CONTEXTE

Ces dernières années, le scellement d'armatures rapportées est devenu une pratique courante aussi bien dans la rénovation que dans les nouvelles constructions. Il se retrouve dans un large éventail de configurations tel que les assemblages dalle-mur, l’ancrage d’une dalle en porte-à-faux dans un voile existant, ou encore l'ancrage de poteaux dans des fondations existantes.
 
Cependant, le dimensionnement de ces différents types de connexion ne relève pas à date d’une référence réglementaire unique, qu’il est nécessaire dès lors de bien comprendre afin de garantir la fiabilité et de la conformité d’un projet.
 
Avant l’introduction du rapport technique TR 069 [1], le champ d'application a été limité par les dispositions de la norme européenne en vigueur sur le béton armé (EC2 / Eurocode 2) [2]. Ces dispositions s’appliquent aux configurations dans lesquelles aucune rupture par cône de béton ne se produit, à savoir :

• Joints de recouvrement pour prolongement de dalle, poutre, poteau, mur...
• Ancrage d’extrémité simplement appuyé sans moment de flexion.
• Ancrage d’extrémité avec moment de flexion avec présence d’un système de bielles et tirants approprié déjà en place.

Cela signifie en particulier que les assemblages en béton armé résistants aux moments de flexion requièrent la présence préalable de barres permettant de reprendre le moment de flexion dans l’ancien élément. Cela n'est pas simple à garantir dans de nombreux cas.

LE RAPPORT TECHNIQUE TR 069 TRAITE DU DIMENSIONNEMENT DES ASSEMBLAGES RESISTANTS AUX MOMENTS DE FLEXION

Afin de proposer une solution plus sûre et plus simple à réaliser, l'EOTA a développé la nouvelle méthode de dimensionnement des scellements d'armatures rapportées TR 069, publiée en 2019. Le TR 069 permet d'exploiter le comportement amélioré de l’assemblage face à la rupture par fendage et par extraction-glissement, impliquant deux notions caractéristiques :

1.Le TR 069 considère différents modes de rupture possibles tels que la rupture de l’acier, la rupture par cône de béton, l'extraction-glissement et le fendage. 

2.La résistance caractéristique à la rupture par extraction-glissement d'une barre scellée, évaluée conformément au DEE 330499 (traitant la barre d'armature comme une cheville à scellement).

En effet, dans la plupart des cas les valeurs réelles de la résistance à la rupture par extraction glissement des scellements d'armatures rapportées sont supérieures aux valeurs correspondantes aux armatures coulées en place imposées par les dispositions de l’EC2.

SIMILARITES ENTRE LE TR 069 ET LES DISPOSITIONS DE LA NOUVELLE GENERATION DE L'EUROCODE 2

La prochaine (2nde) génération de l’Eurocode 2 (dimensionnement des structures en béton armé) [3] est prévue d'entrer en vigueur à partir de fin 2027. Dans les évolutions de cette norme, l’équation de calcul de la longueur d’ancrage et de la longueur de recouvrement des armatures coulées en place a complétement changé. Elle reprend la structure proposée par le Model Code 2010 [4] de la fédération internationale du béton (fib).

Dans la version 2004 de l’Eurocode 2, Partie 1-1, la longueur d’ancrage est calculée en 3 étapes :
(i) calcul de la résistance d’adhérence ultime fbd,
(ii) calcul de la longueur d’ancrage de référence lb,rqd,
(iii) calcul de la longueur d’ancrage de calcul lbd.

