Shear and Tension Capacity of Arc-Spot Weld connections for Multi-Overlap Roof Deck Panels

Ce projet de recherche a pour but d'évaluer la résistance en cisaillement et en traction des soudures à l'arc utilisées pour l'assemblage de plusieurs épaisseurs de tôle métallique à une structure en acier.Ce type d'assemblage survient dans les diaphragmes de toit des bâtiments, quand les feuilles se chevauchent le long du périmètre des feuilles.A ces endroits, les limites imposées par la norme pour l'épaisseur maximale des tôles soudées et pour le ratio d'épaisseur de la plaque de support sur l'épaisseur totale des feuilles de tôle, peut être dépassée si des tôles épaisses sont utilisées.Le premier objectif de ce projet fut de déterminer une méthode de soudage qui permet de maximiser la qualité des soudures fabriquées dans plusieurs tôles épaisses.Les résultats ont démontré que les facteurs les plus importants à contrôler sont l'intensité du courant, le type d'électrode et la technique du soudeur.Au cours de cette étude, toutes les soudures furent fabriquées par un soudeur professionnel et certifié.Des soudures furent fabriquées avec 1, 2 et 4 feuilles de tôle avec des épaisseurs variant de 0.76 mm à 1.52 mm et une procédure de soudage a été développée pour chaque configuration.Plusieurs configurations de feuilles de tôle furent mises à l'essai pour reproduire le plus fidèlement possible les cas de chargement que l'on retrouve dans un diaphragme de toit.Au moins 3 essais furent complétés avec chaque épaisseur de tôles pour chaque configuration.Des essais furent réalisés pour 72 échantillons soumis à un chargement monotonique en traction.De plus, des essais en cisaillement furent réalisés sur 107 échantillons, dont 76 furent soumis à un chargement monotonique et 31 à un chargement cyclique.Ce type de chargement a été utilisé pour observer le comportement des soudures soumises à des sollicitations dynamiques telles qu'imposées lors d'un séisme.De plus la résistance, la déformation ainsi que le mode de rupture furent relevés pour chaque spécimen.Par ailleurs, le diamètre effectif de la soudure fut mesuré pour les spécimens où il y a eu rupture de la soudure.Les résultats obtenus durant les essais furent comparés aux valeurs prédites par la norme CSA S136 (2007) pour en évaluer la précision.Nous avons observé que les diamètres effectifs des soudures mesurés pendant la période d'essais étaient, en moyenne, plus grands que les diamètres effectifs prédits par la norme CSA S136 (2007).Cette différence s'accroît quand l'épaisseur des tôles augmente.L'analyse des résultats démontre v qu'une limite inférieure du diamètre effectif devrait être imposée à l'équation E2.2.1-5 de la norme CSA S136 (2007) pour améliorer sa précision.La résistance en cisaillement moyenne mesurée lors des essais était aussi plus élevée que celle prédite par la section E2.2.1 de la norme CSA S136 (2007).Les résultats indiquent que la modification de l'équation E2.2.1-2 permettrait d'améliorer la précision de la prédiction de la norme.Les résultats des essais en cisaillement avec chargement cyclique ont permis d'observer que la résistance ultime des spécimens n'était pas affectée après avoir été soumis à plusieurs cycles de chargement à un niveau inférieur puis égal à la résistance pondérée.Ces essais ont aussi permis d'observer un mode de rupture ductile lorsque la rupture est associée à une pression diamétrale excessive dans la direction parallèle à la charge appliquée, une situation qui se produit quand le diamètre effectif de la soudure est relativement grand par rapport à l'épaisseur de la tôle,.Pour les essais en traction, la résistance moyenne mesurée pour les spécimens où la rupture est survenue par le déchirement de la tôle fut plus élevée que les valeurs prédites par la section E2.2.2 de la norme CSA S136 (2007).Ces résultats montrent que la réduction de résistance en traction de 30% qui est spécifiée par la norme ne devrait pas s'appliquer aux spécimens qui ont ce mode de rupture.Cependant, pour les spécimens qui ont subi une rupture de la soudure en traction, la résistance en traction moyenne mesurée fut inférieure à celle prédite par la norme CSA S136 (2007).Ce résultat indique que la réduction en résistance de traction de 30% devrait être maintenue pour la rupture de la soudure.L'application de cette réduction pourrait même être élargie pour inclure les soudures fabriquées avec une seule feuille de tôle, car il n'y a pas d'indice qui porte à croire que la résistance en traction reliée à la rupture de la soudure soit influencée par la configuration de plusieurs feuilles de tôle.vi

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