Les types de chevilles suivant les différents matériaux (creux ou pleins)
| Matériaux creux |
Parpaing creux |
Brique creuse |
Plaque de plâtre |
Carreau de plâtre |
| Matériaux pleins |
Béton + fers à béton |
Parpaing plein |
Pierre naturelle |
Brique pleine |
Le béton
La résistance du béton est considérée à 28 jours, mais il est possible de poser une cheville chimique en respectant un délai de durcissement d'au moins 7 jours.
Dans les Eurocodes ou guides d'Agrément Technique Européen, on parle de la classe de résistance du béton, la norme NF EN 206-1 (ex : C20/25). Plus les chiffres sont élevés, plus le béton est dur et résistant.
- Le béton a pour caractéristique une bonne résistance à la compression, par contre sa résistance à la traction est faible.
- dans la zone de tension. Pour ce cas, il convient d'utiliser des chevilles testées pour le béton fissuré.
Le béton fissuré et non fissuré
| Support d'ancrage |
Etat du béton |
| Fissuré |
Non fissuré |
| Elément fléchi en béton armé dalles, poutres et pannes |
oui |
non |
| Elément fléchi en béton précontraint dalles, poutres et pannes |
non |
oui |
| Mur extérieur de bâtiment non armé |
oui |
non |
| Mur extérieur de bâtiment en béton armé |
non |
oui |
| Mur extérieur de bâtiment |
non |
oui |
| Poteau de rive ou d'angle |
oui |
non |
| Poteau intérieur |
non |
oui |
| Dallage faiblement ou non armé |
oui |
non |
| Dallage radié en béton armé |
oui |
non |
| Longrine faiblement ou non armé |
oui |
non |
| Zone de clavetage d'une construction réalisée à base d'éléments préfabriqués |
oui |
non |
| Extrémité d'élément fléchi nez de balcon |
non |
oui |
Les bonnes questions à se poser
- Quelle est la nature du support sur lequel mes chevilles seront fixées ?
- Quelle est l'épaisseur de ce support ?
- Ce support a-t-il des caractéristiques précises (ex. le dosage pour le béton) ?
La pièce à fixer est l'élément indissociable de la fixation, trois critères sont à prendre en compte afin de faire le bon choix :
-
1 Sa nature
Un large choix de matière est utilisé et peut intervenir dans le choix de la fixation et inversement afin de prévenir le risque d'électrolyse.
- Acier électrozingué
- Acier galavanisé à chaud
- Inox
- Aluminium
- Fonte
- Bois
- ...
-
2 Son dimensionnement
L'épaisseur de la pièce à fixer (tfix), le nombre de trous et le diamètre du trou de passage de la cheville dans la pièce à fixer (df) sont également primordiaux dans le choix de la fixation.
- tfix : C'est la partie variable de la cheville où la pièce à fixer viendra se positionner.
- Scr,N : C'est la distance à respecter entre les chevilles
- df : Ces diamètres doivent être respectés pour garantir les valeurs de charges préconisées
L'épaisseur mini du support (hmin) est valable uniquement lorsqu'aucune fissure due au perçage n'est observée à l'arrière du béton.
-
3 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.
Les principes de tenue d'une cheville
-
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 caratéristique
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.
Si les entraxes et les distances au bord deviennent plus petites que les valeurs caractéristiques (S
-
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.
-
Distance minimum
Les distances Scr et Ccr ne peuvent être appliquées. Les chevilles sont implantées avec des valeurs limites appelées Smin et Cmin.
Les bonnes questions à se poser
- Quelle est la bonne position de la cheville sur le support (distance au bord, pleine masse) ?
- Que doit-on fixer ?
- Quel est le bon dimensionnement : entraxes, épaisseur, diamètres et nombre de trous ?
Les différents types de charges
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 tractionαN est compris entre 0° et 30°
- F : Charge obliqueαF est compris entre 30° et 60°
- V : Charge de cisaillementαV est compris entre 60° et 90°
Précisions sur les charges de service
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, ainsi qu'un coefficient partiel d'actions γf = 1,4.
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<15cm ou de S<10cm si leur diamètre est inférieur ou égal à 10 mm.
Charges de service en cisaillement : Les charges de service en cisaillement sont indiquées pour un ancrage seul sans tenir compte de la distance au bord de dalle : pour les charges de cisaillement appliquées près du bord de dalle; pour les charges de cisaillement appliquées près du bord (C<10 hef ou 60d). 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 modes de rupture d'une fixation à traction
-
Rupture acier
Ce mode de rupture correspond à une rupture de la cheville, due à une mise sous charge trop importante.
