1 SORMAT PRINCIPES DE BASE DE L’ANCRAGE– partie 2

2 Sommaire 1Ancrages mécaniques………… Ancrages chimiques……………………… Résistance au feu des ancrages……… Résistance à la corrosion Goujons d’ancrage…………………………………………18 6Vis à béton………… Douilles de frappe……………………………………………24 8Ancrages par verrouillage de forme…………………….27 9Ancrages chimiques………………………………………..30

3 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 1 Ancrages mécaniques 1.1 Généralités Les ancrages mécaniques transfèrent les charges dans le matériaux de base par un contact direct et sont classés selon leurs principes de fonctionnement. Douille de frappe Goujon Douille à expansionVerrouillage de formeVis à béton Réexpansion possible FrictionVerrouillageVerrouillage + friction Pas de réexpansion

4 1.2 Ancrages par expansion Les ancrages par expansion produisent des forces d’expansion et de friction dans le support. Pour les ancrages avec couple de serrage, une couple (Tinst) défini doit être appliqué; le ou les cones sont tirés dans la cheville. Grace à la pré-tension appliquée sur la tige de l’ancrage ou une charge externe, les ancrages avec couple de serrage ont une capacité de ré-expansion si la friction entre le cone et la cheville est inférieure à la friction entre la cheville et le support. Les ancrages avec couple de serrage sont utilisés seuls ou en groupe pour des charges moyennes et élevées. Les ancrages par expansion auto-controllée sont expansés par l’insertion d’un cone dans la cheville (douilles de frappe) ou de la cheville sur le cone. Ces ancrages sont généralement utilisés en groupe pour des charges légères et moyennes. SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE

5 1.3 Ancrages par verrouillage de forme Les ancrages par verrouillage de forme ont la particulatité de s’insérer dans le support à la manière d’un harpon). Les forces d’expansion sont réduites par rapport aux ancrages par expansion. Pour autant que la forme du verrouillage soit bien adaptée et la profondeur d’ancrage suffisante, l’ancrage fonctionne comme un insert et offre les mêmes capacités parce que l’ancrage par verrouillage de forme exploite pleinement la résistance à la compression du béton. Les ancrages par verrouillage de forme sont utilisés pour des charges moyennes et lourdes avec une fiabilité très élevée. SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE

6 1.4 Ancrages à visser (Vis à béton) Le filetage d’une vis à béton coupe le béton et crée son propre filetage femelle dans le support. La vis à béton transmet la charge de traction par le filetage verrouillé dans le support. La friction empêche la vis de se désserrer. Le principe de fonctionnement des vis à béton est une mélange de verrouillage de forme et d’ancrage chimique. Les vis à béton sont recommandées pour des charges moyennes.

7 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 1.5 Principes de fonctionnement des ancrages mécaniques Les ancrages utilisés au mur et au sol sont généralement soumis à une charge de cisaillement ou une combinaison de cisaillement et traction. Une des applications où les ancrages sont soumis à la force de traction uniquement est la fixation des plafonds suspendus. Bien que la plupart des ancrages soient soumis aux charges de cisaillement, celles-ci sont principalement influencées par le support. Les distances au bord et la qualité du support sont plus déterminantes pour le comportement au cisaillement que la résistance de l’ancrage. En outre, seule la résistance de la tige éventuellement avec la cheville peut être déterminante pour la résistance au cisaillement; le véritable mécanisme d’ancrage, généralement profond dans le trou, empêche l’ancrage de glisser et donc limiter les déplacements.

8 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 1.6 Comportement des ancrages mécaniques dans le béton fissuré Dans les zones où le béton est soumis à une charge de traction, sa résistance à la tension est généralement dépassée et des fissures apparaissent alors au niveau du trou d’ancrage. Les douilles de frappe perdent +/-50% de leurs capacités en cas de fissure de 0,3 mm. Pour les ancrages avec couple de serrage, la réduction est de +/- 30%. Les ancrages par verrouillage de forme sont moins sensibles aux fissures et peuvent garantir une charge similaire si la profondeur d’ancrage est élevée.

9 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 2 Ancrage chimique 2.1 Généralités Les ancrages chimiques sont caractérisés par l’usage d’un agent de liaison entre l’ancrage et le support. On les distingue par leur mise en oeuvre (les capsules chimiques et les mortiers chimiques)et les composants chimiques qui permettent l’adhésion au support (organiques et non-organiques). 2.2 Principes de fonctionnement des ancrages chimiques Comme pour les ancrages mécaniques, la résistance au cisaillement est principalement influencée par la qualité de la tige et par le support. Les ancrages chimiques présentent un bon comportement en cas de charges dynamiques car l’espace entre entre le support et l’ancrage est complètement rempli empêchant donc le déplacement.

