Une règle exige que les boulons soient serrés de façon que le joint puisse encore bouger

Presque tout ce que ce site a écrit sur les assemblages boulonnés suppose le même but : la vis est allongée, les pièces sont pressées l’une contre l’autre, et l’assemblage tient parce qu’il ne bouge pas. Il existe un ensemble de règles fédérales américaines consacré à un assemblage boulonné fondé sur le principe inverse. Les boulons doivent être assez serrés pour soutenir les extrémités de deux rails et assez lâches pour laisser ces rails glisser à mesure que la journée se réchauffe, et dans tout le texte le mot couple n’apparaît pas une seule fois.

Quatre boulons relient deux abouts de rail en acier ; le jeu étroit est surligné en rouge.

Extrait de la règle sur les joints de rail (traduction) : « Chaque éclisse doit être maintenue en position par des boulons d’éclisse serrés de manière à permettre à l’éclisse de soutenir fermement les abouts de rail en contact et à permettre le déplacement longitudinal du rail dans le joint afin d’absorber la dilatation et la contraction dues aux variations de température. »

Rien de tout cela n’est transposable. Il s’agit d’une réglementation fédérale des États-Unis applicable aux voies ferrées ; l’exigence existe parce qu’un rail est une très longue barre d’acier dont la longueur varie avec le temps qu’il fait, et rien dans ce texte ne constitue un guide pour un autre assemblage. Cette page rapporte ce que dit une partie d’une réglementation. Elle ne donne aucun conseil sur la voie, la maintenance, l’inspection ou le serrage, et nous ne sommes pas fournisseurs de ce secteur.

Cet article ne vient pas non plus d’une question de forum. C’est le deuxième d’affilée, ce qui est la limite que nous nous fixons ; trois recherches de questions dans ce domaine n’ont donné qu’un seul résultat, sans rapport. Les outils de navigation que ce site utilise d’ordinaire restent déconnectés.

Ce que dit le décompte des mots avant même la lecture

Le titre 49 du Code of Federal Regulations, partie 213, sous-partie D, s’intitule Track Structure (structure de la voie). Selon notre décompte, il comprend dix-huit sections numérotées et environ cinquante-deux mille cinq cents caractères de texte visible. Avant d’en lire attentivement la moindre ligne, les résultats de recherche constituent déjà un argument.

  • torque (couple) : zéro
  • preload (précharge) : zéro
  • lubricant (lubrifiant) : zéro
  • tighten (serrer) : deux fois, et les deux occurrences portent sur le fait de ne pas bloquer
  • clamp (serrer, brider) : une fois, dans une définition qui décrit ce que certaines attaches font au patin du rail, non comme exigence portant sur un boulon
  • tension (traction) : une fois, dans la définition de la température à laquelle le rail n’est ni en compression ni en traction, donc à propos du rail et non de la fixation
  • friction (frottement) : deux fois, toutes deux dans une formule de mesure de l’écartement, entre rail et traverse, jamais à propos d’un filetage

Ce dernier groupe compte. Un document peut traiter d’assemblages boulonnés sans contenir la moindre mécanique de la fixation, parce que les grandeurs qui l’intéressent se trouvent ailleurs. Ici, elles se trouvent dans la géométrie de la voie et dans la température de l’acier.

Deux boulons, et un seul sur la voie la plus lente

La règle sur les joints compte les fixations au lieu de les mesurer. Pour une voie éclissée classique, chaque rail est boulonné avec au moins deux boulons à chaque joint dans les classes 2 à 5, et avec au moins un boulon sur une voie de classe 1. Pour les longs rails soudés, au moins deux boulons à chaque joint.

Un seul boulon est autorisé pour tenir l’extrémité d’un rail à une éclisse, sur la classe de voie à laquelle on demande le moins. Nous n’indiquons volontairement pas à quelles vitesses correspondent ces classes, car les sections qui les définissent n’ont pas été lues.

L’éclisse elle-même est condamnée par la géométrie plutôt que par une mesure. Elle est remplacée si elle est fissurée ou cassée, ou si l’usure « permet un déplacement vertical excessif de l’un ou l’autre rail lorsque tous les boulons sont serrés », et, séparément, « si une éclisse est fissurée ou cassée entre les deux trous de boulon du milieu, elle doit être remplacée ». Un défaut se localise par les trous entre lesquels il se trouve. Cette formulation implique aussi, selon notre lecture et non selon une affirmation de la règle, qu’une éclisse comporte plus de trous que le nombre minimal de boulons exigé.

