Original Article

Experimental study of both bending moment and preload effect on the stress cycle upon bolts in a tee-stub

Etude expérimentale du moment de flexion et de l’effet de la précharge sur le cycle de contrainte des boulons dans un tronçon en té

¹ Ecole Polytechnique de Thiès, BP A10 Thiès, Sénégal
² Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, F-63000 Clermont-Ferrand, France

^* Corresponding author: abcamara@ept.sn

Received: 2 October 2023
Accepted: 27 November 2023

Abstract

The experimental study exposed in this paper aims to exhibit the effect of the bending moment and the preload on bolts. A bolted tee-stub connection defined in Eurocode 3, part-1–8, is used. The flanges of the tee-stubs are taken from IPE400 and HEB 320 beams. The HR-M12-10.9 bolts are used and are equipped with four strain gauges each. The strains measured lead to calculate the axial load and the bending moment in the bolts. Six different configurations of the tee-stub are tested. For each configuration, four preload values have been studied. These tests provided an opportunity to take a critical look at the true value of the axial force and the bending moment in the bolt. We noted the existence of out-of-plane bending moment. Despite the existence of out-of-plane bending, it was seen through the results that the increase in the preload value causes a reduction in the amplitude of the stress cycle on the bolt. The percentages of the reduction due to the preload are greater for rigid flanges and smaller for flexible ones. As the amplitude of the stress is the main fatigue failure factor, its reduction shows that preload is beneficial for the fatigue resistance of such joints.

Résumé

L’étude expérimentale exposée dans cet article vise à montrer l’effet du moment de flexion et de la précharge sur les boulons. Une liaison boulonnée en T définie dans la partie 1.8 de l’Eurocode 3 est utilisée. Les semelles du tronçon en té sont issues des poutres IPE 400 et HEB 320. Les boulons HR-M12-10.9 sont utilisés et sont équipés chacun de quatre jauges de déformation. Les microdéformations mesurées permettent de calculer la charge axiale et le moment de flexion dans les boulons. Six configurations différentes du tronçon en té sont testées. Pour chaque configuration, quatre valeurs de précharge ont été étudiées. Ces essais ont permis de porter un regard critique sur la véritable valeur de l’effort axial et du moment de flexion dans le boulon. Nous avons noté l’existence d’un moment de flexion hors plan. Malgré l’existence de flexions hors plan, il a été constaté à travers les résultats que l’augmentation de la valeur de précharge entraîne une réduction de l’amplitude du cycle de contrainte sur le boulon. Les pourcentages de réduction dus à la précharge sont plus élevés pour les semelles rigides et plus faibles pour les semelles flexibles. Comme l’amplitude de la contrainte est le principal facteur de rupture par fatigue, sa réduction montre que la précharge est bénéfique pour la résistance à la fatigue de ces assemblages.