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Plaques d'appui expliquées : types, matériaux, dimensions et sélection des fixations


À quoi sert réellement une plaque d'appui

Une plaque d'appui est une plaque d'acier placée entre une charge concentrée et un support plus souple. Dans un pied de colonne, la réaction de la colonne se propage à travers la plaque jusqu'à un socle en béton ; dans un siège de poutre, la plaque prend la réaction finale et la répartit sur une plus grande surface d'appui en maçonnerie ou en béton. Le résultat pratique est une pression d'appui plus faible, un trajet de charge plus plat et une connexion qui n'écrase pas le support.

Le contrôle structurel de base est simple : la contrainte d'appui sur la zone de la plaque doit rester inférieure à la contrainte d'appui admissible du support. Si la plaque est sous-dimensionnée, le béton peut s'écraser et se fissurer ; si elle est trop fine, la plaque fléchit et la charge se concentre au point le plus rigide. C'est pourquoi les ingénieurs prennent en compte à la fois la taille et l'épaisseur d'une plaque d'appui dans le cadre de la même conception de connexion.

Tableau 1. Utilisations typiques des plaques d'appui dans les connexions en acier de construction.
Demande Chemin de chargement Fixation typique
Plaques de base de colonne Charge axiale de la colonne sur le socle en béton Boulons d'ancrage, écrous hexagonaux lourds, rondelles
Plaques d'appui pour poutres Réaction de l'extrémité de la poutre à la maçonnerie ou au béton Boulons d'ancrage, tiges filetées, cales
Plaques d'appui de pont Réaction de la poutre à travers son appui jusqu'au pilier Boulons à haute résistance, boulons d'ancrage, goujons
Plaques d'équipement et de socle Charge de la machine jusqu'aux fondations Écrous de nivellement, boulons d'ancrage, contre-écrous

Types courants de plaques d'appui

Les plaques d'appui apparaissent dans de nombreuses connexions, mais l'intention de conception est la même : créer une surface d'appui stable et transférer la charge sans surcharger le matériau de support.

Plaques de base de colonne

Plaques de base de colonne are the most familiar type of bearing plate. They transfer axial load, and sometimes bending, from a steel column into a concrete footing or pedestal. The plate is typically welded to the column and held down with anchor bolts, shims, and leveling nuts. Edge distance and bolt pattern need to align with concrete cover and embedment requirements so the anchorage remains effective.

Plaques d'appui pour poutres et maçonnerie

Les plaques d'appui pour poutres sont utilisées lorsqu'une poutre structurelle repose sur un mur de maçonnerie, un mur en béton ou un support en acier. La plaque doit être suffisamment longue et suffisamment large pour empêcher la maçonnerie ou le béton de s'écraser à l'extrémité de la poutre. Certains détails régionaux utilisent le terme plaque de maçonnerie pour le même composant ; la différence réside principalement dans l'hypothèse de chargement plutôt que dans la forme.

Roulements de pont et semelles

Les applications de ponts utilisent des plaques d'appui plus lourdes car les réactions finales sont élevées et une certaine rotation se produit au niveau du roulement. Les semelles sous une poutre, les plaques de maçonnerie au-dessus de la pile et les plaques d'appui intermédiaires travaillent ensemble pour répartir la charge et s'adapter au mouvement. Le boulonnage est généralement précontraint afin que le glissement ne contrôle pas la connexion. Pour les connexions de plaques installées sur site où l'inspection du couple est difficile, Boulons à haute résistance dévissables ASTM F1852 A325 sont un moyen pratique de confirmer la prétension de l'extrémité cannelée.

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Matériaux, revêtements et dimensionnement

Nuances d'acier et protection de surface

La plupart des plaques d'appui sont découpées dans une plaque ASTM A36 car elle est soudable et économique. L'A572 Grade 50 est sélectionné là où une résistance plus élevée permet une plaque plus fine, tandis que l'acier résistant aux intempéries tel que l'A588 convient aux ponts et aux structures extérieures. La galvanisation est la protection la plus courante pour les plaques exposées ; le même revêtement doit être spécifié pour les boulons d'ancrage et les écrous afin que l'épaisseur du revêtement et les performances galvaniques soient cohérentes.