C’est une forme familière, vue de l’autre côté. Le montage de charpentes métalliques a sa propre règle sur le nombre minimal de boulons qu’un assemblage peut contenir à un moment donné, et là, le nombre est un seuil qui décide quand la grue peut lâcher la pièce. Ici, le nombre est un minimum permanent, pas une étape d’une opération.

La phrase qui renverse tout

Le paragraphe (f) est la raison d’être de cette page. Les boulons maintiennent l’éclisse en position, et ils sont serrés pour faire deux choses à la fois : permettre à l’éclisse de soutenir fermement les abouts de rail en contact, et permettre le déplacement longitudinal du rail dans le joint afin que l’acier puisse se dilater et se contracter avec la température.

Lue comme une exigence sur une fixation, c’est presque une contradiction. Le soutien exige le contact ; le mouvement exige le glissement. La règle tranche en demandant les deux et en n’en chiffrant aucun, ce qui explique que le couple ne puisse pas apparaître. Une valeur de couple fixerait une condition de frottement, et une condition de frottement fixée est exactement ce que ce joint ne doit pas avoir.

La clause d’exception confirme cette lecture. « Lorsqu’un contact sans glissement entre joint et rail existe par conception, les exigences du présent paragraphe ne s’appliquent pas », et de tels emplacements, lorsqu’ils dépassent quatre cents pieds de long, sont traités comme des longs rails soudés et relèvent d’un tout autre ensemble d’exigences. La réglementation reconnaît donc deux régimes : un joint qui glisse, et un rail qui n’en a pas le droit. Choisir le second n’est pas une décision de serrage. Cela change les règles applicables.

Derrière se trouve une définition qui mérite d’être citée pour elle-même : « La température neutre du rail est la température à laquelle le rail n’est ni en compression ni en traction. » Les boulons d’éclisse existent pour que le rail puisse atteindre cet état de lui-même.

« Serrer » apparaît deux fois, dont une comme avertissement

La seconde des deux occurrences figure dans la section sur les aiguillages, et on la rencontre rarement dans une réglementation. « Chaque contre-aiguille doit reposer solidement sur les plaques d’aiguillage, mais il faut veiller à éviter de déverser le rail par un serrage excessif des arcs-boutants. »

Solide, mais pas au point que le rail bascule. La défaillance contre laquelle on se prémunit n’est pas que la fixation lâche ; c’est qu’elle réussisse si bien qu’elle déplace ce qu’elle devait tenir. Deux paragraphes plus loin, la même section dit « les boulons de chaque talon doivent être maintenus serrés », sans aucune réserve : le document sait donc parfaitement exiger le serrage là où c’est le serrage qu’il veut.

Selon notre décompte, ces deux phrases constituent toutes les occurrences du mot dans la sous-partie. L’une demande un serrage qui permet le mouvement, l’autre met en garde contre un serrage qui le provoque. Aucune n’est un nombre.

Le système d’attache est jugé sur un résultat

La section sur les systèmes d’attache des rails ne dresse pas de liste de fixations. Elle dit que la voie « doit être fixée par un système de composants qui maintient efficacement l’écartement », puis que « chaque composant de chacun de ces systèmes doit être évalué pour déterminer si l’écartement est effectivement maintenu ».

L’exigence porte sur le résultat, et les composants sont évalués par rapport à lui plutôt que par rapport à une spécification qui leur serait propre. Il existe même une autorisation d’en retirer un : lorsque l’emplacement d’une attache empêche un joint isolant de fonctionner comme prévu, l’attache peut être modifiée ou retirée, à condition que la traverse soutienne le rail.

Le comptage revient là où le résultat est plus difficile à juger. Une traverse ne compte pas dans le soutien requis si elle est équipée de moins de deux attaches sur le même rail, et lorsque des traverses en bois sont utilisées sur les classes supérieures, des selles doivent être posées sous les rails de roulement sur au moins huit traverses sur dix consécutives. Huit sur dix, deux par rail, deux par joint, un sur la classe la plus basse. Cette réglementation a décidé qu’un nombre se contrôle mieux qu’une mesure.

