Si vous avez déjà participé à la conception ou à la gestion d'un projet dans le domaine de l'énergie et de l'industrie (E&I), vous avez probablement été confronté à la fixation d'éléments sur de l'acier revêtu. Les éléments les plus courants sont les suivants (voir figure 1) :

• Équipements ;
• Plates-formes ;
• Chemins de câbles pour services, notamment électriques et de télécommunication ;
• Supports de tuyauterie ;
• Supports multidisciplinaires, y compris les métiers de la mécanique, de l'électricité et du chauffage, de la ventilation et de la climatisation (CVC).

 


Figure 1 - Fixation des supports de chemins de câbles (à gauche) et de tuyauterie (à droite) à l'acier.
 
Traditionnellement, il existe deux façons de fixer les éléments susmentionnés à la structure en acier, à savoir (i) le soudage et (ii) le boulonnage (voir figure 2).
 


Figure 2 - Méthodes traditionnelles de fixation d'éléments sur l'acier : soudage (à gauche) et boulonnage (à droite).
 

Méthodes traditionnelles de fixation sur l'acier

 
Le soudage est une méthode très fiable et robuste, ce qui explique qu'elle soit utilisée depuis des décennies. Toutefois, le soudage traditionnel pose certains problèmes, à savoir
 

• Il nécessite une prise de courant à proximité, ce qui peut être difficile à trouver sur un chantier de construction ;
• Les étincelles volantes constituent un risque potentiel en termes de santé, de sécurité et d'environnement (HSE) ;
• C'est une tâche qui prend du temps ;
• Il faut un opérateur de soudage qualifié ;
• Dans le cas de l'acier revêtu, il est nécessaire de procéder à des retouches après le soudage.

Une alternative, le boulonnage, consiste à percer des trous sur la structure en acier pour faire passer des boulons qui doivent être accessibles des deux côtés pour assurer une bonne fixation. Du point de vue de l'outillage, il s'agit d'un faible investissement, mais cette méthode pose certains problèmes, en particulier :
 

• Processus lent et épuisant pour l'opérateur ;
• Non ergonomique, car il peut être difficile à exécuter dans certains endroits/directions ;
• Il nécessite une protection contre la corrosion avant d'être boulonné ;
• S'il a besoin d'un support magnétique, il ne peut pas être disposé partout.

Solutions Hilti pour la fixation sur acier

 
Pour répondre aux défis mentionnés ci-dessus dans les méthodes traditionnelles de fixation sur l'acier, Hilti a travaillé sur le développement de nouvelles solutions de goujons, ayant une longue histoire et une grande expérience dans ce domaine. Ici, nous pouvons mettre en évidence quatre solutions différentes de Hilti : (i) X-ST GR, (ii) X-BT, (iii) S-BT HL et (iv) F-BT. Une représentation schématique des 4 solutions est présentée dans la figure 3.
 
La première solution lancée par Hilti, en 1994, était le X-ST GR. Il s'agit d'un goujon fileté en acier inoxydable directement fixé à l'acier au moyen d'un outil actionné par poudre, ce qui en fait une solution très rapide.
 
Le X-BT est un goujon fileté en acier inoxydable qui fonctionne avec une technologie de soudage à pointe émoussée. La première génération du X-BT a été lancée en 2003, il y a plus de 20 ans. Une partie de l'acier est enfoncée dans un trou prépercé lors de la pose de la fixation, ce qui génère une température élevée et provoque un soudage par friction. Il y a fusion sur tout le périmètre, ce qui signifie qu'aucune humidité ne peut pénétrer dans le trou pilote, assurant ainsi une protection contre la corrosion.
 
 
Les fixations S-BT HL, lancées en 2023, constituent la deuxième génération de S-BT, lancée à l'origine en 2016. Les fixations sont des goujons filetés fabriqués en acier au carbone 1038 trempé et en acier inoxydable austénitique-ferrique (Duplex). La technologie de fixation est appelée auto-soudage à pointe émoussée : un trou pilote est réalisé, puis un goujon fileté est vissé dans le trou. Le goujon fileté a un diamètre légèrement supérieur à celui du trou, de sorte que des couples élevés sont nécessaires pour l'application. Le premier filet de la vis est le filet de coupe qui formera le filet intérieur dans le matériau de base où le S-BT HL est vissé. Ce filet inférieur n'a pas de capacité de charge. Ensuite, l'intersection des autres filets de la vis et des filets du matériau de base assurera la capacité de charge et une fixation robuste.
 
Les fixations F-BT font partie d'un système appelé Cordless Stud Fusion, qui est un procédé de soudage. Il s'agit d'un procédé de soudage de goujons à l'arc étiré avec gaz de protection. Le procédé de soudage de goujons à l'arc étiré utilise une alimentation électrique de soudage pour créer un arc électrique le long d'un circuit créé entre le goujon et le matériau de base. L'arc électrique se déplace entre les deux matériaux via un espace d'air, générant une chaleur intense et concentrée utilisée pour faire fondre la base du goujon et une petite partie du matériau de base. Une fois les matériaux fondus de manière appropriée, le goujon est plongé dans la zone fondue et maintenu en place pendant que les métaux se solidifient pour former la connexion soudée. Outre le fait qu'il s'agit d'un procédé de soudage, ce système ne nécessite pas de source d'énergie externe et il s'agit d'un procédé cohérent et pratiquement sans étincelles.






Figure 3 - Représentation schématique des solutions Hilti pour la fixation sur acier : X-ST GR (en haut à gauche), X-BT (en haut à droite), S-BT HL (en bas à gauche) et F-BT (en bas à droite).
 
 
En ce qui concerne les valeurs de charge et la solution à appliquer, X-ST GR est optimisé pour les applications légères (valeur de charge de tension recommandée de 1,8 KN), X-BT et S-BT sont optimisés pour les applications moyennes (valeur de charge de tension recommandée de 3,6 KN par goujon), tandis que F-BT peut être utilisé pour les applications lourdes (valeur de charge de tension recommandée de 8 KN). Il existe également des différences en fonction de l'épaisseur minimale du matériau de base, puisque le F-BT peut être appliqué à partir de 4 mm, le S-BT HL et le X-ST GR à partir de 6 mm et le X-BT à partir de 8 mm.
Veuillez noter que, dans les cas où les goujons sont appliqués sur des épaisseurs de matériau de base inférieures, il convient d'envisager une réduction de la charge conformément aux manuels techniques, ainsi que la possibilité d'endommager la face arrière du matériau de base.
 

Conclusion

Les solutions de fixation sur acier proposées par Hilti représentent une avancée significative par rapport aux méthodes traditionnelles de soudage et de boulonnage. Grâce à des technologies innovantes comme les goujons X-ST GR, X-BT, S-BT HL et F-BT, ces systèmes offrent une alternative plus rapide, plus sûre et plus performante, répondant aux exigences spécifiques de l'industrie E&I. Que ce soit pour des applications légères, moyennes ou lourdes, ces solutions garantissent une résistance optimale et une protection contre la corrosion, tout en simplifiant les processus sur chantier.
 
Pour de plus amples informations, veuillez nous contacter à l’adresse belux.engineering@hilti.com