFb,Ed ≤ Fb,Rdη = 0.664 · VérifiéTaux d’utilisation : 66 %§ (76)
Calcul : Vérification 3 — la pression latérale sur le couvre-joint extérieur
ÉtapeValeurRéf.
Distance à l’extrémité retenuee1,p, depuis l’extrémité du couvre-joint.e = 40.0 mm§ (76)
Résistance à la pression latérale par boulon0,85·(e/d0)·fu,k·d·t/γM2 ≤ 2,4·fu,k·d·t/γM2, t = 8.0 mm.Fb,Rd = 71.21 kN§ (76)
La pression latérale sur le couvre-joint extérieurFb,Ed ≤ Fb,Rdη = 0.789 · VérifiéTaux d’utilisation : 79 %§ (76)
Calcul : Vérification 4 — la pression latérale sur un couvre-joint intérieur
ÉtapeValeurRéf.
Distance à l’extrémité retenuee1,p, depuis l’extrémité du couvre-joint.e = 40.0 mm§ (76)
Résistance à la pression latérale par boulon0,85·(e/d0)·fu,k·d·t/γM2 ≤ 2,4·fu,k·d·t/γM2, t = 10.0 mm.Fb,Rd = 89.02 kN§ (76)
La pression latérale sur un couvre-joint intérieurFb,Ed ≤ Fb,Rdη = 0.631 · VérifiéTaux d’utilisation : 63 %§ (76)
Calcul : Vérification 5 — couvre-joints d’aile, section brute
ÉtapeValeurRéf.
Résistance de la section brutefy,k·Af/γM1.NRd = 940.0 kN§ (38)
Couvre-joints d’aile, section bruteNf ≤ NRdη = 0.717 · VérifiéTaux d’utilisation : 72 %§ (38)
Calcul : Vérification 6 — couvre-joints d’aile, section nette
ÉtapeValeurRéf.
Aire netteAf moins 2 trous dans le couvre-joint extérieur et 1 dans chaque couvre-joint intérieur.Anet = 3’408 mm²§ 5.1.2.2
Résistance de la section nette0,9·fu,k·Anet/γM2.Nu,Rd = 883.4 kN§ (39)
Couvre-joints d’aile, section netteNf ≤ Nu,Rdη = 0.763 · VérifiéTaux d’utilisation : 76 %§ (39)
Calcul : Vérification 7 — aile de la poutre, section nette
ÉtapeValeurRéf.
Aire nette de l’aile de la poutre(b − n2,f·d0)·tf.Anet = 4’864 mm²§ 5.1.2.2
Résistance0,9·fu,k·Anet/γM2.Nu,Rd = 1’260.7 kN§ (39)
Aile de la poutre, section netteNf ≤ Nu,Rdη = 0.534 · VérifiéTaux d’utilisation : 53 %§ (39)
Calcul : Vérification 8 — distance à l’extrémité
ÉtapeValeurRéf.
Distance à l’extrémitée1 ≥ 30 mmη = 0.750 · VérifiéTaux d’utilisation : 75 %§ t.17
Calcul : Vérification 9 — distance au bord
ÉtapeValeurRéf.
Distance au borde2 ≥ 25 mmη = 0.588 · VérifiéTaux d’utilisation : 59 %§ t.17
Calcul : Vérification 10 — pas dans la direction de l’effort
ÉtapeValeurRéf.
Pas dans la direction de l’effortp1 ≥ 45 mmη = 0.643 · VérifiéTaux d’utilisation : 64 %§ t.17
Calcul : Vérification 11 — écartement perpendiculaire à l’effort
ÉtapeValeurRéf.
Écartement perpendiculaire à l’effortp2 ≥ 45 mmη = 0.281 · VérifiéTaux d’utilisation : 28 %§ t.17
Calcul : Valeurs communes
ÉtapeValeurRéf.
Boulon– = M20, classe 4.6, trou d0 = 22 mm§ t.17
Résistance au cisaillement d’un plan0,6·fub,k·A/γM2, fub,k = 400 N/mm², A = 314.2 mm².Fv,Rd = 60.32 kN§ (75)
Excentricité de l’effort tranchante = g/2 + ex,b + (nc − 1)·p2,w/2 = 5.0 + 40 + 30.0 : de l’articulation au milieu du jeu au centre de gravité des boulons d’un côté.e = 75.0 mm
Moment d’excentricitéMe = VEd·e. Il subsiste quelle que soit la répartition du moment.Me = 15.000 kN·m
Moment sur les couvre-joints d’âmeD’après la répartition du moment.Mw = 0.00 kN·m§ (9.8)
Boulons de chaque côténc·nr = 2·2.n = 4
Moment d’inertie polaire du groupeΣ(x² + z²) = 43’600 mm²
Effort horizontal sur le boulon le plus sollicité(Me + Mw)·z/Σ(x² + z²), en z = 100 mm.Fx = 34.40 kN
Effort vertical sur le boulon le plus sollicitéVEd/n + (Me + Mw)·x/Σ(x² + z²), en x = 30 mm.Fz = 60.32 kN
Effort sur le boulon le plus sollicité√(Fx² + Fz²).FEd = 69.44 kN
Effort sur un plan de cisaillementFEd/2 : deux couvre-joints d’âme, deux plans de cisaillement.Fv,Ed = 34.72 kN
Calcul : Vérification 1 — boulons d’âme au cisaillement
ÉtapeValeurRéf.
Boulons d’âme au cisaillementFv,Ed ≤ Fv,Rdη = 0.576 · VérifiéTaux d’utilisation : 58 %§ (75)
