La première spécification sur les boulons était une règle pour remplacer les rivets, pièce pour pièce

Cette page ne recense pas qui utilise encore des rivets et ne donne aucun conseil de construction ni de calcul. Elle suit la trace écrite d’un seul remplacement, dans une spécification téléchargeable gratuitement et dont le commentaire conserve les dates.

Le boulon est arrivé comme règle de substitution

Relisez cette première phrase pour ce qu’elle ne contient pas. Aucun calcul de résistance. Aucun cheminement des efforts. Aucune nouvelle catégorie d’assemblage. Trois contraintes et rien d’autre, selon notre décompte : un nombre égal de boulons, du même diamètre nominal, à la place d’un acier à rivets nommé. Quoi que l’assemblage riveté ait été conçu pour faire, l’assemblage boulonné était autorisé à le faire parce qu’il avait la même apparence.

C’est une manière remarquablement modeste pour un élément de fixation d’entrer dans une industrie. À la réflexion, c’était aussi la seule possible. Personne n’avait à être convaincu que l’assemblage fonctionnait. Il fallait convaincre que la nouveauté pouvait se tenir là où se tenait l’ancien.

Deux autres exigences s’y ajoutaient, et elles pèsent plus qu’il n’y paraît. Tous les boulons devaient être précontraints et toutes les surfaces en contact exemptes de peinture ; le commentaire fait remarquer que la règle de 1951 « satisfaisait ainsi aux exigences d’un assemblage antiglissement selon la définition actuelle ». Dans sa première édition, chaque assemblage boulonné admis par la spécification était de la catégorie que nous dirions aujourd’hui stricte.

Trois ans plus tard, le cas par défaut a changé

Avec la révision de 1954, l’exigence d’absence de peinture ne s’appliquait plus qu’aux « assemblages soumis à des inversions d’efforts, à des chocs ou à des vibrations, ou aux cas où une redistribution des efforts due au glissement de l’assemblage serait indésirable ». Le commentaire en donne la raison en une ligne : cet assouplissement reconnaissait que, dans de nombreuses applications, « un déplacement des pièces assemblées qui met les boulons en appui contre les parois de leurs trous n’est en rien préjudiciable ».

L’assemblage s’est donc divisé en catégories, et on leur a donné des noms. Bearing type. Friction type. Direct tension.

Ces noms ont tenu jusqu’en 1985, lorsque la même spécification les a remplacés respectivement par shear/bearing, slip-critical et direct tension et, au même moment, a admis la pose au serrage snug-tight pour de nombreux assemblages shear/bearing.

Mettez les deux extrémités côte à côte, et c’est notre calcul, pas celui du document. En 1951, chaque assemblage boulonné devait être précontraint sur acier nu. En 1985, trente-quatre ans plus tard, toute une catégorie pouvait être serrée à la force du bras et laissée telle quelle. Ce que ces deux états signifient en détail est traité ailleurs sur ce site, dans la définition du serrage snug-tight et dans ce qu’est réellement un assemblage antiglissement, et ni l’un ni l’autre n’est répété ici.

Le tableau de couples a duré trois ans

La première édition apportait autre chose encore, et sa durée de vie est documentée à l’année près.

Publié, puis retiré trois ans plus tard, sur preuves. Le commentaire énumère aussi ce qui fait varier la relation. Sept points, et le sixième mérite qu’on s’y arrête.

• L’état de surface et la tolérance des filetages de la vis et de l’écrou
• L’uniformité, le degré et l’état de la lubrification
• Les conditions d’atelier ou de chantier qui apportent poussière, saleté ou corrosion sur les filetages ou les surfaces d’appui de l’écrou et de la rondelle
• Le frottement entre l’élément tourné et la surface d’appui
• La variabilité de l’alimentation en air des clés à chocs pneumatiques, selon la longueur du flexible ou le nombre de clés sur une même source
• L’état, la lubrification et l’alimentation de la clé dynamométrique, « qui peuvent changer au cours d’un même poste de travail »
• La répétabilité de toute clé qui mesure le couple appliqué ou y réagit

La méthode elle-même a eu une vie plus longue et plus étrange. La reconnaissance de la méthode à la clé étalonnée a été maintenue jusqu’en 1980, à condition que le couple de pose soit déterminé pour les boulons concernés chaque jour. Puis elle a été retirée en 1980, et le commentaire dit pourquoi avec une franchise inhabituelle : « en raison de la controverse persistante née du non-respect, par les utilisateurs, des conditions d’emploi valable de la méthode », aussi bien à la pose qu’au contrôle. En 1985, elle a été réintroduite, avec cinq déclencheurs distincts de réétalonnage : chaque jour, à tout changement de lot d’un composant, à toute relubrification, en cas de différence notable de l’état de surface des filetages, des écrous ou des rondelles, et à toute modification d’une partie principale de la clé, y compris sa lubrification, son flexible et son alimentation en air.

Une méthode retirée non parce qu’elle était fausse, mais parce qu’on ne la suivait pas, et rétablie cinq ans plus tard avec des conditions écrites plus durement. Il est rare de lire cela en toutes lettres dans une spécification. C’est aussi la même méfiance envers une valeur de couple que l’on retrouve dans un corpus de règles tout à fait différent, où la norme fédérale américaine sur l’électricité ne donne jamais aucune valeur de couple.

