1. INTRODUCTION

Les chevilles post-installées sont un choix populaire pour les applications structurales et non-structurales acier-béton en raison de leur polyvalence, flexibilité et facilité d’installation. Elles transfèrent les charges de la platine à l'élément en béton par différents principes de fonctionnement (verouillage, friction et ahdérence). Elles se classent en deux grandes catégories : chevilles mécaniques et chevilles à scellement.
Les chevilles mécaniques tirent leur résistance de principes tels que le friction et le verouillage mécanique/clavetage (Fig. 1.1). Dans cet article, nous nous concentrons sur les chevilles mécaniques : chevilles à expansion, vis et chevilles à verouillage de forme.

Fig 1.1 : Différents types de chevilles mécaniques

2. CRITÈRES DE SÉLECTION DES CHEVILLES MÉCANIQUES

La sélection des chevilles mécaniques dépend de nombreux facteurs, comme illustré en Fig. 2.1.
Les chevilles mécaniques couramment utilisées sont les chevilles à expansion (douille ou tige), les chevilles à sous-coupe et les chevilles à vis pour des applications avec des gammes de charges lourdes, moyennes et faibles.
Bien qu’il n’existe pas de règle standard pour l’utilisation d’un type spécifique de cheville, en général, pour des applications à charges élevées, les chevilles à expansion (tige ou douille) ou à sous-coupe sont privilégiées. Pour toute application temporaire ou non structurelle, les chevilles à vis sont couramment utilisées.
Cependant, comme de nombreux facteurs interviennent dans le choix, il est recommandé de vérifier et concevoir les chevilles pour chaque application en utilisant Hilti PROFIS Engineering afin d’assurer une solution optimisée et fiable.

Fig 2.1 : Critères de base pour le choix de chevilles

3. QU’EST-CE QU’UNE CHEVILLE À EXPANSION ?

Ces chevilles mécaniques tirent leur capacité portante de la friction générée par l’expansion d’une douille contre les parois du trou percé. Selon la manière dont l’expansion est induite, elles se classent en deux types : contrôlées par couple de serrage et contrôlées par déplacement. Nous nous concentrons ici sur le premier type.
Sous la catégorie des chevilles à expansion contrôlées par couple, la cheville peut être de type tige ou douille.

3.1. Configuration et mécanisme de la cheville à tige

Une cheville de type tige comporte un boulon avec une extrémité conique, un écrou, une rondelle et une douille d’expansion (Fig. 3.1).
Lors de l’installation, le serrage de l’écrou au couple défini par le fabricant (appelé couple de serrage) entraîne la traction du cône dans la douille, qui se déforme et s’expanse contre le béton. La pression radiale générée et la friction activent la résistance en traction du boulon.

Fig 3.1 : Configuration d'une cheville à expansion type cheville à tige (Hilti HST4) — Champs de contraintes générées par une cheville à expansion type cheville à tige, installée dans le béton, sous charge de traction

Comportement en béton fissuré : Les chevilles à expansion glissent généralement lors de l’ouverture/fermeture des fissures en raison de la réduction de la force d’expansion et de la friction. Les chevilles adaptées au béton fissuré développent des forces d’expansion complémentaires après un déplacement axial minimal.
Sous-serrage : Le cône n’est pas suffisamment tiré dans la douille, ce qui réduit la capacité et entraîne des déplacements imprévus.
Sur-serrage : Risque d’endommagement du béton ou rupture de l’acier de la cheville par précontrainte excessive.

3.2. Portefeuille des chevilles à tige Hilti

Hilti propose une gamme de chevilles à expansion type cheville à tige adaptés aux exigences de différentes charges et applications. Les principales chevilles à tige Hilti, leurs caractéristiques et leurs avantages sont présentés dans le Tableau 3.1.

Tableau 3.1 : Portefeuille de chevilles à expansion Hilti, type cheville à tige

3.3. Configuration et mécanisme de la cheville à douille

La configuration est illustrée en Fig. 3.3. Le cône et la douille déterminent la capacité d’arrachement.
Similairement aux chveilles à expansion type cheville à tige, le cône et le manchon d'expansion sont les éléments clés qui déterminent la résistance à l'arrachement.
L’élément écrasable empêche la rotation et assure la déformation télescopique. La douille d'expansion augmente la capacité en cisaillement dans certaines conditions.

Fig 3.3 : Configuration d'une cheville à expansion type cheville à douille (Hilti HSL4) — Champs de contraintes générées par une cheville à expansion type cheville à douille, installée dans le béton, sous charge de traction

3.4. Portefeuille des chevilles à douille Hilti

Hilti propose une gamme de chevilles à expansion type cheville à douille adaptées à différentes charges et applications. Les principales chevilles à douille Hilti sont présentées dans le Tableau 3.2.

Tableau 3.2 : Chevilles à expansion Hilti, type cheville à douille

4. QU’EST-CE QU’UNE VIS à béton ?

Ces chevilles tirent leur capacité de blocage mécanique entre le filetage et le béton.
Le transfert de charge repose sur la pression locale entre le filetage et le béton (Fig. 4.1).

Fig 4.1 : Vis à béton (Hilti HUS4) — Champs de contraintes générées par une vis à béton, installée dans le béton, sous charge de traction

4.1. Portefeuille des vis à béton Hilti

Hilti propose une gamme de vis à béton adaptées à différentes charges et matériaux supports. Les principales vis à béton Hilti sont présentées dans le Tableau 4.1.

Tableau 4.1 : Vis à béton (et à maçonnerie) Hilti

5. QU’EST-CE QU’UNE CHEVILLE À verrouillage de forme ?

Ces chevilles tirent leur capacité du verrouillage de forme créé par l'effet de tête cré par l'extrémité de la chevill.
Exemple : Hilti HDA, qui réalise le verrouillage de forme (undercut) automatiquement lors de l’installation (Fig. 5.1 et Tableau 5.1).

Fig 5.1 : Cheville à verrouillage de forme Hilti HDA — Champs de contraintes générées par une cheville à verrouillage de forme, installée dans le béton, sous charge de traction

Tableau 5.1 : Avantages des cheville à verrouillage de forme Hilti HDA

6. CONCLUSION

Le choix correct des chevilles mécaniques est crucial pour la performance, la sécurité et la durabilité des structures. Une mauvaise sélection peut entraîner des risques graves. Une cheville bien choisie réduit les réparations et garantit la fiabilité.
Pour dimensionner vos chevilles, visitez PROFIS Engineering.