Technologie de la fixation
3.1 Ancrage — Principes et conception-calcul
Les modes de rupture dans le cas des chevilles soumises à des
charges de cisaillement sont les suivants :
• rupture de l'acier par cisaillement/traction
• rupture par arrachement du bord du béton
• rupture par effet de levier
3.1.4.1 Précontrainte des chevilles
En général, les chevilles mises en place correctement ne subissent
pas de flexion perceptible lorsqu'elles sont soumises aux charges
de service prévues en raison de l'application du couple de serrage
prescrit. Les charges de traction extérieures contribuent à réduire
l'effort de serrage de l'assemblage sans augmentation importante
des contraintes de traction exercées sur la cheville. La résistance aux
contraintes de cisaillement est assurée à la fois par les forces d'appui
et par le frottement résultant des forces de précharge de la cheville.
En présence de contraintes supérieures à l'effort de serrage, les
risques de flexion augmentent et la tenue de la cheville dépend
de son mécanisme de résistance aux sollicitations. Les chevilles à
expansion qui peuvent subir une expansion secondaire montrent une
flexion accrue correspondant au déplacement relatif du cône et des
éléments d'expansion. Dans le cas des chevilles adhésives, il y a
modification de la rigidité correspondant à la perte d'adhésion entre
l'adhésif et le matériau support, où la résistance à la traction à des
niveaux de déplacement accrus est assurée par le frottement entre
la paroi de trou inégale et le piston de l'adhésif. Dans tous les cas,
l'augmentation des contraintes exercées sur le boulon ou l'élément
d'ancrage occasionne un déplacement accru de celui-ci.
3.1.4.2 Tenue des chevilles à
long terme
Voici quelques facteurs qui peuvent influencer la tenue à long terme
des chevilles postscellées.
Systèmes d'ancrage adhésif :
• Relaxation de la précontrainte
• Fatigue
• Résistance chimique/durabilité • Fissuration du béton
• Fluage • Corrosion
• Conditions de gel/dégel • Feu
• Haute température • Charges sismiques
Systèmes d'ancrage mécanique :
• Relaxation de la précontrainte • Corrosion
• Fatigue • Feu
• Fissuration du béton • Charges sismiques
Tous les systèmes d'ancrage adhésif Hilti convenant à une utilisation
avec la méthode de calcul de la résistance ont été mis à l'essai dans
des conditions de charges continues conformément à l'ACI 355.4 et
aux critères d'acceptation AC308 de l'ICC-ES.
3.1.5 Conception-calcul
des chevilles
Le calcul des chevilles repose sur une évaluation des conditions de
charge et de la capacité d'ancrage. À l'heure actuelle, en Amérique
du Nord, on utilise les méthodes suivantes pour le calcul des
chevilles : calcul de la résistance (SD), calcul aux états limites (LSD)
et calcul aux contraintes admissibles (ASD).
Calcul de la résistance : La méthode de calcul de la résistance
pour le calcul des chevilles a été incorporée dans plusieurs codes,
notamment l'IBC et l'ACI 318. Selon cette méthode, des facteurs
de réduction précis sont attribués à chacun des modes de rupture
possibles. Elle permet de prévoir la résistance associée à chaque
mode de rupture et de comparer la résistance du mode de rupture
prépondérant avec les charges pondérées. La méthode de calcul
de la résistance permet d'estimer la résistance des chevilles de
façon plus précise que la méthode ASD. La méthode de calcul de
la résistance, telle que définie au chapitre 17 de l'ACI 318-14, est
expliquée à la section 3.1.6. La méthode de calcul de la résistance
est la méthode la plus évoluée et Hilti recommande son utilisation
dans la mesure du possible.
Calcul aux états limites : La méthode de calcul aux états limites
pour les chevilles est décrite à l'annexe D de la norme CSA A23.3. En
principe, la méthode repose sur le concept de calcul de la résistance
avec l'application de différents facteurs de réduction de la résistance.
La méthode de calcul aux états limites permet généralement
d'estimer la résistance des chevilles de façon plus précise que
la méthode ASD. Cette méthode est expliquée plus en détail à la
section 3.1.7.
Charges admissibles : Selon la méthode de calcul aux contraintes
admissibles ASD, la « charge admissible », ou résistance, est calculée
par l'application d'un coefficient de sécurité au résultat moyen
des essais de laboratoire, indépendamment du mode de rupture
prépondérant observé au cours des essais. Le coefficient de sécurité
rend compte des variations de charge auxquelles il est raisonnable
de s'attendre. Pour l'espacement des chevilles et la distance de rive,
on a recours à des facteurs de pondération distincts basés sur l'essai
d'échantillons constitués d'une cheville ou d'un groupe de deux et de
quatre chevilles mises en place près des bords libres. Ces facteurs
sont multipliés entre eux pour calculer des plans de chevilles précis.
Cette méthode est expliquée plus en détail à la section 3.1.9. De nos
jours, on utilise généralement le calcul aux contraintes admissibles
pour les applications de maçonnerie.
3.1.6 Méthode de calcul de
la résistance SD (LRFD)
tirée du chapitre 17 de
l'ACI 318
Le calcul de la résistance des chevilles est mentionné dans les
dispositions de l'ACI 355.2, de l'ACI 355.4 et du chapitre 17 de
l'ACI 318-14, ainsi et des critères d'acceptation AC193 pour les
chevilles mécaniques et AC308 pour les chevilles adhésives de
l'ICC-ES. La présente section donne un aperçu des dispositions
de conception pertinentes, en particulier celles se rapportant aux
chevilles postscellées.
20 Hilti, Inc. (U.S.) 1-800-879-8000 | www.hilti.com I en español 1-800-879-5000 I Hilti (Canada) Corp. 1-800-363-4458 I www.hilti.com I Guide technique du chevillage, édition 17