L’acier à rivets porte une date

Les rivets de cette phrase de 1951 étaient un matériau nommé, et une note de bas de page sur la même page les suit jusqu’au bout.

Seize ans, selon notre soustraction, entre la règle qui permit à un boulon de remplacer ce rivet et le retrait de la norme qui définissait l’acier à rivets. Nous n’avons pas réussi à confirmer le statut actuel de la désignation qui lui a succédé. La page de l’éditeur ne s’est pas chargée chez nous, et plutôt que de répéter ce qui en est dit ailleurs, nous la laissons comme une lacune.

Le mot apparaît une fois en cent dix-huit pages

Nous avons cherché le mot dans toute la spécification actuelle. Ce décompte est le nôtre.

Cent dix-huit pages, dix-huit éditions successives depuis 1951, et ce contre quoi toute l’entreprise avait été définie à l’origine ne survit que dans une phrase historique et un titre de livre. Ce n’est pas la preuve que plus personne ne pose de rivets, et nous ne le prétendons pas. C’est un constat sur un document : la spécification née comme permission de remplacer les rivets n’entretient plus de relation de travail avec eux.

Un petit point sur lequel le document n’est pas d’accord avec lui-même

La préface nomme le document de 1951 Specification for Assembly of Structural Joints Using High Tensile Steel Bolts. Le commentaire de la section 4, citant la même première édition, le nomme Specification for Assembly of Structural Joints Using High-Strength Bolts.

Deux noms pour un même document, à quarante-quatre pages d’écart, dans le même fichier. Nous ne savons pas lequel était le titre historique et cette page ne devine pas. Cela mérite d’être noté, car quiconque recherche l’édition de 1951 par son nom trouvera des choses différentes selon la phrase qu’il lit en premier.

Ce qu’il faut en retenir

• La première spécification, en janvier 1951, autorisait un nombre égal de boulons A325 de même diamètre nominal à la place de rivets A141 posés à chaud. C’était tout
• Elle exigeait aussi que chaque boulon soit précontraint et chaque surface en contact exempte de peinture, ce qui, selon le commentaire, correspondait à la définition actuelle d’un assemblage antiglissement
• 1954 a restreint cette exigence aux assemblages soumis à des inversions d’efforts, à des chocs ou à des vibrations, ou à ceux où une redistribution des efforts due au glissement serait indésirable, et les trois noms d’assemblage sont apparus
• 1985 les a renommés et a admis la pose snug-tight pour de nombreux assemblages shear/bearing, trente-quatre ans après le cas strict par défaut
• Le tableau couple/précontrainte de 1951 a été retiré en 1954 après que des recherches ont montré une variation pouvant atteindre plus ou moins quarante pour cent, sauf relation établie par lot, diamètre et état des composants
• Sept variables influent sur cette relation, dont la clé dynamométrique elle-même, qui peut changer au cours d’un même poste
• La méthode à la clé étalonnée a été retirée en 1980 parce que les utilisateurs n’en respectaient pas les conditions, puis réintroduite en 1985 avec cinq déclencheurs de réétalonnage
• La norme de l’acier à rivets a été retirée en 1967 et est devenue une nuance d’une désignation successeure dont nous n’avons pas pu confirmer le statut actuel
• Dans l’édition de 2020, le mot rivet apparaît une fois, dans la phrase sur 1951

La question était de savoir si l’on pose encore des rivets à chaud. Le document ne peut pas y répondre, et nous non plus. Il dit quelque chose de mieux : le boulon n’a pas gagné un débat sur l’élément de fixation le plus résistant. Il a été autorisé, pièce pour pièce, à se tenir là où se tenait un rivet, puis a passé trente-quatre ans à déterminer ce qu’il avait réellement le droit d’être.

La même spécification décrit aussi ailleurs ses propres limites avec une rare bonne volonté. Sa section sur le règlement d’un litige concernant un boulon posé fixe une procédure puis énumère les raisons pour lesquelles elle peut rejeter de bons boulons et en accepter de mauvais.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

Que disait réellement la première spécification sur les boulons à haute résistance ?

Le commentaire de l’édition actuelle la décrit. Lors de sa première approbation en janvier 1951, la spécification se bornait à autoriser le remplacement de rivets en acier ASTM A141 posés à chaud par un nombre égal de boulons ASTM A325 de même diamètre nominal. Elle exigeait aussi que tous les boulons soient précontraints et que toutes les surfaces en contact soient exemptes de peinture.

Pourquoi est-ce important ?

Parce que ce n’est pas une méthode de calcul. C’est une permission de mettre le même nombre de boulons, au même diamètre, là où les rivets auraient été posés. L’assemblage boulonné a hérité sa justification de l’assemblage riveté qu’il remplaçait au lieu d’être justifié pour lui-même.

Tous les premiers assemblages boulonnés étaient-ils antiglissement ?

