NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM
PROJET DÉFINITIF FprEN 1992-4
EUROPEAN STANDARD Septembre 2016 ICS 91.010.30; 91.080.40
Destiné à remplacer CEN/TS 1992-4-1:2009, CEN/TS 1992-4-2:2009, CEN/TS 1992-4-3:2009, CEN/TS 1992-4-4:2009, CEN/TS 1992-4-5:2009
Version Française
Eurocode 2 - Calcul des structures en béton - Partie 4 : Conception et calcul des éléments de fixation pour béton Eurocode 2 - Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken - Teil 4: Bemessung der Verankerung von Befestigungen in Beton
Eurocode 2 - Design of concrete structures - Part 4: Design of fastenings for use in concrete
Le présent projet de Norme européenne est soumis aux membres du CEN pour vote formel. Il a été établi par le Comité Technique CEN/TC 250. Si ce projet devient une Norme européenne, les membres du CEN sont tenus de se soumettre au Règlement Intérieur du CEN/CENELEC, CEN/CENELEC, qui définit les conditions dans lesquelles doit être attribué, sans modification, le statut de norme nationale à la Norme européenne. Le présent projet de Norme européenne a été établi par le CEN en trois versions officielles (allemand, anglais, français). Une version dans une autre langue faite par traduction sous la responsabilité d'un membre du CEN dans sa langue nationale et notifiée au Centre de Gestion du CEN-CENELEC, CEN-CENELEC, a le même statut que les versions officielles. Les membres du CEN sont les organismes nationaux de normalisation des pays suivants: Allemagne, Ancienne République yougoslave de Macédoine, Autriche, Belgique, Bulgarie, Chypre, Croatie, Danemark, Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Lettonie, Lituanie, Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République Tchèque, Roumanie, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovénie, Suède, Suisse et Turquie. Les destinataires du présent projet sont invités à présenter, avec leurs observations, notifications des droits de propriété dont ils auraient éventuellement connaissance et à fournir une documentation explicative. Avertissement : : Le présent p résent document n'est pas une Norme européenne. Il est diffusé pour examen et observations. Il est susceptible de modification sans préavis et ne doit pas être cité comme Norme européenne
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION EUROPÄISCHES KOMITE E FÜR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION STANDARDIZATION
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Réf. n° FprEN 1992-4:2016 F
FprEN 1992‐4:2016 (E)
Sommaire Page
Avant ‐propos européen ..............................................................................................................................................5 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
Domaine d'application ..................................................................................................................................7 Généralités......................................................................................................................................................... Généralités.........................................................................................................................................................7 Types de fixations et groupes et groupes de fixations............................................................................................. fixations .............................................................................................7 Dimensions et matériaux et matériaux des fixations................................................................................................... fixations ...................................................................................................9 Charge agissant sur agissant sur la fixation ................................................................................................................ ................................................................................................................10 10 Résistance et type et type de béton...................................................................................................................... béton ......................................................................................................................10 10 Charge agissant sur agissant sur des éléments en béton........................................................................................ béton ........................................................................................10 10
2
Références normatives .............................................................................................................................. ..............................................................................................................................10 10
3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6
Termes, définitions, symboles et abréviations et abréviations ................................................................................. .................................................................................11 11 Termes et définitions et définitions.................................................................................................................................. ..................................................................................................................................11 11 Symboles et abréviations et abréviations .......................................................................................................................... ..........................................................................................................................18 18 Indices ..............................................................................................................................................................18 18 Exposants ........................................................................................................................................................19 19 Actions et résistances et résistances (énumération par ordre alphabétique)................................................... alphabétique)...................................................19 19 Béton et acier et acier................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................24 24 Fixations et ancrages et ancrages ‐ Renforcement .................................................................................................. Renforcement ..................................................................................................25 25 Unités................................................................................................................................................................ Unités ................................................................................................................................................................27 27
4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.5 4.6 4.7
Base de calcul................................................................................................................................................. calcul.................................................................................................................................................28 28 Généralités...................................................................................................................................................... Généralités......................................................................................................................................................28 28 Vérifications requises................................................................................................................................. requises.................................................................................................................................28 28 Format de Format de calcul ...........................................................................................................................................29 29 Vérification par la méthode des coefficients partiels ..................................................................... .....................................................................29 29 Coefficients partiels pour les actions.................................................................................................... actions ....................................................................................................29 29 Coefficients partiels de résistance ......................................................................................................... .........................................................................................................30 30 Spécifications du projet ............................................................................................................................. projet .............................................................................................................................32 32 Pose des fixations......................................................................................................................................... fixations .........................................................................................................................................33 33 Détermination de l'état du l'état du béton ........................................................................................................... ...........................................................................................................33 33
5
Durabilité........................................................................................................................................................ Durabilité ........................................................................................................................................................33 33
6 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3
