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Dimensionnement des ancrages en zone sismique

Retour sur la conférence Hilti (4/4)

Après avoir détaillé les catégories de chevilles dans un précédent article, le dernier volet de notre série consacrée à la conférence Hilti sur la construction parasismique aborde la question cruciale de l’élément béton accueillant l’ancrage.

Afin de s’assurer que le béton reprenne une partie des efforts imposés par le séisme, il est nécessaire d’analyser sa résistance. Un sujet présenté devant un public attentif par Yannick Salaun, responsable technique chez Hilti France.

Les exigences de la construction parasismique

Deux exigences peuvent être imposées lors de la conception du bâtiment :

-     Exigence de non-effondrement : cette conception, systématiquement imposée, autorise des déplacements importants dans le bâtiment. Les ENS et les équipements doivent rester en place après le séisme et ne pas tomber sur les personnes qui évacuent ;

-     Exigence de limitation des dommages : cette conception, plus contraignante et optionnelle, n’est exigée que dans le cas des bâtiments nécessitant une continuité d’opérabilité, comme par exemple les hôpitaux. Elle impose des déplacements faibles de l’ancrage de l’ordre de 3 mm.

Sur la base de ces exigences, la résistance de l’élément béton est fondamentale. 

Interdiction d’ancrage dans les zones critiques

Interdiction d’ancrage dans les zones critiques

Lors d’un tremblement de terre, l’état de fissuration du béton est aussi déterminant que la capacité de résistance de la cheville. Afin d’éviter la chute des équipements et des ENS, il était auparavant interdit d’ancrer les chevilles dans les zones critiques du béton accueillant la majorité des fissurations.

Les travaux récents de la Commission de normalisation des règles parasismiques (CNPS) autorisent désormais la fixation en zone critique, à l’exception des liaisons poteaux/poutres des portiques de contreventement.  

Vérifications à mener sur l’élément béton

Pour les zones où l’ancrage est autorisé, le rôle des constructeurs est d’analyser comment l’effort va être supporté par le support béton. Cet effort, mesuré en kN, dépend non seulement du poids de l’élément fixé, mais aussi de l’accélération de son poids en relation avec la distance le séparant de son support.

En fonction de l’effort de traction ainsi imposé, la liaison du cône béton accueillant l’ancrage peut être renforcée par des armatures plus ou moins importantes. 

Les cas des ENS et équipements les plus légers

Dans le cas des ENS ou équipements pour lesquels l’effort de traction imposé est le plus faibles, les solutions de renforcement sont limitées :

-     Si NEk est inférieur à 15 kN : l’élément béton ne requiert pas de vérification ou d’armature supplémentaire.

-     Si NEk est compris entre 15 et 30 kN : le cône de béton doit être traversé au moins par une armature longitudinale.

Les spécificités des ENS et équipements lourds

Pour les éléments les plus lourds, plusieurs solutions existent. Outre un renforcement par suspente - qui doit être anticipé avant la conception du bâtiment -, 3 méthodes sont identifiées :

-     Calcul de l’ensemble des charges s’appliquant sur l’élément béton : l’effort tranchant total, incluant les charges extérieures et celles provenant par exemple de l’ancrage, doit être inférieur ou égal à 80% de la résistance de l’élément béton ;

-     Calcul de la charge ponctuelle : l’effort tranchant local lié uniquement à la charge ponctuelle doit être inférieur ou égal à 40% de la résistance de l’élément béton ;

-     Surimplantation : la profondeur d’ancrage de la fixation doit être supérieure ou égale à 80% de la hauteur de l’élément dans lequel l’ancrage est fixé.

Le choix de la méthode n’est pas toujours laissé à l’appréciation du constructeur. Si c’est le cas pour les éléments structuraux inférieurs à 60 kN, la réglementation impose la méthode pour les éléments les plus lourds :

-     ENS ou équipements dont la force est supérieure à 30 kN : un renforcement par suspente ou une surimplantation doivent être mis en œuvre ;

-     Éléments structuraux dont la force est supérieure à 60 kN : un renforcement par suspente est obligatoire. 

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