Les équations de ces étapes contiennent un nombre élevé de paramètres de sorte que, même dans les cas les plus simples, un processus de calcul relativement long est nécessaire pour déterminer la longueur d'ancrage. Afin de faciliter l'utilisation, les dispositions ont été organisées différemment.
La clause 11.4.2 de la nouvelle génération de l’Eurocode 2, Partie 1-1, relative à la longueur d'ancrage des barres droites commence par l'article (1) : une disposition avec quelques définitions,
suivie de l'article (2) : un tableau simple permettant de déterminer rapidement la longueur d'ancrage pour les cas courants clairement définis (ø ≤ 32 mm pour les barres nervurées et ø ≤ 14 mm pour les barres indentées, avec une limité élastique fyd ≤ 435 N/mm² et un enrobage cd ≥ 1,5∙ ø) et quelques facteurs de correction pour les contraintes d'acier plus faibles et les mauvaises conditions d'adhérence.
Dans les cas non-conformes aux exigences de l'article (2), ou pour un calcul plus détaillé, l'article (3) permet de dimensionner directement la longueur d'ancrage requise pour les barres d'armature droites en acier en fonction des paramètres géométriques et mécaniques, y compris les coefficients d'adhérence dans les constructions à coffrage glissant et sous coulis de bentonite ou similaires. L'article (4) définit les « bonnes et mauvaises » adhérences.
Des clauses supplémentaires peuvent être utilisées pour réduire la longueur d'ancrage en tenant compte de certains effets favorables :
(5) la présence d'armatures de confinement, d'armatures transversales ou de pression externe et (6) pour les ancrages en compression.
L'équation ci-dessous est dérivée par simplification des dispositions du Model Code 2010 de la fib (fédéréation internationale du béton) et de son document de référence. Bien que l'équation originale soit semi-empirique, ce choix est justifié par le caractère prénormatif de la référence et est actuellement considérée comme l'état de l'art.
 

L’ancienne génération de l’Eurocode 2, Partie 1-1, clause 2.7 a été entièrement révisée. Elle a été remplacée par clause 4.4 dans la nouvelle génération. Ce document a été élaboré afin de refléter l'état actuel des connaissances sur les exigences relatives aux éléments d'assemblage, en tenant compte du calcul selon la théorie du béton armé et de la technologie de fixation (Eurocode 2, Partie 4).
L’ancienne génération de l’Eurocode 2, Partie 1-1, clause 2.7 traite de l'assemblage des éléments au moyen de fixations coulées et rapportées (post-installées). Cependant, les assemblages peuvent également être réalisés au moyen d'armatures coulées et rapportées dépassant de la structure.
exemples a) avec et b) sans transfert de forces vers l'armature de l'élément


Ce point est traité dans la clause 4.4 de la nouvelle génération de l’Eurocode 2, Partie 1-1.
Il est nécessaire que les armatures coulées et rapportées soient correctement ancrées dans l'élément porteur en béton.
Un ancrage correct implique que tous les modes de rupture contrôlant la résistance doivent être vérifiés lors du dimensionnement. En général, on supposait auparavant que les armatures sous tension ne se rompraient pas par rupture du béton avant que l'armature n'atteigne sa limite d'élasticité et qu'une rupture par arrachement ou par fendage ne se produise, quels que soient la taille du groupe ou l'espacement des barres. Chicci et al. [5] ont cependant démontré qu'il existe également un risque de rupture du cône de béton ou de rupture par extraction-glissement dans le cas de barres d'armature droites coulées en place utilisées pour l'ancrage de charges de traction. 
La figure suivante illustre la configuration d'un assemblage avec 25 barres d'armature de ø19, limite d'élasticité 455 N/mm², disposées en rangée quadratique 5×5 avec un espacement de 100 mm dans du béton non-fissuré, avec une résistance à la compression fc = 31,3 N/mm², ainsi que le cône de rupture du béton obtenu après l'essai.



Légende : a) croquis de l'échantillon testé et b) corps de la rupture du béton après l'essai

La longueur d'ancrage lbd des barres d'armature droites était de 32ø (608 mm).
Pour cette configuration, la limite d'élasticité prévue des barres d'armature était Ns,y = 3,24 MN. La comparaison des résultats d'essai a été effectuée avec les formules de la rupture du béton et de la rupture par extraction-glissement, dans les dispositions de dimensionnement l’Eurocode 2, Partie 4. Ils ont abouti à des valeurs ultimes pour la rupture par cône de béton béton Nu,c = 2,01 MN et pour la rupture par extraction-glissement Nu,p = 2,14 MN. La charge maximale mesurée était Nu,c = 2,02 MN et concordait parfaitement avec la valeur calculée pour la rupture par cône de béton. Cette valeur est bien inférieure à la valeur prédite pour la limite d'élasticité, c'est-à-dire l'ancrage d'extrémité.
En général, les essais de Chicci et al. [5] ont indiqué que les assemblages avec des groupes d'armatures coulées en place rapprochées (entraxe relativement faible) pouvaient manifester une rupture par cône de béton ou par extraction-glissement à des valeurs de charge de traction bien inférieures à la limite d'élasticité des armatures coulées en place. La comparaison des résultats des essais avec les formules prédictives pour la rupture par cône de béton et la rupture par extraction-glissement, servant de base aux dispositions de calcul de l’Eurocode 2, Partie 4, a montré une bonne concordance.