Un dernier décompte mérite d’être signalé, parce qu’il remet le reste en proportion. Lorsque les joints de longs rails soudés doivent être inspectés selon un calendrier, la fréquence exigée va de quatre fois par année civile à aucune, selon la classe et le tonnage annuel, avec des intervalles minimaux de soixante, quatre-vingt-dix, cent vingt ou cent quatre-vingts jours entre deux inspections consécutives, et une tolérance allant jusqu’à trente jours supplémentaires lorsque des conditions météorologiques extrêmes empêchent une inspection. La première condition que le plan d’inspection doit couvrir est celle des boulons d’éclisse desserrés, tordus ou manquants.

Pourquoi une page sur la visserie s’y intéresse

Pas parce qu’un lecteur de cette page achète des boulons d’éclisse. Parce que c’est l’exemple le plus net que nous ayons trouvé d’un assemblage boulonné dont la spécification refuse toutes les grandeurs sur lesquelles repose habituellement le travail de la fixation, et le fait pour une raison qui tient en une phrase : les pièces doivent pouvoir bouger l’une par rapport à l’autre.

Dès qu’un assemblage a le droit de bouger, l’essentiel de l’appareil habituel cesse de s’appliquer. Un assemblage non serré est une autre structure qu’un assemblage serré, et une spécification écrite pour le second ne décrira pas le premier. Ce que fait cette réglementation à la place, c’est spécifier la présence, l’état et la fréquence : combien de boulons, dans quel état, contrôlés à quelle fréquence, et à quoi ressemble une éclisse fissurée.

C’est aussi un contraste utile avec la seule réglementation que nous ayons trouvée qui chiffre l’état d’une fixation. Dans les mines de charbon souterraines, les boulons d’ancrage de toit ont un seuil écrit pour la tension qu’ils peuvent perdre, parce que là, tout l’enjeu est qu’ils tiennent. Même tradition rédactionnelle, exigence opposée, et la différence tient entièrement à la fonction de l’assemblage.

Ce que cela établit et ce que cela n’établit pas

  • Une règle fédérale exige que les boulons d’éclisse soient serrés de façon que le rail puisse encore se déplacer longitudinalement, tandis que l’éclisse soutient fermement les abouts de rail en contact
  • Lorsqu’un contact sans glissement existe par conception, ce paragraphe ne s’applique pas, et de tels emplacements de plus de quatre cents pieds sont traités à la place comme des longs rails soudés
  • Le minimum est de deux boulons par rail à chaque joint, et d’un seul sur une voie de classe 1
  • Selon notre décompte, le mot torque n’apparaît pas du tout dans la sous-partie, pas plus que preload ou lubricant, et tighten apparaît exactement deux fois, les deux fois pour dire de ne pas bloquer
  • Le système d’attache est jugé sur le maintien de l’écartement, chaque composant étant évalué par rapport à ce résultat plutôt qu’à une spécification qui lui serait propre
  • Nous n’avons pas lu les sections qui définissent les classes de voie, si bien qu’aucune vitesse ne figure sur cette page, et nous n’avons pas lu le tableau des mesures correctives pour les rails défectueux
  • Aucun de ces nombres ni aucune de ces exigences ne se transpose à un autre type d’assemblage

Ce qu’il en reste d’utile, c’est une question à poser à tout assemblage avant de chercher une valeur de couple : cette chose est-elle censée bouger ? Presque toujours, la réponse est non, et l’appareil habituel s’applique. Quand la réponse est oui, un document rédigé par des gens qui devaient le faire fonctionner cesse de parler de serrage et se met à compter les boulons.

Une page ultérieure a compté les mots de la même manière dans une réglementation de construction qui dit combien de fixations et à quel espacement, mais jamais à quel serrage.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

Les boulons d’éclisse sont-ils serrés au couple ?

Les règles sur la structure de la voie lues pour cette page ne le disent pas. Selon notre décompte, le mot torque n’apparaît nulle part dans cette sous-partie. Ce que la règle exige, c’est que les boulons d’éclisse maintiennent l’éclisse en position, serrés de manière à lui permettre de soutenir fermement les abouts de rail en contact et à permettre le déplacement longitudinal du rail dans le joint pour la dilatation et la contraction thermiques.

Comment un boulon peut-il être serré tout en permettant le mouvement ?

C’est ce que demande la règle, et elle le fait sans donner de nombre. Le soutien exige le contact et le mouvement exige le glissement ; une valeur de couple fixe arrêterait donc une condition de frottement que le joint n’est pas censé avoir. Lorsqu’un contact sans glissement entre joint et rail existe par conception, la règle dit que ce paragraphe ne s’applique pas du tout.

Combien de boulons faut-il à un joint de rail ?

