Le béton de fibres métalliques : de quoi parle-t-on ?

Le béton de fibres métalliques (BFM) est utilisé depuis plusieurs décennies comme alternative ou complément aux armatures traditionnelles. Les fibres assurent un pontage des fissures, améliorent la ductilité, la ténacité et le comportement post-fissuration du béton.

Aujourd’hui, le BFM est largement employé dans :

• les dalles industrielles (logistique, rayonnages lourds, machines),
• les ouvrages souterrains (tunnels),
• certaines fondations, éléments préfabriqués et structures minces,
• des ouvrages soumis à des charges dynamiques ou sismiques.

Dans certains pays européens, jusqu’à 60% des nouvelles dalles industrielles sont réalisées en BFM, souvent en combinaison avec des armatures conventionnelles.

BFM et ancrages : situation réglementaire actuelle et évolutions à venir

Du point de vue réglementaire, la situation est aujourd’hui transitoire :

• EN 1992-4 (Eurocode 2 – ancrages) : la version actuelle s’applique uniquement aux ancrages installés dans du béton courant sans fibres.
• EN 1992-1-1 – Annexe L : donne des principes généraux pour le dimensionnement des structures en BFM, mais pas pécifiquement pour les ancrages.
• Future version de la norme EN 1992-4 (attendue vers 2027) : intégrera explicitement le cas des ancrages dans le béton fibré, à condition que les performances du produit soient justifiées dans son Evaluation Technique Européenne (ETE).

À ce stade, seules des performances équivalentes au béton non-fibré seront couvertes.

En pratique, cela signifie qu’aujourd’hui, le dimensionnement des chevilles dans le BFM repose sur :

• le cadre de la norme EN 1992-4,
• le jugement d’ingénierie (solliciter le fabricant pour une validation par calcul ou basée sur des essais),
• et surtout l’utilisation de produits qualifiés pour le BFM.

Qualification des chevilles Hilti pour utilisation dans le BFM

Les systèmes de fixation ne peuvent pas être utilisés automatiquement dans le BFM : ils doivent être explicitement évalués.

Chez Hilti, les chevilles mécaniques et les chevilles à scellement sont :

• évaluées selon les Documents d’Évaluation Européens (DEE / EAD) applicables (DEE 330232, DEE 330499),
• testées afin de démontrer une performance équivalente à celle obtenue dans le béton armé classique sans fibres,
• couvertes par des Évaluations Techniques Européennes (ETE) qui mentionnent explicitement l’usage en BFM lorsque celui-ci est autorisé.
• Pour les situations de fatigue, aucun cadre européen n’existe encore : certaines applications s’appuient alors sur des homologations nationales allemandes (abG) incluant le BFM.

Dimensionner les chevilles dans le BFM avec PROFIS Engineering

Notre logiciel PROFIS Engineering intègre désormais le BFM comme matériau support lorsque l’ancrage sélectionné est qualifié pour cet usage.

Concrètement :

• le concepteur sélectionne le BFM comme matériau support,
• PROFIS ne propose que les ancrages disposant d’une évaluation BFM valide,
• le rapport de calcul généré mentionne explicitement l’aptitude à l’emploi dans le BFM.
• Cela permet un dimensionnement traçable, cohérent avec les ETE, et aligné avec les exigences réglementaires européennes.

Le BFM peut-il améliorer les performances des chevilles ?

Sur le plan mécanique, les fibres d’acier :

• limitent l’ouverture des fissures,
• stabilisent la propagation des fissures,
• redistribuent les contraintes via le mécanisme de pontage.

D’un point de vue physique, cela peut conduire à :

• un comportement plus ductile,
• une meilleure stabilité en cas de rupture du béton,
• et, dans certains cas, à des résistances supérieures pour les modes de rupture liés au béton (rupture par cône de béton en traction, rupture du bord du béton en cisaillement).

Cependant, à ce jour :

• aucune méthode de dimensionnement normative ne permet encore de valoriser cette amélioration,
• les ETE considèrent volontairement une approche conservatrice par équivalence avec le béton classique.

Des évolutions futures sont envisageables, à condition de maîtriser :

• la teneur et la distribution des fibres,
• la largeur réelle des fissures,
• la relation entre longueur des fibres et profondeur d’ancrage.

Hilti contribue activement à ces travaux au sein de la fib (Fédération Internationale du Béton) et de l’AST (Association Steel Fiber Technology).

Conclusion

• Le BFM est un matériau largement utilisé et en forte croissance.
• Les Eurocodes évoluent, mais la qualification produit reste la clé aujourd’hui.
• Les ancrages Hilti sont évalués et documentés pour une utilisation en BFM via leurs ETE.
• La conception est possible dès aujourd’hui avec PROFIS Engineering, dans un cadre réglementaire maîtrisé.
• Les gains potentiels de performance existent, mais nécessiteront encore des évolutions normatives avant de pouvoir être pris en compte dans les calculs.