Connexions acier-béton avec armature supplémentaire

Dans la construction, les ancrages sont généralement utilisés pour transférer les charges des éléments en acier dans le béton. Lors de la conception des ancrages dans le béton, les ingénieurs doivent prendre en compte différents mécanismes de défaillance, tels que la défaillance de l'acier, l'arrachement ou les défaillances de liaison et de rupture du béton. Sur les 1 000 conceptions réalisées en 2019 par HILTI, il a été reconnu que la plupart des connexions échouaient dans des ruptures fragiles du béton.

Image 1 - Proportion des modes de défaillance des ancrages selon la recherche Hilti

La conception d'ancrages post-installés tenant compte de l'armature supplémentaire peut empêcher les ruptures de béton fragile et conduire à une augmentation globale de la résistance de la connexion.

Image 2 - Types de rupture du béton sous charge de traction et de cisaillement

Les armatures supplémentaires dans la construction sont généralement utilisées pour les ancrages coulés afin de transférer les charges, car les armatures sont coulées en même temps que les ancrages. Les ancrages post-installés peuvent également être conçus avec des armatures supplémentaires, conformément aux nouvelles dispositions de l'Eurocode 2 Partie 4. Dans la pratique, pour concevoir un ancrage post-installé en tenant compte du renforcement du matériau de base, il faut connaître les dimensions, l'emplacement et les propriétés du renforcement dans le matériau de base, qui ne sont pas toujours disponibles. Du point de vue de la conception, il y a trois aspects importants à considérer lors de la conception d'un renforcement supplémentaire, selon l'Eurocode 2 Partie 4:

• Rupture de l'acier dans l'armature (EN1992-4, Tableau 7.1 et 7.2)

• Rupture de l'ancrage de l'armature à l'intérieur du corps de rupture du béton (EN1992-4, Tableau 7.1 et 7.2).

• Transfert des contraintes de l'armature vers la structure en béton (EN1992-4, section 7.2.1.2 e)

Image 3 - Principe de fonctionnement du renforcement supplémentaire sous charge de traction

Lors de la conception de l'armature supplémentaire, le détail et l'emplacement de l'armature sont importants : en règle générale, seule l'armature qui se trouve à l'intérieur du corps de rupture peut être considérée comme efficace. Si le renforcement à l'intérieur du corps de rupture est insuffisant, la rupture est alors régie par les ruptures fragiles. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prendre en compte le renforcement dans la conception de l'ancrage.

Un renforcement supplémentaire doit être envisagé lorsque les ruptures de béton régissent la défaillance. Si la rupture est régie par l'arrachement ou d'autres modes de rupture, il n'est pas avantageux de prendre en compte le renforcement dans la conception - car cela n'augmente pas la résistance globale de la connexion.

Généralement, lorsque les ancrages sont installés près d'un bord, il n'est pas possible d'atteindre la pleine capacité d'éclatement du béton. Vous trouverez ci-dessous quelques exemples de ruptures de béton en traction et en cisaillement.

Tension - Rupture du béton :

Image 4 - Différence entre les conceptions sans renforcement et avec renforcement supplémentaire.

• Grande profondeur d'encastrement : Lorsque les fixations ont une grande profondeur d'encastrement, la charge peut être facilement transférée de l'ancrage à l'armature dans le corps de rupture prévu. Dans le cas d'ancrages courts, la conception d'un renforcement supplémentaire ne conduirait pas à une augmentation de la résistance, car les charges ne peuvent pas être transférées à la barre d'armature dans le corps de rupture supposé.

• Distance du bord : Dans le cas d'arêtes plus grandes, l'amélioration de la résistance globale peut ne pas être pertinente, car la connexion cède généralement en cas d'arrachement / d'arrachement combiné et de cône de béton.