Les goujons d'ancrage sont largement utilisés pour une fixation rapide et fiable au béton et conviennent particulièrement pour la fixation de platines, de supports de façade ou de murs-rideaux, ainsi que pour les fixations dans les infrastructures civiles (par exemple, les tunnels, les ponts, les murs antibruit) et les fixations industrielles (par exemple, les fixations de machines et de convoyeurs). Cependant, les goujons ont montré des limites en termes de performance par rapport aux ancrages coulés ou chimiques.

La HST4 est la dernière innovation de Hilti, apportant la technologie des goujons au-delà des normes d'évaluations existantes pour les chevilles, tout en répondant aux besoins évolutifs des prescripteurs et des entreprises d'exécution. Avec la HST4, Hilti s'engage à fournir des solutions plus performantes, qui permettent une conception optimisée ayant plus de valeur ajoutée, et garantissant une plus grande tranquillité d'esprit pour traduire les prescriptions en applications bien exécutées sur le chantier. La HST4 est le résultat de recherches continues et innovantes de Hilti, s'appuyant sur le succès de notre précédente gamme de goujons, telles que la HSA, la HST2 et la HST3. La HST4 est disponible en acier au carbone (HST4) et en acier inoxydable (HST4-R), permettant ainsi des usages en intérieur et en extérieur où la résistance à la corrosion est requise. 
En optant pour la HST4, vous pourrez optimiser la conception des platines, ce qui contribuera à réduire le coût global de votre projet et à améliorer la durabilité de vos applications. Ceci grâce à :
1.    Une technologie de conception innovante qui permet d'améliorer la résistance à la rupture par cône de béton - à la hauteur de celle des ancrages coulés - et une résistance à l'arrachement plus élevée que jamais. Cela signifie que vous pouvez désormais compter sur des diamètres d'ancrage plus petits, des espacements et des distances aux bords plus faibles, et ainsi réduire la taille des platines. Ces types d'améliorations contribuent en fin de compte à réduire les coûts et à accroître la durabilité en consommant moins d'acier.
2.    Une profondeur d'ancrage variable, ce qui permet d'optimiser les longueurs des chevilles pour répondre de façon précise à vos exigences en matière de charge ;
3.    Une large gamme d'homologations pour différentes conditions :

• Charges statiques dans le béton non fissuré et fissuré,
• Charges sismiques C1 et C2,
• Charges en condition d'incendie
• Compatibilité avec les systèmes d'installation de Hilti, qui sont moins sujets aux erreurs humaines. Un exemple parmi d'autres est le module de couple adaptatif de Hilti qui fournit automatiquement le couple de serrage correct pour votre cas spécifique. Cela permet de s'assurer que, sur le chantier, vous êtes sûr d'obtenir précisément ce qui a été prévu dans les calculs.

LA HST4 POUR PLUS DE PERFORMANCE

La rupture par cône de béton et la rupture par arrachement sont deux des modes de rupture les plus critiques pour les ancrages mécaniques sous charge de traction. La rupture par cône de béton se produit lorsque le béton autour de l'ancrage se détache sous la forme d'un cône. Ce phénomène est dû à la contrainte induite dans le béton par les forces transmises par la structure à travers le point de fixation. La méthode de calcul de la résistance au cône de béton des ancrages mécaniques est fournie par la norme EN 1992-4 [1], qui est la norme de référence européenne pour la conception des fixations destinées à être utilisées dans le béton.

Selon la norme EN 1992-4, la résistance caractéristique d'un groupe de fixations en cas de rupture par cône de béton est obtenue en multipliant la résistance caractéristique d'une seule cheville (et non influencée par les fixations adjacentes ou les bords de l'élément en béton) NRk,c,0 par une série de coefficients qui tiennent compte de l'influence de divers facteurs. Ceux-ci tiennent compte de variables telles que la distance aux bords, l'espacement entre les chevilles au sein d'un groupe, les excentricités de la charge et les moments de flexion, ainsi que la présence d'une armature dense. En particulier, la résistance caractéristique d'une seule cheville, dépend à la fois de la résistance du béton et de la profondeur d'ancrage de la cheville elle-même, comme le montre la formule suivante [1] :

 où fck représente la résistance à la compression caractéristique nominale du béton, et hef la profondeur d'ancrage effective de la cheville. Le coefficient k1 , qui influence linéairement la résistance caractéristique du cône de béton, est généralement indiqué dans l'évaluation technique européenne de la cheville.

Selon les normes actuelles du marché et également indiquées dans l'EN 1992-4, ce facteur prend des valeurs de 7,7 pour le béton fissuré et de 11,0 pour le béton non fissuré pour les ancrages post-installées, et de 8,9 pour le béton fissuré et de 12,7 pour le béton non fissuré pour les boulons à tête placés avant coulage.

La HST4 est la première cheville au monde à atteindre la même résistance au cône de béton qu'un boulon à tête placé avant coulage, avec un facteur k1 de 8,9 dans le béton fissuré et de 12,7 dans le béton non fissuré, grâce à sa conception innovante.