-
Rupture par arrachement
Ce mode de rupture correspond à une extraction de la cheville par glissement, due à un diamètre trop important ou à une mauvaise qualité de béton.
-
Rupture par fissuration du béton
Ce mode de rupture correspond à une rupture du béton, due à une épaisseur de dalle insuffisante ou à une profondeur d'ancrage trop importante.
-
Rupture par cône du béton
Ce mode de rupture correspond à une rupture du cône de béton, due à la résistance propre du béton ou à une profondeur d'ancrage insuffisante.
Les modes de rupture d'une fixation en cisaillement
-
Rupture acier
Ce mode de rupture correspond à une rupture de la cheville, due à une mise sous charge trop importante.
-
Rupture du béton en bord de dalle
Ce mode de rupture correspond à une rupture du béton, due à un espace insuffisant entre le bord de dalle et la cheville.
-
Rupture du béton par effet de levier
Ce mode de rupture correspond à une rupture du cône de béton, due à la résistance propre du béton ou à une profondeur d'ancrage insuffisante.
Les bonnes questions à se poser
- Quelle sera la direction de l'effort de la fixation ?
- La charge sera-t-elle soumise à des variations ou à des mouvements quand elle sera en place ?
La réglementation Européenne
Afin de faire du marché commun européen une réalité pour tous les produits de la construction, une directive a vu le jour, la “directive 89/106/CEE”.
Cette directive contient 6 exigences :
- Résistance mécanique et stabilité
- Protection contre l'incendie
- Hygiène, santé et protection environnementale
- Sécurité d'utilisation
- Protection phonique
- Economies d'énergie et protection thermique
Cette directive a permis de réguler l'homologation des produits de la construction. Le premier document développé est celui des «Guides pour l'Agrément Technique Européen (ETAG)». L'ETAG 001 concerne les ancrages métalliques avec une utilisation dans le béton. C'est lui qui définit le principe d'évaluation des chevilles de fixation pour béton fissuré et béton non fissuré.
-
Le marquage CE
Pour bénéficier du marquage CE, chaque produit couvert doit faire l'objet :
- d'une procédure d'attestation de la conformité
- d'une spécialisation technique (qui peut prendre deux formes)
- Norme Européenne
- Guide d'Agrément Technique Européen (ETAG)
-
Bon à savoir
Les produits portant le marquage CE peuvent être librement échangés sur le marché Européen.
-
C'est l'ETAG 1, relatif aux chevilles métalliques pour béton, qui définit le principe d'évaluation des chevilles de fixation pour béton fissuré et béton non fissuré.
Le béton et ses options
Les options vont dépendre de la zone de béton où va être placé l'ancrage :
| Option n° |
Fissuré et non fissuré |
Non fissuré seulement |
C20/25 seulement |
C20/25 à C50/60 |
Valeur unique de Frk |
Frk en fonction de la direction |
Ccr* |
Scr* |
Cmin* |
Smin* |
Méthode de conception calcul |
| 1 |
oui |
non |
non |
oui |
non |
oui |
oui |
oui |
oui |
oui |
A |
| 2 |
oui |
non |
oui |
non |
non |
oui |
oui |
oui |
oui |
oui |
| 3 |
oui |
non |
non |
oui |
oui |
non |
oui |
oui |
oui |
oui |
B |
| 4 |
oui |
non |
oui |
non |
oui |
non |
oui |
oui |
oui |
oui |
| 5 |
oui |
non |
non |
oui |
oui |
non |
oui |
oui |
non |
non |
C |
| 6 |
oui |
non |
oui |
non |
oui |
non |
oui |
oui |
non |
non |
| 7 |
non |
oui |
non |
oui |
non |
oui |
oui |
oui |
oui |
oui |
A |
| 8 |
non |
oui |
oui |
non |
non |
oui |
oui |
oui |
oui |
oui |
| 9 |
non |
oui |
non |
oui |
oui |
non |
oui |
oui |
oui |
oui |
B |
| 10 |
non |
oui |
oui |
non |
oui |
non |
oui |
oui |
oui |
oui |
| 11 |
non |
oui |
non |
oui |
oui |
non |
oui |
oui |
non |
non |
C |
| 12 |
non |
oui |
oui |
non |
oui |
non |
oui |
oui |
non |
non |
- Ccr : Distance au bord
- Scr : Distance entraxes caractéristique
- Cmin : Distance au bord mini
- Smin : Distance entraxes mini
- 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.
