Les dimensions du tableau précédent diffèrent d'une manière sensible de celles du n° 280, que M. Armengaud a déduites de lois empiriques reproduisant approximativement les dimensions des différents types de boulons de l'habile constructeur anglais Whitworth. Or, dans les boulons calculés d'après la formule établie selon ce constructeur, la plus grande tension des fibres ne dépassant pas 1,3 par millimètre carré, et la même formule appliquée au profil de filets pour lequel le diamètre du noyau intérieur aux filets est d'=0,8d donnant R=1,6129, cette fatigue est évidemment en dehors de toute proportion avec l'effort de sécurité auquel on peut soumettre la matière composant les boulons, et cela d'autant plus que les fers de ces pièces ont une résistance supérieure à celle des fers composant les tôles et cornières, que l'on ne craint pas de soumettre à des efforts d'extension de 5 à 6 kilogrammes par millimètre carré. Le nombre des boulons entrant dans une construction étant trèsconsidérable, il est important de n'en pas exagérer les dimensions, ce qui serait coûteux, et d'un autre côté de ne pas les faire trop faibles, ce qui serait dangereux. Rivets. La rivure se fait ordinairement conique à l'aide d'un petit marteau, ou en goutte de suif à l'aide d'une bouterolle; la tête du rivet repose sur un ture dans les deux cas. Le diamètre de la tige du rivet étant représenté par 100, la tête est un segment sphérique à une base, dont la hauteur est 66 et le diamètre de la base 167, le rayon de la sphère étant 86. Pour que la rivure soit égale à la tête, la tige du rivet doit faire une saillie de 111,5 sur la face de la tôle. On doit observer ces proportions quand on fait usage de la bouterolle, parce qu'il ne faut pas d'excès de fer. La rivure se fait à chaud, et l'on ne doit pas discontinuer de frapper tant que l'excès de la température du rivet sur celle de la tôle n'est pas inférieure à 250 degrés, sans quoi la contraction peut briser le rivet. Dans les conditions de la pratique, l'excès de température est d'environ 150 degrés; la contraction produit théoriquement sur le rivet une traction de 23*,4 par millimètre carré de section, ce qui est loin de la traction de rupture, et en supposant le coefficient de frottement égal à 0,6, le frottement entre les pièces réunies produit par un rivet est de 14,04 par millimètre carré de la section du rivet. Des expériences faites en Angleterre ont donné 13 à 16 kilog. pour le frottement ou adhérence produit par millimètre de section des rivets. Ces expériences ont été faites en rivant ensemble trois feuilles de tôle, et en faisant, après le refroidissement, glisser celle du milieu, dont le trou avait été allongé à l'avance, ce qui sort des conditions de la rivure ordinaire. La moitié de lá résistance totale trouvée est l'adhérence produite par le rivet dans chaque joint de contact. Diamètre et nombre des rivets. Pour les chaudières à vapeur, afin d'éviter toute fuite et d'obtenir en même temps une résistance suffisante, on fait dans la pratique Dans le cas des charpentes en tôle, le nombre et le diamètre des rivets n'est plus qu'une question de résistance. L'adhérence produite entre les tôles étant de 14 à 16 kilog. par millimètre carré de section des rivets, comme on peut compter utilement sur environ 1/4 de cette force, c'est-à-dire sur 3,5 à 4 kilog., on a, en faisant travailler la tôle à 7 kilog. par millimètre carré de section, T.d2 Tel: 3,5 n. 4 (a) largeur de la tôle; n nombre de rivets. Faisant d=2e, valeur ordinairement adoptée dans la pratique, l'équation précédente devient Dans les semelles de poutres en tôle il y a généralement plusieurs feuilles de tôle superposées; il faut tenir compte du nombre des feuilles interrompues. m étant ce nombre, la section résistante de la tôle est elm, et la relation (a) devient Pour les plates-bandes et les cornières dont l'épaisseur est comprise entre 0,009 et 0,012, l'expérience apprend que si la distance entre deux rivets consécutifs dépasse 0",100, il est difficile d'empêcher les surfaces en contact de bâiller; d'où la règle souvent suivie d'adopter pour écartement maximum entre les rivets la distance 0",100. Généralement, le diamètre des rivets réunissant les