1. INTRODUCTION

Les chevilles post-installées sont largement utilisées dans l’industrie de la construction pour fixer des structures en acier aux éléments en béton existants. Elles sont classées selon leur mécanisme de fonctionnement :

• Chevilles mécaniques (verrouillage mécanique/clavetage, friction)
• Chevilles à scellement (liaison adhésive)

Dans cet article, nous nous concentrons sur les chevilles à scellement, à savoir les mortiers injectés et les chevilles en capsule. Les chevilles mécaniques sont abordées dans un autre article.

Fig 1.1 : Mécanisme de fonctionnement d’une cheville à scellement

2. MÉCANISME DE FONCTIONNEMENT ET CLASSIFICATION DES CHEVILLES À SCELLEMENT

Ces chevilles utilisent la propriété de l’adhésif pour former une liaison entre :

• Interface adhésif-béton (interverrouillage mécanique via la liaison)
• Interface adhésif-cheville (combinaison de micro-interverrouillage et d’adhésion chimique)

Cela développe la capacité portante (Fig. 1.1 et Fig. 2.1).

Les adhésifs peuvent être :

• Organiques (époxy, polyester, vinylester)
• Inorganiques (à base de ciment)

Ils comportent généralement une résine et un durcisseur. Ils sont livrés sous forme de cartouches injectables ou de capsules en verre/feuille. Après mélange, l’adhésif durcit et acquiert ses propriétés.

L’adhésif est placé dans un trou percé et nettoyé, puis l’élément de fixation (tige filetée, douille taraudée, etc.) est inséré.

Ces systèmes ne peuvent être chargés qu’après durcissement complet. Le temps de prise (cure) dépend du produit et des conditions (surtout la température) et est spécifié par le fabricant.

Les chevilles à scellement offrent une grande flexibilité de conception et peuvent être adaptées à une large gamme de diamètres et de profondeurs d’ancrage

Fig. 2.1 : Champ de contraintes généré par une cheville à capsule sous traction

3. CHEVILLE À SCELLEMENT ÉPOXY ET PORTFOLIO HILTI

Une cheville à scellement époxy utilise une résine époxy bi-composant pour fixer des éléments en acier (tiges filetées) dans des trous percés dans du béton durci.

Exemple : HIT-RE 500 V4

• Temps de durcissement : ~7 h à 20°C
• Temps d’utilisation : ~30 min à 20°C
• Plage de température du matériau support : -5°C à 40°C

Tableau 3.1 : Portefeuille Hilti des chevilles époxy

4. CHEVILLE À SCELLEMENT HYBRIDE ET PORTFOLIO HILTI

Mortier hybride = époxy + vinyle ester → équilibre entre résistance, rapidité et polyvalence.

Exemple : HIT-HY 200 A/R V3

• Temps de durcissement : ~60 min à 20°C
• Temps d’utilisation : ~9 min
• Plage de temperature du matériau support : 10°C à 40°C

Tableau 4.1 : Portefeuille Hilti des chevilles hybrides

5. CHEVILLE À CAPSULE ET PORTFOLIO HILTI

Cheville composée d’une capsule préremplie (résine + durcisseur) et d’une tige en acier.

Exemple : HVU2

• Temps de durcissement : ~5 min à 20 °C
• Temps d’utilisation : négligeable

Tableau 5.1 : Portefeuille Hilti des chevilles à capsule

6. CHEVILLE À EXPANSION SCELLÉE ET PORTFOLIO HILTI

La cheville à scellement et expansion est une combinaison d’une cheville à expansion contrôlée par couple et d’une cheville à scellement. Elle fonctionne selon un principe combiné : micro-clavetage (liaison) du mortier injecté et forces d’expansion dues à la conception hélicoïdale de la tige.

L’élément de fixation utilisé est une tige filetée spéciale comportant plusieurs cônes en acier dans sa partie inférieure (voir Fig. 6.1). Elle possède un revêtement qui permet de rompre la liaison par l’application d’un couple « prédéfini » après une charge initiale, laquelle est d’abord résistée par la liaison. Après rupture de la liaison, l’adhésif durci agit comme plusieurs clips d’expansion entre chaque cône et le béton.

Les chevilles à scellement et expansion les plus courantes sont la tige Hilti HIT-Z et la tige HAS-D (Fig. 6.2), utilisées en combinaison avec le mortier injectable HIT-HY 200-A/R V3, ainsi que la tige Hilti HAS-TZ en combinaison avec la capsule Hilti HVU-TZ.

Le principe d’adhésion est assuré par le mortier injecté, tandis que l’expansion sans douille d’expansion est générée par le couple appliqué, qui provoque de petites fissures dans le mortier à la distance annulaire la plus proche entre la tige et la surface du trou. Cela permet aux éléments de fonctionner comme une cheville à expansion avec plusieurs cônes concentriques : la pression exercée sur la surface du trou dans le béton garantit que la capacité de charge de conception est atteinte même sans nettoyage du trou.

La combinaison des deux mécanismes de fonctionnement pour cette cheville se traduit également par une résistance à l’arrachement supérieure à celle des technologies de chevilles traditionnelles.

Figure 6.1 : Mécanisme de travail des chevilles à scellement et expansion

Tableau 6.1 : Portefeuille Hilti des chevilles à scellement et expansion

7. CONCLUSION

Les chevilles à scellement post-posées sont un choix privilégié pour de nombreuses applications critiques (structurelles ou non) grâce à leur adaptabilité : béton sec/humide, faibles distances aux bords, différents types de charges, exigences de longue durée de vie.

Un mauvais choix ou une installation incorrecte peut entraîner des dommages graves, des risques de sécurité et des conséquences légales.

Consultez la documentation technique Hilti et les réglementations locales.

Pour concevoir vos chevilles : https://profisengineering.hilti.com/.