Calcul : Vérification 2 — la pression latérale sur un couvre-joint d’âme
ÉtapeValeurRéf.
Distance à l’extrémité retenueLa plus petite des valeurs entre la distance au bord verticale 40.0 mm et ex,p : l’effort du boulon est incliné, les deux bords sont donc pris en compte.e = 40.0 mm§ (76)
Résistance à la pression latérale par boulon0,85·(e/d0)·fu,k·d·t/γM2 ≤ 2,4·fu,k·d·t/γM2, t = 4.0 mm.Fb,Rd = 35.61 kN§ (76)
La pression latérale sur un couvre-joint d’âmeFb,Ed ≤ Fb,Rdη = 0.975 · VérifiéTaux d’utilisation : 98 %§ (76)
Calcul : Vérification 3 — la pression latérale sur l’âme de la poutre
ÉtapeValeurRéf.
Distance à l’extrémité retenueex,b, depuis l’extrémité de la poutre.e = 40.0 mm§ (76)
Résistance à la pression latérale par boulon0,85·(e/d0)·fu,k·d·t/γM2 ≤ 2,4·fu,k·d·t/γM2, t = 11.0 mm.Fb,Rd = 97.92 kN§ (76)
La pression latérale sur l’âme de la poutreFb,Ed ≤ Fb,Rdη = 0.709 · VérifiéTaux d’utilisation : 71 %§ (76)
Calcul : Vérification 4 — couvre-joints d’âme, section brute au cisaillement
ÉtapeValeurRéf.
Aire de cisaillement brutenw·tp·hp.Av = 2’240 mm²
Résistance à l’effort tranchantAv·fy,k/(√3·γM1).VRd = 289.4 kN§ (41)
Couvre-joints d’âme, section brute au cisaillementVEd ≤ VRdη = 0.691 · VérifiéTaux d’utilisation : 69 %§ (41)
Calcul : Vérification 5 — couvre-joints d’âme, section nette au cisaillement
ÉtapeValeurRéf.
Aire de cisaillement nettenw·(hp − nr·d0)·tp, le long d’une colonne de trous.Av,net = 1’888 mm²§ (82)
Résistance0,9·fu,k·Av,net/(√3·γM2).Veff,Rd = 282.5 kN§ (82)
Couvre-joints d’âme, section nette au cisaillementVEd ≤ Veff,Rdη = 0.708 · VérifiéTaux d’utilisation : 71 %§ (82)
Calcul : Vérification 6 — âme de la poutre, section nette au cisaillement
ÉtapeValeurRéf.
Aire de cisaillement de la poutreA − 2b·tf + (tw + 2r)·tf.Av = 5’733 mm²§ (42a)
Aire de cisaillement netteAv − nr·d0·tw.Av,net = 5’249 mm²§ 5.1.4.3
Résistance0,9·fu,k·Av,net/(√3·γM2).Veff,Rd = 785.5 kN§ (82)
Âme de la poutre, section nette au cisaillementVEd ≤ Veff,Rdη = 0.255 · VérifiéTaux d’utilisation : 25 %§ (82)
Calcul : Vérification 7 — distance à l’extrémité
ÉtapeValeurRéf.
Distance à l’extrémitée1 ≥ 30 mmη = 0.750 · VérifiéTaux d’utilisation : 75 %§ t.17
Calcul : Vérification 8 — distance au bord
ÉtapeValeurRéf.
Distance au borde2 ≥ 25 mmη = 0.625 · VérifiéTaux d’utilisation : 63 %§ t.17
Calcul : Vérification 9 — pas dans la direction de l’effort
ÉtapeValeurRéf.
Pas dans la direction de l’effortp1 ≥ 45 mmη = 0.225 · VérifiéTaux d’utilisation : 23 %§ t.17
Calcul : Vérification 10 — écartement perpendiculaire à l’effort
ÉtapeValeurRéf.
Écartement perpendiculaire à l’effortp2 ≥ 45 mmη = 0.750 · VérifiéTaux d’utilisation : 75 %§ t.17

Comment ce module est vérifié

Contrôlé chiffre par chiffre au regard de la SIA 263:2013 et vérifié à l’aide de calculs indépendants utilisés sur des projets réels, avant sa publication.

Questions

Pourquoi les boulons d’âme sont-ils sollicités par un moment alors que les ailes le reprennent entièrement ?

L’effort tranchant parvient à chaque groupe de boulons depuis l’articulation au milieu du jeu : dans l’exemple de calcul, e = 75 mm et Me = 15 kN·m, quelle que soit la répartition. Le boulon d’âme le plus sollicité reprend 69.4 kN, soit 34.7 kN par plan de cisaillement.

Les deux plans de cisaillement d’un boulon d’aile sont-ils vraiment égaux ?

Seulement lorsque le couvre-joint extérieur et les couvre-joints intérieurs ont la même aire. Dans l’exemple de calcul, ils ont 2 400 et 1 800 mm², et le module signale que la répartition égale est une approximation.

Quel abonnement comprend ce module ?

L’abonnement Pro, avec sa note de calcul.

Voir aussi

Norme : SIA 263:2013 · Page mise à jour : 8 novembre 2026