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CHAPITRE 6: Assemblage par Soudures
1. Introduction
Assemblage par Soudures
Figure 1 : Exemples d’assemblages Soudés
 Le soudage implique donc :
- L’existence d’une source de chaleur suffisante pour obtenir la fusion du
matériau.
- Une aptitude du matériau à être soudée, appelée soudabilité
1. Introduction
Assemblage par Soudures
 Le soudage présente, par rapport au boulonnage, plusieurs avantages :
- Il assure la continuité de matière, et de ce fait, garanti une bonne transmission
des sollicitations.
- Il dispense des pièces secondaires ( goussets,……).
- Il est de moindre encombrement et plus esthétique que le boulonnage.
En revanche, il présente divers inconvénients :
- Le métal de base doit être soudable.
- Le contrôle des soudures est nécessaire et onéreux.
- Le soudage exige une main-d’œuvre qualifiée et un matériel spécifique.
1. Introduction
Assemblage par Soudures
 Pour clarifier quelques notions souvent employées dans ce chapitre, il nous
semble utile de définir les termes suivants:
- Soudage : Opération qui consiste à réaliser un joint soudé destiné à relier entre
elle deux ou plusieurs parties d’un assemblage.
- Joint soudé : Ensemble de l’élément de liaison entre les pièces assemblées
constitué par la soudure et les zones influencées thermiquement du métal de
base.
- Soudure : Partie du joint soudé constituée par le métal d’apport fondu.
- Anomalie : Imperfection interne ou externe d’un joint soudé.
2. Terminologie
Assemblage par Soudures
 Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement
de la disposition la plus couramment utilisée en construction :
 Soudures Bout à bout
 Jusqu’à des épaisseurs de pièces
de 5 à 6mm, les soudures peuvent
être effectuées sur des pièces non
chanfreinées
 au-delà de 6mm il faut réaliser des
chanfreins sur les rives
d’assemblage, le talon c devra être
inférieure à la plus petite des
valeurs : 3mm ou t/5.
Figure 2: Sans chanfrein
2. Terminologie
Assemblage par Soudures
 Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement
de la disposition la plus couramment utilisée en construction :
 Soudures Bout à bout
 Les chanfreins en V et en U
permettent de souder sans
retourner la pièce, mais donnent
lieu, lors du refroidissement, à des
déformations angulaires fortes. Le
chanfrein en U est plus onéreux, du
fait de l’usinage.
Figure 3 :chanfrein en V
Figure 4: chanfrein en U
2. Terminologie
Assemblage par Soudures
 Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement
de la disposition la plus couramment utilisée en construction :
 Soudures Bout à bout
 Les chanfreins en double V et en
double U, symétriques, éliminant
les phénomènes de déformations ou
de contraintes internes, si les
cordons sont exécutés
simultanément sur les deux faces,
par tronçons alternés
Figure 5 : chanfrein en double U
Figure 6 : chanfrein en double V
Figure 7 : chanfrein en K
2. Terminologie
Assemblage par Soudures
 Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement
de la disposition la plus couramment utilisée en construction :
 Soudures d’angle
Les cordons peuvent être plats et /ou bombés
Figure 8
2. Terminologie
Assemblage par Soudures
 Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement
de la disposition la plus couramment utilisée en construction :
 Soudures en T
Figure 9
3. Précautions constructives
Assemblage par Soudures
Le soudage de l’acier exige des températures élevées qui vont provoquer une
dilatation locale des pièces. Lors du refroidissement de la zone du cordon de
soudure, le retrait va :
 provoquer des déformations dans les pièces.
 générer des contraintes internes dans les pièces.
Figure 10
3. Précautions constructives
Assemblage par Soudures
Quelques précautions élémentaires doivent être prises pour limiter les
déformations et les contraintes :
• Effectuer les cordons par tronçons discontinus et espacés dans le temps.
• Préchauffer les pièces pour éviter un refroidissement brusque.
• Eviter l’assemblage de trop grande différence d’épaisseur, car il y’ a risque de
déformation de la pièce la plus mince et risque de fissuration du cordon de
soudure au refroidissement.
• Eviter les assemblages par soudure pour des pièces d’épaisseur supérieure à
30mm.
3. Précautions constructives
Assemblage par Soudures
Quelques précautions élémentaires doivent être prises pour limiter les
déformations et les contraintes :
• Réaliser des cordons de diamètre supérieure à 3 mm (a ≥ 3mm) et de longueur
supérieure à 50mm ( l › 50mm ou 10a)
• Veiller à une bonne corrélation entre l’épaisseur du cordon et l’épaisseur de la plus
faible des pièces à assembler.
Figure 11
4. Calcul des cordons de soudure
Assemblage par Soudures
Les soudures bout à bout ne se calculent pas. On admet qu’il y a continuité de
la matière, donc continuité des pièces aux deux conditions:
• L’épaisseur de la soudure soit au moins égale à L’épaisseur de la plus faible
des pièces assemblées
• Le métal d’apport ait des caractéristiques mécaniques au moins égales à celle
du métal de base.
 Soudures Bout à bout
4. Calcul des cordons de soudure
Assemblage par Soudures
Notations:
a: Epaisseur utile ou gorge, distance minimale de la racine à la surface du
cordon(figure 12)
l : longueur utile du cordon
 Soudures d’angle
Figure 12
Figure 13
Plan de gorge de section : a x l
4. Calcul des cordons de soudure
Assemblage par Soudures
 Soudures d’angle
Fonctionnement – Efforts développés dans le cordon :
 Les efforts F à transmettre d’une tôle à
une autre par les cordons de soudure
entre les 2 pièces et sont projetés sur la
plus petite section des cordons, le plan
de gorge, où ils développent des
contraintes normales et tangentielles.
 Composantes du vecteur contrainte dans
le cordon sur la facette constituée par le
plan de gorge :
 Contrainte normale :
 Contraintes tangentielles : et
Plan de gorge de section : a x l