10 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 2.3 Comportement des ancrages chimiques sous charge de traction On peut observer différents types de rupture pour les ancrages chimiques. Si l’enfoncement est réduit, c’est généralement le béton qui casse. Si l’enfoncement est profond, on observe généralement une légère rupture du béton combinée à l’extraction d’un mélange résine/béton autour de l’ancrage. Il peut arriver que l’ancrage glisse dans la résine ou une combinaison des 2. Si l’enfoncement est assez profond, on peut aussi observer une rupture de l’acier. La profondeur d’ancrage minimum pour la rupture de l’acier représente la profondeur d’ancrage basique, laquelle dépend de la qualité d’acier, des propriétés de la résine et de la qualité du support. AcierAncrage/R2sine et Résine/Ancrage Ancrage/RésineRésine/BétonBéton

11 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 2.4 Comportement des ancrages chimiques en béton fissuré Pour introduire une charge dans le support, il est nécéssaire de transférer la charge de l’acier dans la résine chimique et de la résine dans le support. Le transfert de charge en cas de béton fissuré est possible à l’aide de tiges d’acier avec cones qui font alors office d’ancrage par verrouillage de forme dans la résine. La taille des cones doit être suffisante pour garantir le transfert des charges en cas de fissures jusqu’à 0,3 mm. La rugosité du support à l’intérieur du trou n’est pas suffisante pour transférer les charges si la fissure passe par la jointure. C’est pourquoi il est préférable de créer la fissure à travers le mortier. Pour éviter l’éclatement entre la résine et le support, on utilise parfois des ancrages avec un coating spécial.

12 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 3 Résistance au feu des ancrages 3.1 Courbes de températures Ce tableau montre les températures de référence utilisées pour les tests de résistance au feu. Dans le cas d’un tunnel, la température atteint très rapidement les 1000°C.

13 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 3.2 Ompact du feu sur les ancrages Il est courant de fixer les installations électriques, sanitaires et faux plafonds à l’aide d’ancrages. Ces ancrages doivent pouvoir résister en cas d’incendie le temps suffisant pour permettre aux secours d’intervenir en toute sécurité et donc être capable de maintenir leurs charges un certain temps validé pas des essais en laboratoire. Tunnel du Mont Blanc

14 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE Les ancrages sont donc testés selon différentes courbes par le laboratoire allemand IBMB. Les résistances à l’extraction des ancrages sont testés dans des fissures de 0,2 mm et soumis à un feu direct sans protection de l’ancrage. Les résultats montrent que :  Aux hautes températures, le béton casse par effritement. La zone endommagée grandit à mesure que le temps sous exposition du feu augmente. Cela signifie que plus l’ancrage est installé profondément, meilleure est la résistance au feu.  Bien que le métal ne brûle pas, sa résistance naturelle baisse avec la température (particulièrement à partir de 500°C). Ceci est démontré par le test quand l’écrou saute ou quand l’acier casse sous tension.  Quand la température augmente, la capacité de charge du support et de l’ancrage diminuent. En conclusion, la charge en cas d’incendie doit être réduite par rapport aux charges recommandées.

15 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 3.3 Résumé Les tests de résistance au feu ont démontré que le comportement des aciers inoxydables est meilleur que celui des aciers ordinaires. En général, on peut considérer que la résistance en cas d’incendie est doublée pour les ancrages inox. Les ancrages résistants au feu doivent être choisi avec soin, particulièrement dans les tunnels où la température est élevée et sa propagation est très rapide. Il est important que les gestionnaires de tunnels soient conscients de ces éléments. Le coût sera sans doute plus élevé mais ridicule par rapport au coût global du tunnel.

16 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 4 Résistance à la corrosion des ancrages Depuis toujours, l’acier est utilisé dans la construction et les problèmes de corrosion se sont imposés naturellement aux ingénieurs. Au moyen-age, les assemblages en acier étaient positionnés de manière à ce qu’ils puissent être accessibles et donc interchangeables. Plus récemment, les problèmes de corrosion ont été vaincus par l’usage de l’inox et l’enrobage des aciers par le béton. Cependant, l’augmentation du traffic, des usines et autres polluants ont montré la limite des solutions standards. Encore aujourd’hui, nous devons faire face à des situations corrosives insolubles. Dans le domaine de la construction, les problèmes de corrosion ne sont pas limités aux zones exposées à une atmosphère corrosive. Un élement corrosif peut avoir accès au métal par infiltration dans les fissures du béton. Ceci peut résulter à un affaiblissement des structures (ponts par exemple). Des éléments tels que les chlorides ou les acides aggravent ce phénomène.

