Vis dans l’aluminium des structures solaires : passer de M5 à M8 n’a apporté qu’environ un cinquième d’arrachement en plus

Comment l’essai a été mené

Les éprouvettes étaient des tubes rectangulaires en aluminium 6063-T6 de 60 × 110 mm, paroi de 2,6 mm, dimensionnés d’après les structures solaires du commerce et la pratique courante en toiture selon l’article. Deux types de vis : des vis autoperceuses vissées directement dans la paroi, qui forment leur propre filet, et des vis à métaux dans des trous percés au diamètre intérieur et taraudés à la main. Les deux ont été serrées à la clé dynamométrique au couple d’accostage du fabricant (aucune valeur n’est donnée) puis arrachées axialement, trois éprouvettes par combinaison.

Deux façons de rompre

Mode I : le filet en aluminium s’arrache. La vis ne présente aucun dommage visible ; le taraudage de la paroi du tube est cisaillé et la paroi se bombe vers l’extérieur autour du trou, avec une rupture brutale à la charge maximale.

Mode II : la vis rompt sous la tête. La tige rompue reste dans la paroi, et l’aluminium ne se déforme que légèrement.

Le mode dépend surtout du diamètre : la plus fine, 3,58 mm, a rompu en mode II ; au-delà d’environ 5 mm, toutes ont rompu en mode I.

Huit résultats d’arrachement

Une fois en mode I, le diamètre compte beaucoup moins. Le rapport des carrés des diamètres entre 7,90 et 4,92 mm est de 2,58 ; le rapport des arrachements est de 8,00 ÷ 6,32 = 1,27, ou 8,00 ÷ 6,71 = 1,19, soit environ un cinquième de plus (calcul de ce site). Le modèle montre pourquoi : la contrainte de pelage se concentre sur les deux ou trois premiers filets en prise, et une paroi de 2,6 mm n’en contient guère plus.

L’analyse de sensibilité de l’article va dans le même sens : dans le domaine élastique, les deux variables les plus influentes étaient le module d’élasticité de l’aluminium (0,44) et l’épaisseur de paroi (0,40), deux propriétés du profilé ; la largeur du profilé avait un effet négatif, parce que la paroi fléchit hors de son plan.

Là où le texte et le tableau divergent

Le paragraphe 2.3.3 indique que réduire le pas de la série MS-D5 de 1,1 mm à 0,8 mm a nettement augmenté l’arrachement, parce que le filetage plus fin met plus de filets en prise dans la paroi de 2,6 mm. Le tableau 1 donne 6,71 kN à 1,1 mm et 6,32 kN à 0,8 mm, soit une baisse. L’un des deux est inversé, et l’article ne permet pas à ce site de dire lequel. Le tableau 1 indique aussi un pas de 1,3 mm pour SS-D4, là où le tableau 2 indique 1,4.

Le raisonnement sur les filetages fins est plausible ; ce jeu de données ne l’étaye pas. Pour citer l’article à propos du pas, citez le tableau.

Pour ceux qui spécifient les vis

Dans l’aluminium mince, regardez la paroi avant la vis. Dans cet essai, au-delà d’environ 5 mm, une vis plus grosse a peu apporté ; l’épaisseur de paroi et l’aluminium lui-même étaient les variables principales. C’est un résultat pour cette paroi de 2,6 mm en 6063-T6 et ces vis, pas une règle (Quand la tôle est trop mince pour retenir un filet).

Trop fin change la rupture. La vis autoperceuse de 3,58 mm a rompu sous la tête à 4,36 kN. Économiser de la matière dans ce sens fait de la vis le maillon faible.

Ce que cette page ne peut pas conclure

Le tableau donne des charges ultimes d’essai, non des valeurs de calcul ; aucun coefficient de sécurité n’est appliqué et aucune charge de vent n’est convertie en nombre de vis. Les résultats valent pour un tube en 6063-T6 à paroi de 2,6 mm et ces huit vis. L’article ne donne aucune valeur de couple de pose.

Cet article traite de l’étape 1 : support. L’ordre complet est support, filetage, tête, empreinte, finition et documentation. L’article anglais Specifying a screw explique pourquoi le modifier entraîne une reprise.

Questions fréquentes

Combien apporte une vis plus grosse dans une structure en aluminium ?

Dans un essai publié en 2026 dans Materials sur un tube en 6063-T6 à paroi de 2,6 mm, les vis au-delà d’environ 5 mm ont toutes rompu par arrachement du filet en aluminium ; de 4,92 à 7,90 mm, l’arrachement est passé de 6,32-6,71 kN à 8,00 kN, soit environ un cinquième de plus. Cela ne vaut que pour ces conditions.

À l’arrachement, est-ce la vis ou l’aluminium qui cède ?

Cela dépend de la résistance relative. Dans le même essai, une vis autoperceuse de 3,58 mm a rompu sous la tête à 4,36 kN, tandis que les vis au-delà d’environ 5 mm ont arraché le filet en aluminium et sont restées intactes. Le module de l’aluminium et l’épaisseur de paroi étaient les variables principales de l’analyse de sensibilité.

Références

• Zhang et al. (2026) — Tensile Pull-Out Behaviour and Global Sensitivity Analysis of Fastening Screws in Photovoltaic Aluminium Support Structures, Materials 19(14):3070 (libre accès, CC BY)
• Quand la tôle est trop mince pour retenir un filet

Texte intégral via Europe PMC, lu en entier ; valeurs du tableau 1 telles que publiées. Les rapports sont des calculs de ce site. La contradiction sur le pas entre le texte et le tableau 1, ainsi que l’écart de pas de SS-D4 entre les tableaux 1 et 2, ont été relevés lors de la vérification et sont rapportés tels quels.