Pour une voie éclissée classique, chaque rail est boulonné avec au moins deux boulons à chaque joint dans les classes 2 à 5, et avec au moins un boulon sur une voie de classe 1. Pour les longs rails soudés, au moins deux boulons à chaque joint.

Quand une éclisse est-elle remplacée ?

Si elle est fissurée ou cassée, si l’usure permet un déplacement vertical excessif de l’un ou l’autre rail lorsque tous les boulons sont serrés, et expressément si elle est fissurée ou cassée entre les deux trous de boulon du milieu.

La réglementation met-elle en garde contre le serrage excessif ?

Une fois, dans la section sur les aiguillages : chaque contre-aiguille doit reposer solidement sur les plaques d’aiguillage, mais il faut veiller à éviter de déverser le rail par un serrage excessif des arcs-boutants. Selon notre décompte, c’est l’une des deux seules occurrences du mot dans la sous-partie.

Qu’est-ce que la température neutre du rail ?

La réglementation la définit comme la température à laquelle le rail n’est ni en compression ni en traction. C’est une propriété du rail, pas de la fixation.

Comment un système d’attache des rails est-il spécifié ?

Par le résultat. La voie doit être fixée par un système de composants qui maintient efficacement l’écartement, et chaque composant de chaque système doit être évalué pour déterminer si l’écartement est effectivement maintenu. Lorsque l’emplacement d’une attache empêche un joint isolant de fonctionner comme prévu, l’attache peut être modifiée ou retirée à condition que la traverse soutienne le rail.

Ces règles s’appliquent-elles à mes assemblages boulonnés ?

Non. Il s’agit d’une réglementation américaine sur les voies ferrées, rédigée autour d’un joint qui doit absorber le mouvement thermique d’une très longue barre d’acier. Rien ici ne constitue un guide pour un autre assemblage, et cette page ne donne aucun conseil de serrage ou d’inspection.

À quelle fréquence les joints de longs rails soudés sont-ils inspectés ?

Entre quatre fois par année civile et jamais, selon la classe de voie et le tonnage annuel, avec des intervalles minimaux imposés entre deux inspections consécutives et une tolérance allant jusqu’à trente jours supplémentaires lorsque des conditions météorologiques extrêmes empêchent une inspection. Le premier point qu’un plan d’inspection doit couvrir, ce sont les boulons d’éclisse desserrés, tordus ou manquants.

À quelles vitesses correspondent les classes de voie ?

Cette page ne le dit pas. Les sections qui définissent les classes n’ont pas été lues, si bien qu’aucune vitesse n’apparaît ici.

Références

La sous-partie D a été récupérée intégralement via l’interface publique de la réglementation, à la date d’édition la plus récente de ce titre, et la section 213.121 a été lue intégralement, ainsi que 213.123, 213.127, 213.133, 213.135, la condition relative aux attaches des traverses en 213.109 et les dispositions d’inspection des joints en 213.119. C’est la quatrième fois que ce site utilise cette interface et la première fois dans ce titre. Cet article ne vient pas d’une question de forum ; trois recherches dans ce domaine n’ont donné qu’un seul résultat, sans rapport, il part donc d’une lacune dans la couverture de ce site. C’est le deuxième article de ce genre d’affilée et nous n’en prévoyons pas de troisième. Les outils de navigation que ce site utilise d’ordinaire restent indisponibles. Les éléments suivants sont nos propres décomptes, non des affirmations de la réglementation : que la sous-partie D comprend dix-huit sections numérotées et environ cinquante-deux mille cinq cents caractères de texte visible ; que torque, preload et lubricant apparaissent zéro fois ; que tighten apparaît exactement deux fois ; que clamp et tension apparaissent une fois chacun et pas comme exigences portant sur une fixation ; et que friction apparaît deux fois, toutes deux dans les dispositions de mesure de la retenue de l’écartement. La déduction selon laquelle une éclisse comporte plus de trous de boulon que le nombre minimal de boulons exigé est la nôtre, tirée de la formule sur les deux trous de boulon du milieu, et la règle ne l’énonce pas. Les sous-parties A et B n’ont pas été lues, si bien qu’aucune vitesse n’est indiquée pour une classe de voie, et le tableau des mesures correctives pour les rails défectueux n’a été ni lu ni résumé. Les citations de la réglementation sont des traductions. Cette page ne donne aucun conseil sur la voie, la maintenance, l’inspection ou le serrage, ne cite aucune marque, et aucune de ces exigences ne se transpose à un autre type d’assemblage.

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