Guide technique du chevillage
Technologie de la fixation 2.0
2.1 Matériaux supports
2.1.1 M
atériaux supports
des fixateurs
La grande variété de matériaux de construction utilisés de nos jours
donne lieu à différentes conditions d'ancrage. Il n'existe pratiquement
aucun support dans lequel ou sur lequel on ne peut pas réaliser une
fixation avec un produit Hilti. Toutefois, les propriétés du matériau
support jouent un rôle décisif dans le choix du fixateur ou de la
cheville approprié et dans le calcul de la charge qu'il peut soutenir. Le
concepteur est tenu de bien agencer le type de fixateur au support
afin d'obtenir les résultats voulus.
2.1.2 Béton
Le béton est une pierre synthétique fabriquée à partir d'un mélange
de ciment, de granulats et d'eau. Dans de nombreux cas, des
adjuvants spéciaux sont utilisés pour influer sur certaines propriétés
ou les modifier. Le béton possède une résistance à la compression
relativement élevée par rapport à sa résistance à la traction. Ainsi,
des barres d'armature sont souvent coulées dans le béton afin d'y
ajouter une résistance à la traction; cette combinaison porte le nom
de béton armé.
Le ciment est un liant qui se combine à l'eau et aux granulats, puis
durcit par hydratation pour former du béton. Le ciment Portland
est le plus commun des ciments et est offert en plusieurs types
différents pour répondre à des exigences de conception particulières
(ASTM C150).
Les granulats utilisés dans le béton consistent en des granulats
fins (habituellement du sable) et en de gros granulats classés selon
la dimension des particules. On peut utiliser différents types de
granulats pour obtenir un béton possédant des caractéristiques
particulières. Le béton de densité normale est généralement fait
de pierre concassée ou de gravier, alors que le béton léger est
constitué d'argile expansée, d'argile schisteuse, d'ardoise ou de
laitier de haut fourneau. Le béton léger est utilisé lorsqu'il faut
réduire la charge permanente exercée sur une structure ou lorsqu'il
faut obtenir un degré de résistance au feu plus élevé dans un
plancher. Lorsque les propriétés d'isolation thermique constituent la
principale préoccupation, les granulats légers sont faits de perlite, de
vermiculite, de laitier de haut fourneau, d'argile ou d'argile schisteuse.
Enfin, le béton léger de sable est composé de granulats légers et de
sable naturel. En règle générale, tout béton dont le poids spécifique
se situe entre 85 et 115 lb/pi 3 est un béton de structure léger. Les
normes ASTM relatives au type et à la densité du béton peuvent être
résumées comme suit :
Type de
béton
ASTM
Spécifications de
norme de calibrage Élément en béton
poids spécifique
Béton de densité
normale ASTM C33 145-155
Béton léger de sable ASTM C330 105-115
Tous les autres
bétons légers ASTM C330 85-110
Béton léger isolant ASTM C332 15-90
Le type de béton et ses propriétés mécaniques ont une grande
influence sur la tenue des mèches utilisées pour percer des trous
d'ancrage. En fait, les granulats durs occasionnent une usure plus
rapide des mèches et un perçage de moindre qualité.
La dureté des granulats de béton peut également avoir un effet sur
la capacité de charge des fixateurs pistoscellés et des chevilles. Les
fixateurs ou goujons enfoncés au pistolet peuvent habituellement
pénétrer des granulats « tendres » (comme l'argile schisteuse ou le
calcaire), mais la présence de granulats durs (comme le granite) près
de la surface du béton peut nuire à la pénétration du fixateur ou du
goujon et réduire sa capacité de charge. Dans le cas des chevilles,
l'effet des propriétés mécaniques des granulats sur leur rendement
est moins bien compris. En règle générale, les granulats durs ou
denses (p. ex. le granite) ont tendance à avoir des charges élevées de
rupture par arrachement d'un cône de béton, tandis que les granulats
légers offrent une résistance moindre à la traction et au cisaillement.
En général, on suppose que le béton se fissure dans des conditions
de charge de service normales ou, plus précisément, lorsque les
contraintes de traction dans le béton découlant de conditions de
charge ou de retenue dépassent sa résistance à la traction. La largeur
et la répartition des fissures se maîtrisent souvent à l'aide d'une
armature. Si l'on tient compte de la protection offerte par l'acier
d'armature, les fissures ne devraient pas être d'une largeur supérieure
à 0,012 po (0,3 mm), conformément à l'ACI 318. Dans des conditions
de charge sismique, on suppose que la largeur des fissures de
flexion correspondant au tout début de la limite élastique des barres
d'armature est d'environ une fois et demie la largeur des fissures
statiques = 0,02 po (0,5 mm). L'ACI 318 et l'International Building
Code (IBC) partent du principe raisonnable que le béton fissuré
est la condition de base pour la conception-calcul des chevilles
d'ancrage préscellées et postscellées, étant donné que la présence
de fissures à proximité des chevilles d'ancrage peut diminuer la
capacité de charge de rupture et augmenter le déplacement à la
charge de rupture par rapport à ce qui est constaté avec un béton
non fissuré. La conception-calcul dans des conditions de béton non
fissuré est uniquement autorisée par les codes modèles du bâtiment
dans les cas où il peut être démontré que la fissuration du béton aux
charges de service ne surviendra pas pendant la durée de vie des
chevilles d'ancrage. Dans les cas comportant une conception pour
les forces sismiques, il faut démontrer que les chevilles postscellées
peuvent être utilisées dans du béton fissuré ainsi que sous une
charge sismique.
Les valeurs de la résistance à la rupture des fixateurs dans le béton
sont habituellement données en fonction de la résistance à la
compression uniaxiale de 28 jours du béton (réelle et non spécifiée).
Le béton qui a durci moins de 28 jours est désigné sous le nom de
béton jeune. Le type de granulats, les produits de remplacement
du ciment, comme les cendres volantes, et les adjuvants peuvent
modifier la capacité de certains fixateurs; or, la résistance du béton
mesurée par un essai de compression uniaxiale standard peut ne pas
révéler ces facteurs. En règle générale, les données de Hilti reflètent
les résultats d'essais avec des types communs de granulats et de
ciments dans du béton ordinaire, non armé. En cas de doute, veuillez
communiquer avec le soutien technique de Hilti.
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