17 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE La corrosion a donc aussi un impact sur les capacités de service des ancrages et donc avoir des conséquences néfastes pour la sécurité. Des tests ont été réalisés en laboratoire mais aussi sur chantier (tunnel, piscine, usine petro-chimique, …). Ces tests ont démontrés qu’il est nécéssaire de bien choisir la matière. Par exemple, il a été démontré que l’acier inoxydable EN contenant plus de 6% de molybdene et plus de 20% de nickel est idéal pour résister aux environnements les plus aggressifs (chlorides et dioxyde de souffre).

18 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE Acier inox (A4) après 2 ans d’exposition dans un tunnel routier. Effet de la corrosion Developpement de la corrosion dans le temps (à titre indicatif).

19 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 5 Goujons d’ancrage

20 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 5.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage La qualité du trou - Un trou trop petit (mêche usagée ou incorrecte).  Difficile à installer. Risque d’endommager l’ancrage. - Un trou trop gros (mêche usgée ou incorrecte).  Facile à installer mais la résistance à l’extraction sera réduite. - Le trou n’est pas assez profond.  L’ancrage ne peut pas être installé assez profond et donc la capacité de l’ancrage diminue. De plus, il n’y a pas de place pour la poussière. - Le trou est trop profond  Attention à l’épaisseur du béton; à part ça, aucune influence pour l’ancrage.

21 SORMATTHEORIE DE L’ANCRAGE Nettoyage du trou : Propre - Il est plus facile d’installer l’ancrage. - L’ancrage sera installé à la profondeur requise - Bonne friction entre l’ancrage et le support. - Les résistances seront conformes aux agréments Sale - L’ancrage sera plus difficile à installer - L’ancrage ne sera pas assez enfoncé - Moins de friction entre l’ancrage et le support. - Résistances à l’extarction réduites. Couple de serrage: Correct - L’ancrage ne glisse pas prématurément. - Pre-tension selon les valeurs agrées. - Comportment idéal de l’ancrage. Incorrect (trop ou pas assez) - L’ancrage glisse prématurément. (bas) - Pre-tension élevée. (trop)  Risque d’éclatement du béton. - L’ancrage risque de casser. (trop) - Comportement incorrect de l’ancrage. (bas) 5.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage

22 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE n. 135 º 5.2 Cone de béton Le clip d’expansion crée des forces de friction plus élevées que la résistance à la compression du béton. F

23 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 6 Vis à béton

24 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 6.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage La qualité du trou - Un trou trop petit (mêche usagée ou incorrecte).  Difficile à installer. Risque d’endommager l’ancrage. - Un trou trop gros (mêche usgée ou incorrecte).  Facile à installer mais la résistance à l’extraction sera réduite. - Le trou n’est pas assez profond.  L’ancrage ne peut pas être installé assez profond et donc la capacité de l’ancrage diminue. De plus, il n’y a pas de place pour la poussière. - Le trou est trop profond  Attention à l’épaisseur du béton; à part ça, aucune influence pour l’ancrage.

25 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE Nettoyage du trou: Couple de serrage: La vis à béton n’exige pas un couple de serrage. Toutefois, il est important de ne pas serrer trop fort au risque de casser l’ancrage par un couple de serrage trop élevé. Couples de serrage maximum rcommandés : 6 mm 12 Nm 7,5 mm 20 Nm 10 mm 50 Nm 12 mm 80 Nm 16 mm150 Nm 6.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage Propre - Il est plus facile d’installer l’ancrage. - L’ancrage sera installé à la profondeur requise - Les résistances seront conformes aux agréments Sale - L’ancrage a besoin de place pour la poussiére - L’ancrage ne sera pas assez enfoncé -  Danger de casser l’ancrage

26 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 7 Douilles de frappe

27 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 7.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage La qualité du trou - Un trou trop petit (mêche usagée ou incorrecte).  Difficile à installer. Risque d’endommager l’ancrage. - Un trou trop gros (mêche usgée ou incorrecte).  Facile à installer mais la résistance à l’extraction sera réduite. - Le trou n’est pas assez profond.  L’ancrage ne peut pas être installé assez profond et donc la capacité de l’ancrage diminue. L’élément à fixer ne sera pas contre le support. - Le trou est trop profond  Attention à l’épaisseur du béton. Il faut utiliser un boulon plus long. Installation plus difficile car on ne voit pas si l’expansion est réalisée correctement (ce problème est évité avec la cheville LAL avec colerette.