4. Calcul des cordons de soudure
Assemblage par Soudures
 Soudures d’angle
Formule fondamentale :
2 2 2
3( ) u
w
Mw
f
   


  
Elle est donnée par l’eurocode 3 et elle exprime que les composantes de la
contrainte moyenne rapportée à la section de la gorge du cordon de
soudure doivent satisfaire à la condition :
Avec des coefficients et variables selon la nuance d’acier
w
 Mw

Résistance nominale ultime à la traction
Tableau1
4. Calcul des cordons de soudure
Assemblage par Soudures
 Soudures d’angle
Nous allons établir ci-après des formules de calcul pour des cordons reliant des pièces
orthogonales :
Cordons reliant des pièces orthogonales
Les cordons peuvent être frontaux, latéraux et obliques
 Cordons frontaux
 = ┴ = F / (√2.l.a)
// = 0
Formule fondamentale :
.
2
. .
w Mw
u
F
a l
f
 

Figure 14
4. Calcul des cordons de soudure
Assemblage par Soudures
 Soudures d’angle
 Cordons latéraux
 = ┴ = 0
// = F / (Sl . a)
Formule fondamentale :
.
3
. .
w Mw
u
F
a l
f
 


4. Calcul des cordons de soudure
Assemblage par Soudures
 Soudures d’angle
 Cordons obliques
 = ┴ = F.sin α / (√2. Sl.a)
// = F.cosα / (Sl x a) Formule fondamentale :
2
3 sin
. . .
w Mw
u
F
a l
f

 



Exercice1: Attache d’un tube sur une platine
Soit un tube 80*80*5, soudé sur une platine par un cordon d’épaisseur
a =5mm perimétrique.
Quel effort axial pondéré N peut-il supporter ?
Données :
Acier S.235
Exercice 2 : Attaches de deux cornières sur un gousset
Soient deux cornières 80*80*5, soudées sur un gousset par des cordons
d’épaisseur a=4mm.
L’effort de traction pondéré N appliqué sur l’axe neutre vaut
N=40000daN
Données :
d’=23mm et d’’=57mm
d : la distance entre les centre d’inertie des
cordons et l’axe ZZ’
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Calculer la longueur des cordons de soudure?

