Types, propriétés et installation des ancrages à usage intensif

Les ancrages à usage intensif constituent une forme spécialisée d’ancrages métalliques. Leur capacité de charge est pratiquement illimitée lorsqu’il existe une interaction optimale entre le système utilisé et le substrat compatible. Les ancrages à usage intensif, dotés d’une capacité de charge très élevée, sont utilisés dans des environnements industriels tels que la construction de machines. L’article suivant fournit des informations sur les différents types d’ancrages à usage intensif, leurs utilisations et leurs méthodes de fixation.

Quels sont les différents types de boulons d’ancrage ?

Les ancrages à usage intensif peuvent être classés selon plusieurs critères. On distingue généralement les systèmes mécaniques des systèmes chimiques. En considérant également le principe fondamental de l’ancrage – autrement dit la façon dont les ancrages sont insérés dans le matériau de construction – on distingue trois modes de fonctionnement de l’ancrage : Verrouillage par friction, verrouillage mécanique et verrouillage matière-matière.

Ancrage selon le principe du verrouillage par friction

Ce type d’ancrage écarte les composants individuels de l’ancrage, les pressant contre la paroi du trou afin de maintenir l’ancrage de boulon en place. Cependant, dans les matériaux de construction tels que le béton, l’action d’étalement ne déplace pas le matériau. La capacité de charge de l’ancrage de boulon est plutôt générée par la force de friction statique entre l’ancrage de boulon et la paroi du trou. L’ancrage de boulon est maintenu par friction, d’où l’appellation « verrouillage par friction ».

On distingue deux types d’étalement : l’étalement contrôlé par le couple et l’étalement contrôlé par la course. Les boulons d’ancrage à expansion contrôlée par le couple incluent, par exemple, les ancrages à expansion et les ancrages à boulon. Sur ce type de boulons d’ancrage, un écrou est serré à un couple prédéfini à l’aide d’un tournevis dynamométrique ou d’une clé dynamométrique afin d’écarter complètement le manchon d’expansion.

Les ancrages à percussion (ou ancrages à marteler) et les ancrages de plafond relèvent, quant à eux, des systèmes à expansion contrôlée par la course. Dans ce type d’ancrage, le cône intérieur est déplacé à l’aide d’un outil spécifique, ce qui provoque l’expansion de la douille dans le trou de perçage.

Ancrage selon le principe de verrouillage

En plus des ancrages d’expansion et des ancrages à boulon, il existe également d’autres options d’ancrage, telles que des ancrages de contre-dépouille ou des vis à boulon, qui agissent conformément au principe de verrouillage. Le trou de perçage doit être spécifiquement préparé pour les ancrages d’expansion. Le trou de perçage est évasé à sa base, ce qui crée un dégagement . L’ancrage à dégagement est mis en place soit à l’aide d’un outil spécifique qui pousse un manchon d’expansion sur un cône interne, provoquant ainsi son expansion, soit en vissant une vis qui pousse l’ancrage dans le dégagement du trou de perçage. Sur les vis ou ancrages à vis dits béton, un filetage interne est créé dans le béton lorsqu’ils sont vissés, ce qui permet d’obtenir une tenue stable au moyen d’un verrouillage.

Les ancrages à verrouillage se divisent en modèles à couple contrôlé et à course contrôlée : les ancrages à dégagement relèvent du second type, tandis que les vis béton relèvent du premier.

Ancrage selon le principe du verrouillage matière-matière

Les ancrages à expansion et les ancrages à dégagement sont maintenus dans le matériau de construction selon le principe du verrouillage par friction ou du verrouillage mécanique. En revanche, les ancrages dits composites – ou ancrages chimiques – fonctionnent selon un verrouillage matière-matière. Ce type de verrouillage crée une liaison permanente entre l’ancrage et le matériau de construction. Cela nécessite un matériau réactif.

Pour les ancrages composites, il existe deux méthodes : la méthode d’injection et la méthode de la cartouche. La méthode d’injection consiste à injecter un matériau réactif à durcissement chimique dans un trou de perçage nettoyé à l’aide d’une cartouche, puis à insérer l’ancrage composite dans ce composé. Les systèmes à cartouche sont généralement utilisés pour sécuriser les charges lourdes. Le matériau réactif à plusieurs composants est contenu dans des cartouches en verre insérées dans le trou de perçage. Le boulon d’ancrage est ensuite enfoncé ou vissé, ce qui brise la cartouche et libère le matériau réactif qui remplit la cavité du trou de perçage.