Le climat et l'esthétisme
Pour répondre aux contraintes esthétiques, nos gammes d'ancrages bénéficient de différents types de finition. Ces finitions (inox, électrozinguée) vous permettent d'adapter l'utilisation de vos fixations au climat.
- Finition en fonction des contraintes climatiques
(inox, électrozingué,...)
- Finition en fonction des contraintes esthétiques
La protection anti-corrosion
| Nombre d'heures d'exposition au brouillard salin |
200 h |
400 h |
800 h |
1600 h |
5000 h |
| |
| Type de revêtement |
Acier Zingué 5 a 7 µm |
Acier Galavanisé à chaud 70 µm |
Schérardisation 35 µm |
Acier Inox A2 |
Acier Inox A4 |
La corrosion des métaux témoigne de leur tendance à revenir à leur état originel de minerais sous l'action des agents atmosphériques.
La protection contre la corrosion est donc un des éléments à prendre en compte pour choisir la bonne fixation en fonction des agressions climatiques qu'elle subira.
Les Aléas sismiques
Depuis le 22 octobre 2010, la France dispose d'un nouveau zonage sismique divisant le territoire national en cinq zones de sismicité croissante en fonction de la probabilité d'occurrence des séismes (articles R563-1 à R563-8 du Code de l'Environnement modifiés par les décrets n° 2010-1254 du 22 octobre 2010 et n° 2010-1255 du 22 octobre 2010, ainsi que par l'Arrêté du 22 octobre 2010) :
- 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.
Pour plus d'informations :
Les bonnes questions à se poser
- La cheville et la pièce à fixer devront-elles être discrètes ?
- La fixation sera-t-elle soumise à des contraintes climatiques particulières ?
Les types de chevilles
Les types de chevilles par charges
-
Charges lourdes
Elles concernent essentiellement les chevilles métalliques et chimiques pour des valeurs de service supérieures à 1000 daN, 1000 kg ou 10kN.
-
Charges moyennes
Elles concernent essentiellement les chevilles métalliques et chimiques pour des valeurs de service inférieures ou égales à 1000 daN, 1000 kg ou 10kN.
-
Charges légères
Elles concernent essentiellement les chevilles plastiques pour des valeurs de service inférieures ou égales à 200 daN ou 200 kg.
Charges indicatives
Petit rappel : 1kN = 100 daN = 100 kg,
1 Tonne = 1000kg = 1000daN = 10kN
Les types de pose d'une cheville
Une cheville peut être posée au travers de la pièce à fixer ou avant la pièce à fixer.
Les types de tenue d'une cheville
Ancrage mécanique
L'ancrage mécanique lors de son expansion ou de sa mise en charge, exerce un effort sur une zone de béton appelée “cône de contrainte”. Une première compression apparaît au serrage et une deuxième lors de la mise en charge.
-
Chevilles à expansion par vissage à couple contrôlé :
L'expansion est réalisée par l'application d'un couple de serrage sur la vis ou l'écrou. L'intensité d'ancrage est controlée au moyen de ce couple de serrage.
Simpson B, S et SK, GA, BOAX et BOAX-II, AB et AS.
-
Chevilles à verrouillage de forme :
Les chevilles à verrouillage de forme sont ancrées, pour l'essentiel, par un clavage mécanique assuré par le découpage d'une chambre dans le béton. Cette chambre est réalisée soit :
- A l'aide d'un foret spécial après forage du trou cylindrique et avant la mise en place de la cheville.
- A l'aide de la cheville elle-même pendant sa mise en place dans le trou cylindrique.
Simpson ULTRAPLUS et SUPERPLUS.
Ancrage chimique
L'ancrage chimique ne nécessite pas d'expansion pour se fixer, le cône de contrainte apparaît donc uniquement lors de la mise en charge.
Chevilles à scellement :
Les chevilles à scellement sont ancrées dans le support par collage des éléments métalliques sur la surface du trou. Ce collage est réalisé par l'intermédiaire d'une résine. Les efforts de traction sont transmis par l'intermédiaire des contraintes d'adhérence entre les éléments métalliques et la résine présente dans le trou foré.
Simpson HP, GP, XP, LSK et KLP.
Le serrage des chevilles : Le serrage constitue la dernière opération de montage.
Par application du couple de serrage (à l'aide d'une clé dynamométrique), on crée une
précontrainte qui bloque l'élément à fixer contre le matériau support.
La différence entre l'ancrage mécanique et chimique
