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Dimensionnement des ancrages en zone sismique

Retour sur la conférence Hilti (3/4)

Le précédent article de notre série dédiée à la conférence Hilti sur la construction parasismique a révélé les modes de calcul des efforts subis par les équipements lors d’un séisme. L’intensité de telles forces dépend ainsi de plusieurs critères dont l’amplification due au bâtiment ou au support.

La compréhension de ces forces est essentielle pour le dimensionnement des ancrages. Un domaine d’expertise du groupe Hilti dont Yannick Salaun, responsable technique chez Hilti France, a partagé les enseignements devant les nombreux invités présents au musée des Beaux-Arts de Nantes. 

L’importance de la conception de l’équipement

La capacité plus ou moins élevée de chaque élément non structural (ENS) à absorber une partie de l’énergie du séisme est déterminée par un coefficient de comportement dépendant de sa conception. Deux types de conception sont admis :

-     Une conception ductile : la ductilité des parties de l’élément atténue les effets du séisme. La force imposée est divisée par un coefficient de comportement de 2.

-     Une conception élastique : le coefficient de comportement est égal à 1. La force imposée à l’équipement n’est pas atténuée.

Le calcul des forces appliquées aux ancrages

Si la conception de l’ENS a une importance capitale pour calculer la force qui s’impose à lui, cela s’avère différent pour les ancrages. Le coefficient de comportement n’intervient pas dans le calcul des efforts sismiques au niveau de l’ancrage.

Il n’y a pas de dissipation de la force au niveau de la cheville qui reprend l’intégralité de l’effort. Les forces de traction qui s’appliquent aux ancrages sont même multipliées par un coefficient de sur-résistance de 1,2 afin d’éviter la conception de chevilles trop fragiles.

Quelle cheville choisir ?

La sélection des chevilles a fait l’objet d’une évolution importante de la part de la Commission de normalisation des règles parasismiques (CNPS). Auparavant, le choix entre les catégories C1 et C2 ne tenait pas compte de la nature de l’élément. Une situation imprécise aboutissant à l’imposition de chevilles C2 dans des situations non justifiées, entraînant des coûts importants pour les chantiers.

La CNPS propose désormais 3 solutions dépendant du type d’élément considéré : 

Pour les applications structurales

La catégorie de performance est principalement liée au type de zone sismique. Les chevilles C2 sont imposées dans l’immense majorité des cas, sauf en cas de zone sismique 2 (faible) et pour les bâtiments de catégorie III à ductilité limitée (DCL).

Pour les ENS

La catégorie C1 est toujours possible en zone de sismicité 2 (faible). Entre les zones de sismicité 3 (modérée) et 4 (moyen), la catégorie C1 est uniquement possible dans le cas d’une redondance de fixation caractérisée par 4 points d’ancrage minimum.

Pour les équipements

Il n’existe aucune exigence sauf dans le cas des équipements dits de catégorie IV associés à une exigence de continuité d’opérabilité. Ces bâtiments requièrent l’usage de chevilles C2.

Le calcul de résistance de la cheville

Quel que soit le type de cheville, sa résistance est calculée selon les types de ruines envisageables (rupture acier, rupture par extraction, rupture par fendage, rupture par cône de béton…). Afin de prévenir de telles conséquences, la résistance doit être supérieure à la sollicitation sismique, selon une formule disponible dans les textes réglementaires comme le fascicule de l’AFNOR mentionné dans les précédents articles.

 

Après avoir éclairé l’assemblée sur les enjeux liés au dimensionnement des ancrages, Yannick Salaun concluait la journée sur l’analyse du comportement de l’élément béton lors du séisme, autre facteur essentiel en matière de construction parasismique. Pour en savoir plus, rendez-vous pour la lecture du dernier article de la série

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