Avantages des différents types d’ancrage

Les ancrages d’expansion et les ancrages à boulon sont très faciles à installer ; les outils de réglage ne sont généralement pas nécessaires. En revanche, les ancrages à marteau nécessitent un outil de réglage spécial, mais cela garantit également une installation plus efficace. Les ancrages à marteau et les ancrages de plafond sont particulièrement adaptés au montage en hauteur. Les ancrages à frapper munis d’un collier ou d’une bride sur le manchon d’ancrage présentent également l’avantage de ne pas pouvoir glisser plus profondément dans le trou de perçage, grâce à une butée mécanique. Par rapport aux ancrages composites, les ancrages d’expansion peuvent être placés sous charge immédiatement après l’installation, car aucun temps de durcissement n’est nécessaire.

Les ancrages à dégagement ont une capacité de charge très élevée et sont donc idéaux pour absorber des charges extrêmes. Les vis en béton sont disponibles dans une variété de formes de tête, ce qui les rend adaptées à différentes applications. Par rapport aux ancrages à expansion, les ancrages à dégagement et les vis en béton ne génèrent aucune force d’écartement. Leur avantage est qu’ils peuvent généralement être retirés par la suite.

Les connecteurs composites ont également une capacité de charge supérieure à celle des ancrages d’expansion. Un espacement plus réduit peut être envisagé, les ancrages composites ne générant eux non plus de force d’expansion. Les ancrages composites ont également une fonction d’étanchéité qui empêche l’humidité de pénétrer dans le matériau de construction.

Méthodes d’installation du boulon d’ancrage

Les boulons filetés à usage intensif peuvent être montés de plusieurs manières. Trois méthodes sont possibles :

• Installation prédéfiniej : L’installation préréglée consiste à positionner au préalable le boulon fileté à usage intensif avant de fixer le composant définitif. Le manchon d’ancrage doit être entièrement enfoncé dans le sol pour exploiter pleinement la capacité de charge transversale. Certains ancrages robustes ont des repères de profondeur de réglage spéciaux pour faciliter l’installation.

• Installation traversante  : L’installation traversante consiste à percer un trou de perçage à travers le composant à fixer. Le composant est ensuite positionné sur le sol. Une fois les trous de perçage réalisés, l’ancrage à usage intensif est installé dans le sol à travers le composant.

• Installation avec entretoise : L’installation avec entretoise consiste d’abord à percer un trou de perçage, puis à fixer le composant à un boulon fileté saillant à usage intensif, à une certaine distance du sol. Dans ce type d’installation, les ancrages à usage intensif absorbent également un effort de flexion, en plus des efforts de compression, de traction et transversaux.

Autres instructions d’installation importantes

Lors de la sélection et de l’installation d’ancrages à usage intensif, plusieurs autres facteurs doivent être pris en compte, en plus du principe de fonctionnement et de la procédure d’assemblage : le choix du matériau des ancrages, la direction de la charge, la préparation et le nettoyage du trou de perçage, l’application du couple adéquat, le choix des distances aux bords et de l’espacement d’installation, ainsi que celui de la plage de serrage.

Sélection du matériau d’ancrage

Les boulons d’ancrage peuvent être fixés dans divers substrats, tels que des matériaux pleins, des matériaux de construction creux ou des matériaux légers. Les ancrages à usage intensif sont principalement utilisés dans la maçonnerie et le béton, et les exigences relatives aux boulons d’ancrage varient selon les matériaux de construction du sol.

Le béton constitue un substrat idéal pour les ancrages à usage intensif. Il est standardisé et donc reproductible. Le béton présente une résistance élevée à la compression et constitue donc un matériau de construction prisé dans les installations industrielles, les halls, etc. Un autre critère important pour le choix d’un ancrage à usage intensif est de savoir si le béton est fissuré ou non. Le béton ayant une très faible résistance à la traction, des fissures peuvent apparaître même sous de faibles contraintes de traction. Seuls les ancrages certifiés compatibles avec le béton fissuré peuvent y être utilisés. Par exemple, les boulons d’ancrage conçus à cet effet possèdent un dispositif d’expansion secondaire ou un filetage spécial assurant un maintien sécurisé.