cornières à l'âme est égal à celui d des rivets réunissant les cornières aux plates-bandes, et le double du nombre n' des premiers rivets est égal à celui n des seconds (2n' = n). Le frottement entre les surfaces en contact devant être plus grand pour les cornières et l'âme que pour les cornières et les plates-bandes, il en résulte que lorsqu'on a des cornières à ailes inégales, il est rationnel de placer l'aile la plus longue contre l'âme, afin de pouvoir, dans le même intervalle, avoir 2n' > n, ou bien, ce qui est plus facile, afin de pouvoir faire d' > d. Couvre-joints. Lorsque les pièces de tôle sont rivées après avoir fait simplement superposer leurs extrémités, l'effort de traction tend à mettre les pièces de tôle en prolongement l'une de l'autre, et il en résulte une composante poussant à la rupture des rivets et provoquant une déformation. On évite cet effet dans les pièces de charpente au moyen de couvre-joints. Lorsque la pièce ne se compose que d'une épaisseur de tôle, il faut nécessairement un couvre-joint sur chaque face. Quand la pièce se compose de deux épaisseurs de tôle, si l'on ne mettait qu'un couvrejoint du côté de la tôle interrompue, le couvre-joint supporterait la moitié de la tension de la lame interrompue ou 1/4 de la tension totale, et la lame non interrompue les 3/4 de cette tension totale; il faut donc mettre un second couvre-joint sur la face de la lame non interrompue. A mesure que le nombre des lames augmente, comme on a soin qu'en un même point il n'y ait qu'une lame interrompue, la surcharge infligée aux lames non interrompues diminue rapidement; c'est ce qui fait que dans certains cas on peut ne mettre qu'un seul couvre-joint. Fig. 87. Disposition des rivets sur les couvrejoints. Le nombre n des rivets à mettre de chaque côté du joint étant déterminé, N étant le nombre des rivets de la première rangée, la section résistante est (l - Nd)e. R étant la résistance par unité de surface d'une section dans laquelle il n'y a pas de rivets, et R' la résistance de la section réduite par la présence des rivets, on a R'> R; et comme la résistance totale de la section réduite doit être égale à celle d'une section non réduite, d'où l'on tire, en faisant R' = 1,1R, ce qui est convenable, Nest le nombre de rivets qu'on peut mettre à chaque rang; mais comme les rivets du premier rang a diminuent l'effort transmis à ceux du rang suivant, par suite de l'adhérence, qui fait passer une partie de la traction dans le couvre-joint, il en résulte qu'on peut mettre au second rang un plus grand nombre de rivets, en tenant compte de la réduction de l'effort total à transmettre. Comme ce qui a lieu pour le bord du couvre-joint a lieu pour le bord de la tôle, on est conduit à distribuer les rivets symétriquement sur chaque côté du couvre-joint. Perçage de la tôle pour recevoir les rivets. Il se fait à l'aide d'un poinçon en acier manœuvré mécaniquement. La résistance du poinçon à l'écrasement devant être plus grande que la résistance à l'arrachement de la surface cylindrique qu'il met à jour dans la tôle qu'il traverse, on doit avoir R résistance du poinçon à l'écrasement par millimètre carré de section; R=100 kilog environ pour l'acier fondu; R1 résistance de la pièce percée à l'arrachement; R1 =30 kilog. environ par millimètre carré pour la tôle. Substituant ces valeurs de R et R, dans l'inégalité précédente,fon en conclut d > 1,2e. Ainsi le diamètre d du trou sera au minimum égal à 1,2 fois l'épaisseur de la tôle. Dans la pratique on prend généralement d = 2e. VII. M. Rouvenat, dans son Essai sur l'emploi des fers à double T, donne des tableaux de la résistance graduée des fers du commerce selon leur mode de fabrication, ainsi que de celle de la fonte; nous en extrayons le suivant, en le faisant précéder de la définition de ces fers (285). La méthode anglaise de fabrication du fer, qui s'est généralisée dans presque toutes les usines françaises depuis 1819, consiste à convertir successivement des minerais, plus ou moins nettoyés ou lavés, en fonte brute, puis en une série de produits intermédiaires entre la fonte brute et de fer fini, par l'emploi des feux de finerie, des fours à puddler et des fours à réchauffer, des laminoirs de