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  • 1. CHAPITRE 6: Assemblage par Soudures
  • 2. 1. Introduction Assemblage par Soudures Figure 1 : Exemples d’assemblages Soudés  Le soudage implique donc : - L’existence d’une source de chaleur suffisante pour obtenir la fusion du matériau. - Une aptitude du matériau à être soudée, appelée soudabilité
  • 3. 1. Introduction Assemblage par Soudures  Le soudage présente, par rapport au boulonnage, plusieurs avantages : - Il assure la continuité de matière, et de ce fait, garanti une bonne transmission des sollicitations. - Il dispense des pièces secondaires ( goussets,……). - Il est de moindre encombrement et plus esthétique que le boulonnage. En revanche, il présente divers inconvénients : - Le métal de base doit être soudable. - Le contrôle des soudures est nécessaire et onéreux. - Le soudage exige une main-d’œuvre qualifiée et un matériel spécifique.
  • 4. 1. Introduction Assemblage par Soudures  Pour clarifier quelques notions souvent employées dans ce chapitre, il nous semble utile de définir les termes suivants: - Soudage : Opération qui consiste à réaliser un joint soudé destiné à relier entre elle deux ou plusieurs parties d’un assemblage. - Joint soudé : Ensemble de l’élément de liaison entre les pièces assemblées constitué par la soudure et les zones influencées thermiquement du métal de base. - Soudure : Partie du joint soudé constituée par le métal d’apport fondu. - Anomalie : Imperfection interne ou externe d’un joint soudé.
  • 5. 2. Terminologie Assemblage par Soudures  Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement de la disposition la plus couramment utilisée en construction :  Soudures Bout à bout  Jusqu’à des épaisseurs de pièces de 5 à 6mm, les soudures peuvent être effectuées sur des pièces non chanfreinées  au-delà de 6mm il faut réaliser des chanfreins sur les rives d’assemblage, le talon c devra être inférieure à la plus petite des valeurs : 3mm ou t/5. Figure 2: Sans chanfrein
  • 6. 2. Terminologie Assemblage par Soudures  Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement de la disposition la plus couramment utilisée en construction :  Soudures Bout à bout  Les chanfreins en V et en U permettent de souder sans retourner la pièce, mais donnent lieu, lors du refroidissement, à des déformations angulaires fortes. Le chanfrein en U est plus onéreux, du fait de l’usinage. Figure 3 :chanfrein en V Figure 4: chanfrein en U
  • 7. 2. Terminologie Assemblage par Soudures  Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement de la disposition la plus couramment utilisée en construction :  Soudures Bout à bout  Les chanfreins en double V et en double U, symétriques, éliminant les phénomènes de déformations ou de contraintes internes, si les cordons sont exécutés simultanément sur les deux faces, par tronçons alternés Figure 5 : chanfrein en double U Figure 6 : chanfrein en double V Figure 7 : chanfrein en K
  • 8. 2. Terminologie Assemblage par Soudures  Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement de la disposition la plus couramment utilisée en construction :  Soudures d’angle Les cordons peuvent être plats et /ou bombés Figure 8
  • 9. 2. Terminologie Assemblage par Soudures  Les dispositions de soudures sont nombreuses. Ici, on parlera essentiellement de la disposition la plus couramment utilisée en construction :  Soudures en T Figure 9
  • 10. 3. Précautions constructives Assemblage par Soudures Le soudage de l’acier exige des températures élevées qui vont provoquer une dilatation locale des pièces. Lors du refroidissement de la zone du cordon de soudure, le retrait va :  provoquer des déformations dans les pièces.  générer des contraintes internes dans les pièces. Figure 10