Prise en compte de la direction de la charge

La direction de la charge est également un facteur essentiel lors du choix de l’ancrage à usage intensif approprié. Les objets peuvent exercer des efforts de cisaillement, c’est-à-dire perpendiculaires au boulon d’ancrage, ou des efforts de traction parallèles à celui-ci. Les ancrages à usage intensif installés sur des murs sont généralement soumis à des efforts de cisaillement et de traction, tandis que les boulons d’ancrage en plafond doivent principalement résister à des forces de traction.

Préparation et nettoyage du trou de perçage

Pour garantir le bon fonctionnement des ancrages à usage intensif, les spécifications relatives aux diamètres et profondeurs des trous de perçage doivent être respectées. Le nettoyage des trous de perçage est une étape tout aussi essentielle du processus. Si les fragments de perçage et les copeaux ne sont pas éliminés, ils peuvent rester coincés entre le boulon d’ancrage et la paroi du trou de perçage, réduisant ainsi l’efficacité du système. Divers accessoires, tels que des brosses ou des souffleurs, sont recommandés pour le nettoyage des trous de perçage.

Application du couple approprié

Chaque ancrage à usage intensif à couple contrôlé est associé à un couple de serrage spécifique. Un couple excessif peut entraîner une surcharge des pièces filetées et une pression de dilatation excessive dans le substrat. Il est donc très important d’observer le couple défini à l’aide de clés dynamométriques étalonnées.

Prise en compte des distances aux bords et des entraxes

Les ancrages d’expansion et les ancrages à boulon sont maintenus par verrouillage par frottement. Plus l’expansion du manchon est importante, plus l’espacement entre les ancrages d’expansion doit être grand. Si l’espacement est insuffisant, la surface disponible ne permet pas d’absorber les efforts et la pression de dilatation, ce qui peut endommager le substrat. Les ancrages composites ne générant pas de forces d’expansion, ils sont particulièrement adaptés aux applications dans des zones à surface réduite.

Sélection de la plage de serrage/de tension

Les ancrages à usage intensif avec une large plage de serrage sont généralement adaptés aux charges lourdes, car leur grande surface de contact permet un ancrage plus profond, optimisant ainsi la capacité de charge du substrat.

Applications et exemple d’application

Les ancrages à usage intensif, comme leur nom l’indique, offrent une capacité de charge exceptionnellement élevée. Les ingénieurs industriels et mécaniques les utilisent notamment pour fixer au sol des baies de stockage, des étagères robustes, des machines ou des équipements de transport.

Les ancrages composés conviennent à l’ancrage sans expansion dans le béton fissuré ou non fissuré, ainsi que dans la maçonnerie. L’exemple d’application suivant montre une étagère robuste fixée à l’aide d’ancrages composites.

(1) : Percer des trous de perçage avec le diamètre et la profondeur spécifiés.

(2) : Retirer les résidus de perçage à l’intérieur des trous. Utilisez une brosse ou un souffleur pour cela.

(3) : Insérer la cartouche de mortier adhésif dans les trous de perçage jusqu’à ce qu’elle atteigne le fond.

(4) : Utiliser une perceuse à percussion pour enfoncer le boulon d’ancrage jusqu’à ce qu’il atteigne le fond du trou.

(5) : Laisser durcir.

(6) : Après durcissement, installer les rondelles et serrer les écrous – la fixation est à présent terminée.

Comment retirer les ancrages à usage intensif ?

Les boulons filetés d’expansion et les ancrages à boulon ne peuvent pas être retirés, car ils sont ancrés de manière irréversible dans le matériau de construction par l’élément d’expansion. Les ancrages à dégagement et les vis à béton ne provoquent pas d’expansion et peuvent donc, en général, être retirés sans endommager le béton. Cependant, les vis à béton ne peuvent plus être réutilisées après retrait, car leurs filets s’usent lors du vissage et risquent de ne plus assurer une fixation fiable en cas de réinstallation. Les ancrages composites, en revanche, créent une liaison indissociable avec le matériau de construction. Le retrait des ancrages composites exige un effort considérable et entraîne généralement des dommages importants au matériau de construction.