En pratique, oui. Le commentaire indique que les exigences de 1951 en matière de précontrainte et de surfaces en contact sans peinture satisfaisaient aux exigences d’un assemblage antiglissement selon la définition actuelle. La révision de 1954 a restreint l’exigence d’absence de peinture aux assemblages soumis à des inversions d’efforts, à des chocs ou à des vibrations, ou à ceux où une redistribution des efforts due au glissement serait indésirable.

Quand les noms des assemblages ont-ils changé ?

Après la révision de 1954, les assemblages étaient désignés bearing type, friction type et direct tension. Avec l’édition de 1985, ils sont devenus respectivement shear/bearing, slip-critical et direct tension, et la pose snug-tight a été admise pour de nombreux assemblages shear/bearing.

La spécification a-t-elle jamais publié un tableau de couples ?

Oui, dans la première édition de 1951, avec des relations entre couple et précontrainte pour des boulons de divers diamètres. Il a été retiré dans l’édition de 1954 après que des recherches ont montré qu’il faut s’attendre à une variation du rapport couple/précontrainte pouvant atteindre plus ou moins quarante pour cent, sauf si la relation est établie individuellement pour chaque lot de boulons, chaque diamètre et chaque état des composants.

Qu’est-ce qui fait autant varier couple et précontrainte ?

Le commentaire énumère sept points : l’état de surface et la tolérance des filetages, l’uniformité et l’état de la lubrification, la poussière, la saleté et la corrosion dues aux conditions d’atelier ou de chantier, le frottement entre l’élément tourné et la surface d’appui, la variabilité de l’alimentation en air des clés à chocs pneumatiques, l’état, la lubrification et l’alimentation de la clé dynamométrique, qui peuvent changer au cours d’un même poste, et la répétabilité de toute clé qui mesure le couple appliqué.

Pourquoi la méthode à la clé étalonnée a-t-elle été supprimée puis rétablie ?

Elle a été maintenue jusqu’en 1980, à condition que le couple de pose soit déterminé chaque jour pour les boulons concernés. Sa reconnaissance a été retirée en 1980 en raison de la controverse persistante née du non-respect, par les utilisateurs, des conditions de son emploi valable, à la pose comme au contrôle. Elle a été réintroduite en 1985 avec davantage d’insistance sur les exigences détaillées, dont cinq déclencheurs distincts de réétalonnage.

Qu’est devenu l’acier à rivets ?

Une note de bas de page de la spécification indique que l’ASTM A141 a été retirée en 1967 et est devenue l’ASTM A502 Grade 1. Nous n’avons pas pu confirmer le statut actuel de cette désignation successeure, et cette page n’en affirme aucun.

La spécification actuelle traite-t-elle encore des rivets ?

Non. Nous avons parcouru les 118 pages : le mot rivet en tant qu’élément de fixation apparaît une fois, dans la phrase sur janvier 1951. Les trois autres occurrences de riveted sont toutes le titre d’un manuel de 1987. C’est un fait concernant le document, pas une indication sur la question de savoir si quelqu’un pose encore des rivets.

Références

• Research Council on Structural Connections, Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts, 11 juin 2020, 118 pages, gratuite et complète. Préface et commentaires des sections 4 et 8
• r/Tools, où des images d’archives de rivetage à chaud ont soulevé la question de la date à laquelle il a cessé

La spécification de 2020 a été téléchargée en entier ; la préface, le commentaire de la section 4 sur les types d’assemblage et le commentaire de la section 8 sur la méthode à la clé étalonnée ont été lus intégralement. C’est la troisième fois que ce site utilise ce document, après la définition du serrage snug-tight et la différence entre un assemblage antiglissement et un assemblage shear/bearing ; les passages utilisés ici sont des commentaires historiques qu’aucune de ces deux pages n’a abordés, et rien n’en est repris. Chaque date, citation et valeur qui en est tirée a été vérifiée sur une image rendue de la page et non sur du texte extrait. Les éléments suivants relèvent de nos propres recherches et décomptes, non de la spécification : le fait que le mot rivet en tant qu’élément de fixation apparaisse une fois dans les 118 pages, alors que les trois occurrences de riveted sont toutes un titre de livre de 1987 ; le décompte de trois contraintes dans la phrase de substitution ; les intervalles de trois, cinq, seize et trente-quatre ans entre les événements datés ; et le constat que la préface et le commentaire de la section 4 donnent deux noms différents à l’édition de 1951. Nous ne savons pas lequel de ces deux noms était le titre historique, et cette page ne devine pas. Nous n’avons pas pu confirmer le statut actuel de la désignation successeure de l’acier à rivets, car la page de l’éditeur ne s’est pas chargée chez nous au cours de cette session ; plutôt que de répéter une affirmation de seconde main, nous l’avons laissée comme une lacune déclarée. Cette page ne recense pas les industries qui posent encore des rivets, ne donne aucun conseil de construction ni de calcul et ne cite aucun fabricant ni produit. Les normes ASTM citées dans les passages repris n’ont pas été lues, et les dispositions de calcul de la spécification ne sont pas résumées ici. Nous avons lu le message du forum et non ses réponses, et aucun pseudonyme du forum n’apparaît sur cette page.