  • 11. 3. Précautions constructives Assemblage par Soudures Quelques précautions élémentaires doivent être prises pour limiter les déformations et les contraintes : • Effectuer les cordons par tronçons discontinus et espacés dans le temps. • Préchauffer les pièces pour éviter un refroidissement brusque. • Eviter l’assemblage de trop grande différence d’épaisseur, car il y’ a risque de déformation de la pièce la plus mince et risque de fissuration du cordon de soudure au refroidissement. • Eviter les assemblages par soudure pour des pièces d’épaisseur supérieure à 30mm.
  • 12. 3. Précautions constructives Assemblage par Soudures Quelques précautions élémentaires doivent être prises pour limiter les déformations et les contraintes : • Réaliser des cordons de diamètre supérieure à 3 mm (a ≥ 3mm) et de longueur supérieure à 50mm ( l › 50mm ou 10a) • Veiller à une bonne corrélation entre l’épaisseur du cordon et l’épaisseur de la plus faible des pièces à assembler. Figure 11
  • 13. 4. Calcul des cordons de soudure Assemblage par Soudures Les soudures bout à bout ne se calculent pas. On admet qu’il y a continuité de la matière, donc continuité des pièces aux deux conditions: • L’épaisseur de la soudure soit au moins égale à L’épaisseur de la plus faible des pièces assemblées • Le métal d’apport ait des caractéristiques mécaniques au moins égales à celle du métal de base.  Soudures Bout à bout
  • 14. 4. Calcul des cordons de soudure Assemblage par Soudures Notations: a: Epaisseur utile ou gorge, distance minimale de la racine à la surface du cordon(figure 12) l : longueur utile du cordon  Soudures d’angle Figure 12 Figure 13 Plan de gorge de section : a x l
  • 15. 4. Calcul des cordons de soudure Assemblage par Soudures  Soudures d’angle Fonctionnement – Efforts développés dans le cordon :  Les efforts F à transmettre d’une tôle à une autre par les cordons de soudure entre les 2 pièces et sont projetés sur la plus petite section des cordons, le plan de gorge, où ils développent des contraintes normales et tangentielles.  Composantes du vecteur contrainte dans le cordon sur la facette constituée par le plan de gorge :  Contrainte normale :  Contraintes tangentielles : et Plan de gorge de section : a x l   
  • 16. 4. Calcul des cordons de soudure Assemblage par Soudures  Soudures d’angle Formule fondamentale : 2 2 2 3( ) u w Mw f          Elle est donnée par l’eurocode 3 et elle exprime que les composantes de la contrainte moyenne rapportée à la section de la gorge du cordon de soudure doivent satisfaire à la condition : Avec des coefficients et variables selon la nuance d’acier w  Mw  Résistance nominale ultime à la traction Tableau1
  • 17. 4. Calcul des cordons de soudure Assemblage par Soudures  Soudures d’angle Nous allons établir ci-après des formules de calcul pour des cordons reliant des pièces orthogonales : Cordons reliant des pièces orthogonales Les cordons peuvent être frontaux, latéraux et obliques  Cordons frontaux  = ┴ = F / (√2.l.a) // = 0 Formule fondamentale : . 2 . . w Mw u F a l f    Figure 14
  • 18. 4. Calcul des cordons de soudure Assemblage par Soudures  Soudures d’angle  Cordons latéraux  = ┴ = 0 // = F / (Sl . a) Formule fondamentale : . 3 . . w Mw u F a l f    
  • 19. 4. Calcul des cordons de soudure Assemblage par Soudures  Soudures d’angle  Cordons obliques  = ┴ = F.sin α / (√2. Sl.a) // = F.cosα / (Sl x a) Formule fondamentale : 2 3 sin . . . w Mw u F a l f      
  • 20. Exercice1: Attache d’un tube sur une platine Soit un tube 80*80*5, soudé sur une platine par un cordon d’épaisseur a =5mm perimétrique. Quel effort axial pondéré N peut-il supporter ? Données : Acier S.235
  • 21. Exercice 2 : Attaches de deux cornières sur un gousset Soient deux cornières 80*80*5, soudées sur un gousset par des cordons d’épaisseur a=4mm. L’effort de traction pondéré N appliqué sur l’axe neutre vaut N=40000daN Données : d’=23mm et d’’=57mm d : la distance entre les centre d’inertie des cordons et l’axe ZZ’ Acier S.235 Calculer la longueur des cordons de soudure?