Comment concevoir un boulon de fondation Cotter ?

Comment concevoir un boulon de fondation Cotter

Sujet: Conception d’un boulon de fondation Cotter

Un boulon de fondation est utilisé pour fixer une structure ou une machine à une base permanente. Voici un exemple d’un boulon de fondation ordinaire utilisé pour que la structure tienne au sol.

Comment concevoir un boulon de fondation Cotter

Boulon de fondation à clavette

Le boulon de fondation à clavette est une combinaison d’une clavette avec le boulon de fondation afin de fournir un moyen de fixation beaucoup plus pratique. Donc, dans cet article, nous allons voir comment concevoir un boulon de fondation à goupille.

Dans de nombreuses applications telles que la fixation de machinerie lourde aux fondations, les boulons de fondation Cotter sont utilisés conjointement avec les boulons de fondation et de maintien.

Construction et conception du boulon de fondation à clavette

Comme vous pouvez le voir ci-dessous, la représentation schématique du boulon de fondation avec goupille.

  • Le boulon de fondation est abaissé par le haut et la goupille est enfoncée par le côté.
  • Maintenant, cet ensemble de boulons est serré en vissant l’écrou, puis la goupille est fermement maintenue en place.
  • Il est important d’utiliser deux plaques de base dans le boulon de la fondation Cotter comme indiqué sur la figure.
  • une plaque de base est sous l’écrou et l’autre sous la goupille sont utilisées.
  • Ces deux plaques de base offrent une plus grande surface d’appui afin de reprendre la charge de serrage sur le boulon ainsi que de la répartir uniformément sur la grande surface.
Comment concevoir un boulon de fondation Cotter

Supposons que
d = Diamètre du boulon,
1 = Diamètre de l’extrémité élargie du boulon,
t = Épaisseur de la goupille, et
b = Largeur de la goupille.

Lors de la conception d’un boulon de fondation à goupille, les modes de défaillance suivants peuvent se produire. Ou du moins, nous devons prendre en compte ces défaillances afin de déterminer les paramètres de conception du boulon de fondation Cotter.

Les différents modes de défaillance du boulon de fondation à goupille sont

  • Défaillance du boulon en tension
  • Rupture de l’extrémité élargie du boulon en tension au niveau de la goupille
  • Défaillance de la goupille en cisaillement
  • Défaillance de la goupille lors de l’écrasement

1. Diamètre du boulon (d)

Pour déterminer le diamètre du boulon, nous devons supposer la défaillance du boulon sous tension.

Nous savons que la section transversale résistant à la déchirure à l’intérieur du boulon est donnée par

Diamètre du boulon

La résistance à la déchirure du boulon sera le produit de la contrainte de traction induite (σt) et la section transversale qui résiste à la déchirure à l’intérieur du boulon.

On peut écrire la relation comme suit

Diamètre du boulon

Maintenant, pour résister à la charge, nous devons assimiler cette résistance à la déchirure à la charge (P), nous pouvons écrire

Diamètre du boulon

A partir de cette relation, on peut déterminer le diamètre du boulon (d).

2. Diamètre de l’extrémité élargie du boulon (d1)

Pour déterminer le diamètre de l’extrémité élargie du boulon, nous devons supposer qu’il existe une défaillance de l’extrémité élargie du boulon sous tension au niveau de la goupille.

Nous savons que la zone résistant à la déchirure dans l’extrémité élargie du boulon est

Comment concevoir un boulon de fondation Cotter

La résistance à la déchirure de l’extrémité élargie du boulon sera le produit de la contrainte de traction induite (σt) et la section transversale qui résiste à la déchirure à l’intérieur de l’extrémité élargie du boulon.

Comment concevoir un boulon de fondation Cotter

Maintenant, pour résister à la charge, nous devons assimiler cette résistance à la déchirure à la charge (P), nous pouvons écrire

Comment concevoir un boulon de fondation Cotter

A partir de cette relation, nous pouvons déterminer le diamètre de l’extrémité élargie du boulon (d1).

L’épaisseur de la goupille est généralement prise comme d1 / 4.

3. largeur de la goupille (b)

Pour obtenir la largeur de la goupille, il faut considérer la rupture de la goupille en double cisaillement.

Comment concevoir un boulon de fondation Cotter

Puisque nous avons supposé que la goupille est en double cisaillement, donc zone résistant au cisaillement
= 2 b × t

La résistance au cisaillement de la goupille sera le produit de la contrainte de cisaillement induite/autorisée et de la zone résistant au cisaillement
= 2 b × t × τ

En égalant cela à la charge (P), nous avons
P = 2 b × t × τ

A partir de cette relation, la largeur de la clavette (b) peut être déterminée.

4. Stress d’écrasement induit dans la clavette (σc)

Une défaillance de la goupille lors de l’écrasement peut nous amener à déterminer la contrainte d’écrasement induite dans la goupille.

On sait que la surface résistant à l’écrasement en goupille est
= b × t

La résistance à l’écrasement de la goupille sera le produit de la contrainte d’écrasement et de la zone résistant à l’écrasement dans la goupille
= b × t × σc

En égalant cela à la charge (P), nous avons
P = b × t × σc

A partir de cette équation, la contrainte d’écrasement induite dans la goupille peut être vérifiée.

Ce sont tous les paramètres requis pour concevoir le boulon Cotter Foundation.

Résolvons un exemple de problème pour concevoir un boulon de fondation à clavette.

Énoncé du problème

Concevez et dessinez un boulon de fondation à clavette soumis à une traction maximale de 50 kN. Les contraintes admissibles sont données par σt= 80 MPa ; = 50 MPa ; etc = 100 MPa.

Réponse:

Données données :
Charge de traction (P) = 50 kN = 50 × 103 N
Contrainte de traction admissible (σt) = 80 MPa = 80 N/mm2
Contrainte de cisaillement admissible (τ) = 50 MPa = 50 N/mm2
Contrainte d’écrasement admissible (σc) = 100 MPa = 100 N/mm2

1. Diamètre du boulon

Disons d = Diamètre du boulon.

Considérant la défaillance du boulon en tension. On sait que la charge (P)

Diamètre du boulon

50 × 103 = /4 ×d2 ×σt
50 × 103 = /4 ×d2×80
50 × 103 = 62,84 jours2
2 = 50 × 103 / 62,84
2 = 795,7
d = 28,2

Le diamètre du boulon que nous avons obtenu ci-dessus est de 28,2 mm, prenons cette valeur à 30 mm.

2. Diamètre de l’extrémité élargie du boulon et épaisseur de la goupille

Laisse nous dire
1 = Diamètre de l’extrémité élargie du boulon, et
t = Épaisseur de la goupille. Il sera pris comme d1/4.

Considérant la défaillance de l’extrémité élargie du boulon en tension au niveau de la goupille. On sait que la charge (P),

Diamètre de l'extrémité élargie du boulon et épaisseur de la goupille

50 × 103 = [ (π /4)(d1)2 – d1 × (d1 / 4)] × 80
50 × 103 = 42,84 (d1)2
(ré1)2 = 50 × 103 / 42,84
(ré1) 2= 1167
1 = 34

Le diamètre de l’extrémité élargie du boulon est de 34 mm, prenons cette valeur à 36 mm pour être du bon côté de la conception.

L’épaisseur de la goupille