Cela signifie que HST4 peut atteindre la même résistance à la rupture par cône de béton que d'autres goujons qui ont une profondeur d'ancrage plus importante ou un diamètre plus important, ou peut atteindre une capacité de charge nettement plus élevée avec la même profondeur d'ancrage ou le même diamètre. En pratique, cela signifie que vous pouvez maintenant utiliser des chevilles plus courtes ou de plus petit diamètre pour reprendre des charges équivalentes.

Ces performances exceptionnelles de la HST4 proviennent de ses particularités comparé à notre génération antécédente de goujons :

• Un usinage et une forme de haute technicité maximisant l'accroche au béton
• Un revêtement de surface exclusif permettant un microverouillage additionnel
• Une technologie anti-rotation optimisant l'expansion

UNE PROFONDEUR D'ANCRAGE VARIABLE

La profondeur d'ancrage d'une cheville dans le béton détermine à la fois le mécanisme de transfert de charge et le mode de rupture de la cheville. En général, plus la profondeur d'ancrage est importante, plus la capacité résistante de la cheville est élevée. L'inconvénient est qu'un ancrage plus profond entraîne également un temps de pose plus long, ainsi qu'un risque plus élevé de heurter des barres d'armature.

 La plupart des goujons d'ancrage sont approuvés pour des profondeurs d'ancrage fixes, généralement comprises entre 1 et 3 valeurs. Cela limite la flexibilité et le potentiel d'optimisation pour la sélection et la conception des fixations, car l'ingénieur structurel doit choisir parmi un ensemble prédéfini de longueurs et de profondeur d'ancrage, ce qui peut entraîner un surdimensionnement.

HST4 est qualifié selon les nouveaux documents d'évaluation européens, EAD 330232-01-0601 v02 [2], qui couvre la résistance améliorée à la rupture par cône de béton, et EAD 330232-01-0601 v03 [3], qui couvre l'utilisation d'une profondeur d'ancrage variable. Cela signifie qu'avec HST4, la profondeur d'ancrage peut être librement choisie dans des plages données (spécifiées dans le document d'évaluation technique européen ETA-21/0878[4]) en fonction du diamètre sélectionné et des exigences de charge, comme indiqué dans le tableau 1.

Grâce à cette profondeur d'ancrage variable, les ingénieurs structurels peuvent sélectionner la plus optimale pour leurs applications:

• obtenant ainsi le meilleur rapport qualité-prix vis à vis du coût des chevilles et du coût d'installation,
• permettant également d'éviter le gaspillage de matériau et de minimiser l'impact environnemental du projet.

La HST4 peut être dimensionnée à l'aide du logiciel Hilti PROFIS Engineering, notre logiciel de référence basé sur le cloud, toujours à jour, qui s'intègre aux suites structurelles et aide à la conception et à l'optimisation des points de fixation et des platines. Avec PROFIS Engineering, Hilti propose une interface ergonomique, un environnement de modélisation 3D, un générateur de notes de calcul et un service d'assistance technique. PROFIS Engineering met en œuvre la méthode de calcul en vigueur EN 1992-4 et inclut toutes les caractéristiques et avantages de HST4, tels que l'amélioration de la résistance au cône de béton, la profondeur d'ancrage variable et l'installation sans nettoyage.

LA HST4 POUR PLUS DE VALEUR AJOUTEE

La performance en traction plus élevée de la HST4, combinée à l'utilisation du logiciel PROFIS Engineering, vous aide à optimiser vos solutions de fixation, à réduire la taille de vos platines, à diminuer ainsi vos coûts, à économiser sur les matériaux et à rendre vos conceptions plus durables.

Prenons l'exemple de la platine de 10 mm d'épaisseur illustrée à la figure 2. Il s'agit d'une platine en acier soumise à une force de traction statique de 50kN. L'élément en béton est de la classe de résistance C20/25, a une épaisseur de 250 mm et est considéré comme du béton fissuré.

Une solution d'ancrage "traditionnelle" nécessiterait quatre goujons d'ancrage M12, avec une profondeur d'ancrage effective de 88 mm, une longueur de goujon de 125 mm et un espacement de 165 mm entre les goujons, ce qui donnerait une taille de platine de 200 mm x 200 mm. En plaçant les goujons plus près les uns des autres, par exemple avec un espacement de 160 mm, il faudra utiliser des goujons plus longs et plus coûteux.

COMMENT OPTIMISER AVEC LA HST4 ?

OPTION 1 : Grâce à la résistance plus élevée de la HST4, il est possible de réduire le diamètre de l'ancrage de M12 à M10. Simultanément, avec l'amélioration de la capacité du cône de béton et l'utilisation d'une profondeur d'ancrage variable, il est également possible de réduire la longueur du goujon, en réduisant la profondeur d'ancra à 71 mm. Ces nouvelles dimensions permettes d'obtenir la même capacité du cône de béton que la conception d'origine.