EXEMPLES D'APPLICATION DU TR 069

Projet 1 : Fournir une solution de scellement d'armatures rapportées sous charge statique et quasi-statique pour créer une nouvelle dalle simplement appuyée sur un voile, comme illustrée ci-dessous.
 

Dans ce type de projet couramment rencontré, il est important de se rappeler que les actions sur les couches inférieure et supérieure d’armatures au niveau des appuis sont différentes :

• Couche inférieure : elle est soumise à une force de traction. L’assemblage est confiné (sans rupture par cône de béton), ainsi le scellement est dimensionné suivant l’EC 2-1-1.
• Couche supérieure : selon l’EC2-1-1, section 9.3.1.2 (3), elle doit être capable de résister à au moins 15% du moment maximal dans la travée adjacente. L’assemblage n’est pas confiné (rupture par cône de béton possible), ainsi le scellement est dimensionné suivant le TR069.

Projet 2 : Trouver une solution pour une connexion voile-radier où les dispositions de de l’Eurocodes 2, Partie 1-1 des armatures coulées en place ne sont pas suffisantes pour justifier le calcul des armatures rapportées
 






Problématique : épaisseur de raider trop faible pour ancrer les barres nécessaires pour résister au moment de flexion relativement élevée
Solution : dimensionnement avec le TR 069

ET ENCORE... ÇA VA PLUS LOIN

Nos solutions vont bien au-delà des applications courantes. Elles sont également dimensionnables en zone sismique, selon le TR 069, en alternative à l’approche traditionnelle de l’Eurocode 8 pour les armatures coulées en place.
De plus, avec leur Evaluation Technique Européenne (ETE) couvrant une durée de vie de 100 ans, ces solutions s’intègrent pleinement aux exigences des ouvrages de génie civil, où la durabilité, la fiabilité et la maîtrise du risque à long terme sont des critères déterminants.

LES SOLUTIONS HILTI

Produits conformes

Les systèmes de mortier injectable HIT-RE 500 V4 et HIT-HY 200-R V3 sont certifiés conformes au DEE 332402-00-0601 et peuvent donc être utilisés en toute sécurité pour des projets dimensionnés avec selon le TR 069.
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Logiciel de dimensionnement

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RESUME

• Les dispositions de conception de l’EC2-1-1 ne sont pas exhaustives pour dimensionner en toute flexibilité toutes les configurations de scellement d'armatures rapportées.
• Les assemblages soumis à un moment de flexion, tel que le lit d’armatures supérieur d’une connexion dalle-mur, ou une jonction poteau-semelle sous flexion, engendrent des ruptures fragiles non visées par l'EC2-1-1.
• Le TR 069 donne un cadre de dimensionnement officiel pour ces applications, utilisable pour un produit de scellement qualifié selon le DEE 332402-00-0601.
• Chez Hilti, les résines HIT-RE 500 V4 et HIT-HY 200-A/R V3 détiennent cette qualification.
• Le dimensionnement conforme de toutes vos configurations de scellement de fer peut se fait facilement avec le logiciel PROFIS Engineering.

 
Références :
[1] EOTA TR 069. Design method for anchorage of post-installed reinforcing bars (rebars) with improved bond-splitting behavior as compared to EN 1992-1-1 (Méthode de dimensionnement pour l'ancrage de scellements d'armatures rapportées avec un comportement amélioré face à la rupture par adhérence et par fendage comparé à la norme EN 1992-1-1). 2021.
[2] EN 1992-1-1:2004/AC:2010. Eurocode 2 : Calcul des structures en béton — Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments.
[3] EN 1992-1-1:2023. Eurocode 2 : Calcul des structures en béton — Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments, les ponts et les ouvrages de génie civil.
[4] fib MC2010, fib Model Code for concrete structures, 2010
[5] Chicchi, R., Varma, A.H., Seo, J., Bradt T., McCarty, E., “Experimental Testing of Tension-Loaded Deformed Anchors in Concrete,” ACI Structural Journal, V. 117, p 133-146, ACI, Farmington Hills, 2020.