  • ASTM A36 pour la construction générale et les sièges à poutres simples.
  • A572 Grade 50 pour les réactions lourdes et l'épaisseur réduite des plaques.
  • A588 pour les ponts et les détails extérieurs résistants aux intempéries.
  • Acier inoxydable 304 ou 316 pour environnements marins, chimiques et agroalimentaires.

Comment vérifier la taille et l'épaisseur

Une conception rationnelle commence par la surface d'appui requise : divisez la réaction pondérée par la contrainte d'appui admissible sur le béton ou la maçonnerie. Ensuite, établissez la distance sans support sur la plaque, généralement la distance entre la face de la semelle du poteau ou de la poutre et le bord de la plaque, et vérifiez la flexion de la plaque. Les détails pratiques comptent tout autant que les calculs : la plaque doit être plate dans des tolérances raisonnables, le plan de coulis doit être continu et les trous des boulons d'ancrage doivent être poinçonnés ou percés pour le diamètre réel du boulon, sans être surdimensionnés au-delà de la limite du code applicable.

Fixations qui font fonctionner une plaque d'appui

Une plaque d'appui n'est aussi utile que son ancrage. Les boulons d'ancrage résistent aux charges de soulèvement, de cisaillement et de montage ; Les écrous hexagonaux et les rondelles lourds répartissent la force de serrage sur une plus grande surface ; les boulons à haute résistance gèrent les contrôles de cisaillement et de glissement lorsque les plaques sont épissées ou connectées aux éléments adjacents.

Pour les ancrages coulés sur place, Boulons d'ancrage galvanisés ASTM F1554 constituent un point de départ cohérent. Ils sont disponibles en grade 36 et grade 55 et offrent la ductilité requise pour les tiges d'ancrage courbées, ainsi que la soudabilité nécessaire lorsqu'une plaque est soudée à l'ancrage plutôt que simplement écrouée.

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Une fois la disposition des ancrages corrigée, ne comptez pas sur du matériel sous-dimensionné ou dépareillé. Une tige d'ancrage galvanisée nécessite un écrou hexagonal lourd avec un engagement de filetage suffisant, et un boulon structurel à haute résistance nécessite des rondelles plates sous l'élément tourné. Avant d'envoyer des boulons à haute résistance sur site, vérifiez les exigences AISC ou ASTM applicables. Un examen ciblé de exigences d'installation et de test des boulons à haute résistance aide à prévenir les erreurs de précharge et d’inspection dans les connexions des plaques de roulement.

Approvisionnement en plaques d'appui et leurs packs de fixations

L'approvisionnement pour une plaque d'appui se divise généralement en deux flux d'approvisionnement : le fabricant d'acier fournit la plaque et le fournisseur de fixations fournit les ancrages, les écrous, les rondelles et parfois les boulons sur site. Cette division crée un problème commun : les trous de plaque et les boulons proviennent de différentes sources avec des épaisseurs de revêtement ou des tolérances différentes. Un moyen pratique de réduire ce risque consiste à acheter l’ensemble complet de fixations auprès d’un seul fabricant capable de faire correspondre les matériaux, les marques de qualité, le placage et la documentation.

Pour les modèles d'ancrage non standard, les plaques surdimensionnées, les matériaux inhabituels ou les emballages spéciaux, l'assistance directe du fabricant est importante. Un fabricant de fixations doté d'une production flexible peut développer des tiges d'ancrage personnalisées, assorties à des écrous hexagonaux lourds et à des revêtements approuvés sans modifier la géométrie du filetage ni surcharger le matériau. Pour les délais de livraison et la documentation spécifiques au projet, contacter le fournisseur de fixations avant de couler les tiges d'ancrage . De nombreux problèmes structurels sont évités lorsque les détails de la plaque et l'ensemble des fixations sont examinés ensemble, et c'est également là que services de fixation personnalisés et de fabrication OEM/ODM devenir précieux.