AVANTAGES DE L'OPTION 1 : L'utilisation de diamètres plus petits permet de réaliser des trous de forage de plus petit diamètre, et l'utilisation de goujons plus courts permet de réduire la profondeur de forage, ce qui contribue à réduire à la fois le temps d'installation et les coûts sur le chantier.

OPTION 2 : Cependant, pour maximiser les valeurs ajoutées, il est possible de maintenir la profondeur d'ancrage et de réduire cette fois l'espacement entre les goujons. La même performance peut maintenant être obtenue avec quatre goujons M10, avec la même profondeur d'ancrage effective de 88 mm, mais avec un espacement réduit : 135 mm. Ceci permet de réduire la taille de la platine à 165 mm x 165 mm.

AVANTAGES DE L'OPTION 2 : La platine optimisée est 30 % plus petite, ce qui se traduit par une réduction de 30 % du volume d'acier utilisé !

LA HST4 POUR PLUS DE TRANQUILLITE D'ESPRIT

La sécurité des bâtiments est un objectif clé pour les concepteurs du monde entier, chez Hilti nous nous engageons à vous soutenir. Nous travaillons en partenariat avec les universités et les organismes de réglementation pour définir et étendre les normes industrielles et améliorer les pratiques grâce à l'éducation sur les méthodes de conception. Nous développons également des méthodes de dimensionnement et des logiciels pour vous aider à concevoir pour la sécurité.  

Nous avons également associé notre technologie HST4 à de meilleures méthodes d'installation afin de garantir une plus grande tranquillité d'esprit quant à l'exécution correcte de votre projet sur le chantier. Par rapport à l'installation traditionnelle des goujons, les HST4 peuvent être installées avec moins d'étapes d'installation et avec des outils innovants. Les goujons HST4 sont homologués pour une installation sans nettoyage, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire de nettoyer le trou de forage avant l'installation. En outre, le serrage correct des goujons HST4 est garanti avec de notre module de couple adaptatif (AT) au lieu d'une clé dynamométrique traditionnelle.

En choisissant les systèmes et solutions d'installation Hilti, vous pouvez accélérer, simplifier et sécuriser les pratiques sur le chantier par rapport aux méthodes traditionnelles. Vous serez plus confiant dans l'installation et réduire la nécessité d'un redimensionnement ou d'une reprise. La présence de nos équipes sur le terrain à vos côtés est également vouée à vous aider avec des formations, que ce soit dans votre bureau ou sur votre chantier. Tout cela permet de garantir que les chevilles installées seront exactement conformes à ce qui a été calculées.

LA HST4 POUR DES PROJETS PLUS DURABLES

En optimisant vos connexions structurelles avec notre HST4, vous avez la possibilité de réduire la quantité d'acier utilisée et de rendre ainsi vos conceptions moins impactantes pour l'environnement. Comme indiqué ci-dessus, grâce à la performance supérieure, vous pouvez réduire la quantité d'acier en diminuant la taille de l'ancrage. Dans certaines applications, vous pouvez même réduire la taille de votre platine. Toute réduction d'acier équivaut à des économies de CO2 et, par conséquent, à des conceptions plus durables sur le site. La HST4 est également accompagnée de documentation qui vous aide à respecter les normes et certifications environnementales avec votre projet.

CONCLUSION

La HST4 est la dernière innovation Hilti en matière de goujons d'ancrage, allant au-delà des normes actuelles de fixations post-installées. Sa technologie exceptionnelle et sa profondeur d'ancrage variable permettent d'améliorer la résistance à la rupture par cône de béton, ce qui se traduit par une résistance à la traction plus élevée que jamais. Il dispose d'une large gamme d'homologation pour couvrir les exigences de vos applications spécifiques et garantir la conformité au code. Il est compatible avec les systèmes d'installation Hilti, garantissant ainsi une installation fiable au chantier.

La HST4 permet d'optimiser la conception des platines et d'améliorer les prescriptions. Les prescriptions sont ainsi plus performantes, ont plus de valeur ajoutée, sont plus durables et vous apportent plus de tranquillité d'esprit.

Références

[1]  European Committee for Standardization. (2018). EN 1992-4:2018 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 4: Design of fastenings for use in concrete. Brussels, Belgium.

[2]  European Organisation for Technical Assessment. (2023). European Assessment Document (EAD) 330232-01-0601-v02: Improved resistance to concrete cone failure for mechanical fasteners for use in concrete. Brussels, Belgium, to be published.

[3]  European Organisation for Technical Assessment. (2023). European Assessment Document (EAD) 330232-01-0601-v03: Mechanical fasteners with variable embedment depth for use in concrete. Brussels, Belgium, to be published.

[4]  Centre Scientifique et Technique du Bâtiment. (2023). European Technical Assessment ETA-21/0878: Hilti HST4-R. Marne la Vallée, France.