Béton fissuré ou béton non fissuré ?

Le béton a pour caractéristique une bonne résistance à la compression, par contre sa résistance à la traction est faible. Dès que des constructions en béton armé sont soumises à une charge, des fissures sont prévisibles dans la zone de tension. Pour ce cas, il convient d’utiliser des chevilles testées pour le béton fissuré.

La pièce à fixer

Sa nature

Un large choix de matières est utilisé et peut intervenir dans le choix de la fixation et inversement afin de prévenir le risque d’électrolyse.

• Acier électrozingué,
• Aluminium,
• Acier galvanisé à chaud,
• Fonte,
• Inox,
• Bois, ...

Sa position sur le support

Lorsque l’on évoque la position de la pièce à fixer sur le support, c’est également la position de la cheville qui est à prendre en compte car c’est la fixation qui sollicitera le matériau.

Son dimensionnement

L’épaisseur de la pièce à fixer (t_fix), le nombre de trous et le diamètre du trou de passage de la cheville dans la pièce à fixer (d_f) sont également primordiaux dans le choix de la fixation.

t_fix : C’est la partie variable de la cheville où la pièce à fixer viendra se positionner.

S_cr,N : C’est la distance à respecter entre les chevilles lorsqu’elles sont soumises à de la traction.

d_f : Ces diamètres doivent être respectés pour garantir les valeurs de charges préconisées.

L’épaisseur mini du support (h_min) est valable uniquement lorsqu’aucune fissure due au perçage n’est observée à l’arrière du béton.

Les éléments influençant la résistance

Charge de service pleine dalle :

La cheville est implantée au milieu de la dalle, toute la surface autour de la fixation peut travailler.

Distance au bord de dalle :

La cheville est implantée près des bords de dalles, il manque une zone de béton pour supporter la charge maximum.

Distance caractéristique :

Les chevilles sont implantées avec un entraxe suffisant. Les deux cônes de contrainte ne sollicitent pas la même surface de béton, ce qui signifie que la charge de service pleine dalle peut être exercée.

Distance minimum :

Les distances S_cr et C_cr ne peuvent être appliquées. Les chevilles sont implantées avec des valeurs limites appelées S_min et C_min. 

Entraxe cheville :

Les chevilles sont implantées l’une près de l’autre, les deux cônes de contrainte sollicitent la même surface de béton, ce qui signifie que la charge de service de chaque cheville est réduite.

La charge

Les forces qui affectent une fixation

La direction de l’effort est définie par l’angle formé par l’axe de la cheville et la direction de l’effort appliqué.

• N : Charge de traction a_N est compris entre 0° et 30°.
• F : Charge oblique a_F est compris entre 30° et 60°.
• V : Charge de cisaillement a_V est compris entre 60° et 90°.

Précisions sur les charges de services

Charges de service : Les charges publiées sont calculées à partir des valeurs caractéristiques données dans les ETA, sur lesquelles des coefficients partiels de sécurité issus de l’ETAG001 et ainsi qu’un coefficient partiel d’actions γ_f = 1,4 sont appliqués.

Charges de service en traction : Les charges de services en traction sont calculées pour du béton non armé et du béton armé standard, dont les fers sont espacés de S<15 cm ou de S<10 cm si leur diamètre est inférieur ou égal à 10 mm.

Charges de service de cisaillement : Les charges de service en cisaillement sont indiquées pour un ancrage seul en pleine dalle. Pour les charges de cisaillement appliquées près du bord de dalle (C<10 h_ef ou 60_d), la rupture en bord de dalle doit être vérifiée conformément à l’ETAG 001, annexe C méthode A.

Les modes de rupture d’une cheville

Les contraintes externes

La règlementation européenne

Afin de faire du marché commun européen une réalité pour tous les produits de la construction, une réglementation a vu le jour, la “réglementation UE 305/ 2011”. Celle-ci contient 7 exigences :

1. Résistance mécanique et stabilité
2. Protection contre l‘incendie
3. Hygiène, santé et protection environnementale
4. Sécurité d‘utilisation et accessibilité
5. Protection phonique
6. Économies d‘énergie et protection thermique
7. Utilisation durable des ressources naturelles

Le béton et ses options

Les options vont dépendre de la zone de béton où va être placé l’ancrage :

*selon ETAG 001

Plus le chiffre de l’option est petit, plus l’ancrage pourra être utilisé dans des conditions d’emploi contraignantes et plus il est performant.

L’option choisie par le fabricant est fondamentale, elle détermine d’une part le programme d’essai et la méthode de calcul, et d’autre part le domaine d’emploi de la cheville.

Option 1 : Béton fissuré et non fissuré

Option 7 : Béton non fissuré UNIQUEMENT

Les aléas sismiques

La France dispose d’un nouveau zonage sismique divisant le territoire national en cinq zones de sismicité croissante en fonction de la probabilité d’occurence des séismes :

• Une zone de sismicité 1 où il n’y a pas de prescription parasismique particulière pour les bâtiments à risque normal (l’aléa sismique associé à cette zone est qualifié de très faible),
• Quatre zones de sismicité 2 à 5, où les règles de construction parasismique sont applicables aux nouveaux bâtiments, et aux bâtiments anciens dans des conditions particulières.