toute espèce et des marteaux, et par la substitution des combustibles minéraux au combustible végétal. Le minerai mis en fusion produit la fonte brute, laquelle est transformée en fonte qu'on affine, dite fine metal, et cette fonte fine metal est, par le puddlage, transformée en fer puddlé brut, dit fer no 1. Les deux premières opérations sont en usage dans tous les pays où le combustible minéral est abondant et à bas prix. Dans ceux où le char: bon de bois est d'un prix modéré, et les minerais souvent plus purs, on améliore le chauffage en le produisant avec du coke et du charbon de bois, ou seulement avec ce dernier combustible, et alors une seule opération remplace les deux premières : le minerai mis en fusion produit de la fonte d'assez bonne qualité, dite fonte affinage ou fonte de forge, qui est équivalente au fine metal des Anglais, et laquelle, puddlée, donne le fer n° 1. Le fer no 1 est faible, dur, aigre et cassant; il est dépourvu de malléabilité pour la forge de construction, mais chauffé à blanc il peut être soudé à la grosse forge; il est d'une texture plus fine que celle de la fonte et moins fine que celle du fer malléable; sa densité est supérieure à celle de la fonte et inférieure à celle du fer fini; sa résistance à la traction est intermédiaire entre celle des fontes grises de la meilleure qualité et celle des fers de forge malléables de la moindre qualité et les moins résistants. Ce fer brut n° 1 est converti en fer malléable, propre à la forge de construction, par une opération appelée ballage. On coupe les barres de fer no 1; on en fait des trousses composées de plusieurs assises, afin de donner beaucoup d'étirage, soit en paquets à simple pile, soit en paquets à double pile; on les chauffe au blanc, puis on les lamine. Chaque trousse donne ainsi une barre de fer n° 2, d'une composition plus pure, d'une texture plus serrée, et suffisamment malléable pour la forge de construction. Lorsqu'on veut obtenir une qualité supérieure au no 2, on augmente l'épaisseur des paquets (lesquels peuvent comprendre jusqu'à 6 assises), afin d'obtenir plus d'étirage que pour le n° 2; on chauffe au blanc, et l'on soude les pièces entre elles au marteau frontal, ce qui produit un refroidissement; on chauffe de nouveau pour revenir au blanc, puis on étire au laminoir. Le fer puddlé n° 1 ainsi traité subissant deux chaufages, un martelage et un laminage, s'est fortement épuré; il est dit corroyé c'est le fer n° 3. Des trousses composées de fer no 1 et de fer n° 2 produisent du fer n° 4, qui est encore supérieur en malléabilité et en force à la traction. On parvient à faire des fers fins, dits extra-forts et supérieurs, par de nouveaux corroyages au marteau, en variant encore la composition des trousses et en traitant la fonte affinage ou le fine metal uniquement au charbon de bois. Les fers no 2, 3 et 4 sont désignés, comme espèce, par le mot métis, et, sous le rapport de la qualité, par les mots : ordinaire, petit-fort ou demi-fort et fort. Le fer laminé métis no 2 à la houille est le fer usuel, marchand; son cours sert de régulateur pour les métis n° 3 et 4 à la houille corroyés, dits battus ou martelés, pour les métis bois, et pour les extra, houille ou bois. Au tableau page 370, sous le rapport de la résistance à la traction, les fers sont divisés en fer faible, de gros échantillon, d'une résistance de 25 kilog. à la traction; en fer moyen d'une résistance de 40 kilog., et en fer fort, de petit échantillon, d'une résistance de 60 kilog. Les trois types de fer qui ont fourni ces résultats appartiennent à l'ancienne fabrication. Les fers métis, auxquels on a cherché par des corroyages convenables à donner les résistances de ces types, ne pouvaient atteindre à celle de 60 kilog. qui appartient aux fers extra-forts et supérieurs; ils commencent à la résistance inférieure de 25 kilog. et s'arrêtent à celle moyenne de 40 kilog. Tableau, pour les diverses catégories de fonte et de fer, des valeurs minima, moyenne et maxima, par millimètre carré : 1° De la charge de rupture par traction R (pages 370, 376 et 378); De la charge p correspondant à la limite d'élasticité (page 367); 3° De l'allongement i 4° Du mode d'élasticité E id. id. (page 367); |