28 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE Nettoyage du trou : Expansion avec l’outil de pose: 7.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage Propre - Il est plus facile d’installer l’ancrage. - L’ancrage sera installé à la profondeur requise - Bonne friction entre l’ancrage et le support. - Les résistances seront conformes aux agréments Sale - L’ancrage sera plus difficile à installer - L’ancrage ne sera pas assez enfoncé - Moins de friction entre l’ancrage et le support. - Résistances à l’extarction réduites. Correct - L’ancrage ne glisse pas prématurément. - Pre-tension selon les valeurs recommandées. - Comportment idéal de l’ancrage. Incorrect (trop ou pas assez) - L’ancrage glisse prématurément. (bas) - Pre-tension élevée. (trop)  Risque d’éclatement du béton. - L’ancrage risque de casser. (trop) - Comportement incorrect de l’ancrage. (bas)

29 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 8 Ancrage par verrouillage de forme

30 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 8.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage La qualité du trou - Un trou trop petit (mêche usagée ou incorrecte).  Difficile à installer voir impossible à enfoncer. - Un trou trop gros (mêche usgée ou incorrecte).  Facile à installer mais la résistance à l’extraction sera réduite à tel point que le verrouillage de forme peut ne pas se faire. - Le trou n’est pas assez profond.  L’ancrage ne peut pas être installé assez profond et donc la capacité de l’ancrage diminue. L’installation sera incorrecte - Le trou est trop profond  Attention à l’épaisseur du béton; à part ça, aucune influence pour l’ancrage.

31 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE Nettoyage du trou: Propre - Ancrage facile à installer. - L’ancrage est enfoncé correctement. Sale - Ancrage difficile à installer. - Profondeur d’ancrage pas respectée. Couple de serrage: Correct (superplus) - Pre-tension selon les prescriptions. - Comportement de l’ancrage selon l’agrément. Incorrect (trop ou pas assez) - Ancrage glisse un peu sous charge. (bas) - Pre-tension trop élevée. (trop)  Danger d’éclatement du béton. - Ancrage peut casser. (trop) Correct (ultraplus) - Fixation de l’élément. Incorrect (trop ou pas assez) - Pratiquement sans influence 8.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage

32 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 9 Capsules chimiques

33 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 9.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage La qualité du trou - Un trou trop petit (mêche usagée ou incorrecte).  Difficile à installer. Risque de ne pas pouvoir installer la cheville  L’épaisseur de résine entre le trou et la tige filetée n’est pas suffisante et donc risque de charges inférieures - Un trou trop gros (mêche usgée ou incorrecte).  Facile à installer  Peut affecter la résistance car la résine ne rempli pas le trou - Le trou n’est pas assez profond.  L’ancrage ne peut pas être installé assez profond et le montage ne peut pas être fait correctement - Le trou est trop profond  Attention à l’épaisseur du béton – Il se peut que la résistance ne soit pas suffisante car la résine ne remplit pas le trou

34 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE Nettoyage du trou: Couple de serrage: 9.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage Propre - L’absence de poussière permet un accrochage parfait - L’ancrage est enfoncé correctement. - Les résistances conformes aux normes Sale - Accrochage de la résine réduit - Profondeur d’ancrage pas respectée. - Chrages de traction réduites (-20%) Correct. - Pre-tension selon les valeurs agrées. - Comportment idéal de l’ancrage. Incorrect (trop ou pas assez) - La pièce à fixer n’est pas assez serrée (bas) - Pre-tension trop élevée. (trop)  Les charges diminuent - Ancrage peut casser. (trop)

35 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 9 Mortier chimique

36 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE 9.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage La qualité du trou - Un trou trop petit (mêche usagée ou incorrecte).  L’épaisseur de résine entre le trou et la tige filetée n’est pas suffisante et donc risque de charges inférieures - Un trou trop gros (mêche usgée ou incorrecte).  Peu d’impact – Grand trou petite tige - Le trou n’est pas assez profond.  L’ancrage ne peut pas être installé assez profond  Les charges sont réduites - Le trou est trop profond  Attention à l’épaisseur du béton

37 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE Nettoyage du trou: Couple de serrage: 9.1 Eléments affectant le fonctionnement de l’ancrage Propre - L’absence de poussière permet un accrochage parfait - L’ancrage est enfoncé correctement. - Les résistances conformes aux normes Sale - Accrochage de la résine réduit - Profondeur d’ancrage pas respectée. - Chrages de traction réduites (-60%) Correct. - Pre-tension selon les valeurs agrées. - Comportment idéal de l’ancrage. Incorrect (trop ou pas assez) - La pièce à fixer n’est pas assez serrée (bas) - Pre-tension trop élevée. (trop)  Les charges diminuent - Ancrage peut casser. (trop)

38 SORMAT THEORIE DE L’ANCRAGE Merci pour votre attention ! SORMAT OY