Simpson Strong-Tie a testé et préconise certains ancrages dans le cas d’utilisation en zone sismique : fixation chimique (VT-HP), fixation mécanique (BOAX-FMC).

Pour plus d’informations : http://www.ecologie-solidaire.gouv.fr

Système bi-composant

Le scellement chimique se présente sous la forme d’une cartouche à deux compartiments : la résine, le durcisseur. Le ratio de mélange est de 10 parts de résine pour une part de durcisseur (POLY-GP™, POLYGPG™, AT-HP™, VT-HP™), ou une part de résine pour une part de durcisseur (SET-XP™).

Le produit est mélangé à travers une buse mélangeuse que l’on fixe à l’extrémité de la cartouche. Le mélange des deux composants provoque une réaction chimique rapide dans le cas du POLY-GP™, POLY-GPG™ et de l’AT-HP™, plus lente dans le cas du SET-XP™ (élévation de la température importante). Ce mélange entraîne un durcissement plus ou moins rapide (6 min à 20°C environ pour l’AT-HP™). On réalise ainsi un ancrage par collage de la tige ou du fer à béton sur le matériau support dans lequel elle/il est implanté.

Ancrage technique

Le scellement chimique ne crée pas de contrainte de compression dans le matériau support. De ce fait, il n'y a pas de contrainte dans le matériau support, une possibilité d'entraxes faibles entre chevilles, et des fixations possibles près des bords de dalle.

La performance technique n'est pas le seul argument qui fait la qualité d'un scellement chimique.

• Son odeur : POLY-GPG™ et AT-HP™ ont une faible odeur.
• Sa couleur : ton pierre pour meulière avec le POLY-GP™ et le POLY-GPG™, ton gris pour béton avec AT-HP™ et VT-HP™.
• Sa facilité d'extrusion : confort de l'applicateur, productivité : POLY-GP™, POLY-GPG™, AT-HP™ et VT-HP™.
• Son temps de prise : POLY-GP™, POLY-GPG™ et AT-HP™ sont très rapides (- de 30 min à 20°).
• Ses agréments : POLY-GPG™ présente trois ETE pour fixation, maçonneries béton et reprise de fers à béton.
• Sa propreté : POLY-GP™, POLY-GPG™, AT-HP™ et VT-HP™ sont sans pictogramme de danger.
• Son comportement en environnement particulier : SET-XP™ est stable dans toutes conditions : chaleur extrême, humidité, ...

Applications

Le scellement chimique est une solution très polyvalente puisqu'une même résine peut fixer dans du creux ou dans du plein, des charges légères ou lourdes :

• Ancrage (POLY-GP™, POLY-GPG™, AT-HP™, VT-HP™, SET-XP™) : il s'agit de sceller des tiges filetées dans un matériau support pour mettre en oeuvre la fixation d'un élément.
• Reprise de fer à béton (POLY-GPG™, AT-HP™, VT-HP™ et SET-XP™) : il s'agit de sceller des fers à béton pour créer une continuité dans un ouvrage en béton armé.

La différence entre l'ancrage mécanique et chimique

L'ancrage mécanique

Lors de son expansion ou de sa mise en charge, l'ancrage exerce un effort sur une zone de béton appelée "cône de contrainte" une première compression apparaît lors du serrage et une seconde lors de la mise en charge.

L'ancrage chimique

Cet ancrage ne nécessite pas d'expansion pour se fixer. Le "cône de contrainte" apparaît donc uniquement lors de la mise en charge. Le cône d'arrachement est donc plus étroit et permet de travailler sur des entraxes et distances au bord plus faibles. 

Mise en oeuvre des ancrages et résines de scellement

Goujons

Montage

Lors de l’application du couple de serrage, le cône remonte dans la bague d’expansion qui provoque une rupture des segments en s’ouvrant et viennent se plaquer contre la paroi, entraînant ainsi une adhérence par frottement sur le matériau support. Il en résulte un ancrage par expansion par vissage à couple contrôlé sans outil particulier.

Vis

Montage

Fixation directe au travers de la pièce à fixer par vissage. Son filetage garantit un excellent taraudage et une rapidité de pénétration du matériau support.

Chevilles à frapper

Montage

La cheville à frapper se pose au travers de la pièce à fixer et s’expanse sur la longueur du trou par friction lors de son installation au marteau. La colerette aide au maintien de la pièce. Pour la pose en maçonnerie creuse, l’expansion de la cheville doit se faire dans au moins une des parois du support.

Chevilles nylon et nylon longue

Montage

La cheville nylon de charpente permet une pose rapide sur et au travers de la pièce à fixer. Les ergots de blocage sur les cotés entraînent un maintien et un verrouillage de forme parfait pour les matériaux creux. 

Résines de scellement

Support plein

Support creux