Obtention des forces agissant sur agissant sur les fixations – Analyse ............................................................. .............................................................34 34 Généralités...................................................................................................................................................... Généralités......................................................................................................................................................34 34 Boulons à tête et chevilles et chevilles de fixation .................................................................................................. ..................................................................................................35 35 Charges de traction...................................................................................................................................... traction......................................................................................................................................35 35 Charges de cisaillement ............................................................................................................................. cisaillement .............................................................................................................................38 38 Rails d'ancrage.............................................................................................................................................. d'ancrage ..............................................................................................................................................42 42 Généralités...................................................................................................................................................... Généralités......................................................................................................................................................42 42 Charges de traction...................................................................................................................................... traction......................................................................................................................................42 42 Charges de cisaillement ............................................................................................................................. cisaillement .............................................................................................................................44 44 Forces affectées au renforcement supplémentaire renforcement supplémentaire ......................................................................... .........................................................................45 45 Généralités...................................................................................................................................................... Généralités......................................................................................................................................................45 45 Charges de traction...................................................................................................................................... traction......................................................................................................................................45 45 Charges de cisaillement ............................................................................................................................. cisaillement .............................................................................................................................45 45
7
Vérification à l'état limite l'état limite ultime ........................................................................................................... ...........................................................................................................46 46
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7.1 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.3 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3
Généralités...................................................................................................................................................... Généralités ...................................................................................................................................................... 46 Boulons à tête et chevilles et chevilles .........................................................................................................................48 Charge de traction ........................................................................................................................................48 Charge de cisaillement ................................................................................................................................ ................................................................................................................................63 Charges combinées de cisaillement et cisaillement et traction traction .................................................................................75 75 Fixations dans les systèmes non structuraux redondants ............................................................ ............................................................77 77 Rails d'ancrage............................................................................................................................................... d'ancrage...............................................................................................................................................77 Charge de traction ........................................................................................................................................77 Charge de cisaillement ................................................................................................................................ ................................................................................................................................87 Charges combinées de cisaillement et cisaillement et traction traction .................................................................................95 95
8 8.1 8.2 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3
Vérification de l'état limite l'état limite ultime pour le chargement en fatigue ............................................ ............................................97 97 Généralités...................................................................................................................................................... Généralités ...................................................................................................................................................... 97 Obtention des forces agissant sur agissant sur les fixations – Analyse.............................................................. Analyse..............................................................98 98 Résistance ........................................................................................................................................................ 98 Charge de traction ........................................................................................................................................98 Charge de cisaillement ................................................................................................................................ ................................................................................................................................99 Charge combinée de cisaillement et cisaillement et traction traction .....................................................................................99 99
9 9.1 9.2 9.3 9.4
Vérification sous charges sismiques................................................................................................... sismiques...................................................................................................100 100 Généralités................................................................................................................................................... Généralités ...................................................................................................................................................100 Exigences ......................................................................................................................................................100 Obtention des forces agissant sur agissant sur les fixations............................................................................... fixations...............................................................................102 102 Résistance .....................................................................................................................................................102
10
Vérification pour la résistance au feu ................................................................................................102 102
11
Vérification de l'état limite l'état limite de service ...............................................................................................103 103
Annexe A Annexe A (normative) Règles supplémentaires pour la vérification d'éléments en béton A.1 A.2
sollicités par des charges appliquées par des fixations............................................................... fixations...............................................................104 104 Généralités................................................................................................................................................... Généralités ...................................................................................................................................................104 Vérification de la résistance au cisaillement de cisaillement de l'élément en béton....................................... béton.......................................104 104
Durabilité ...................................................................................................................106 106 Annexe B (informative) Durabilité................................................................................................................... B.1 B.2 B.3 B.4
Généralités................................................................................................................................................... Généralités ...................................................................................................................................................106 Fixations en conditions intérieures sèches...................................................................................... sèches ......................................................................................106 106 Fixations exposées à l'atmosphère ou à des conditions intérieures humides permanentes ...............................................................................................................................................106 Fixations fortement exposées fortement exposées à la corrosion par du chlore et du et du dioxyde de soufre ....... 106
....................................................108 108 Annexe C (normative) Calcul des fixations sous charges sismiques .................................................... C.1 C.2 C.3 C.4 C.4.1 C.4.2 C.4.3 C.4.4 C.4.5 C.5 C.6
Généralités................................................................................................................................................... Généralités ...................................................................................................................................................108 Catégories de performance.................................................................................................................... performance ....................................................................................................................108 108 Critères de calcul .......................................................................................................................................109 Obtention des forces agissant sur agissant sur les fixations – Analyse........................................................... Analyse...........................................................111 111 Généralités................................................................................................................................................... Généralités ...................................................................................................................................................111 Ajout à Ajout à l'EN 1998‐1:2004, 4.3.3.5......................................................................................................... 4.3.3.5 .........................................................................................................112 112 Ajout à Ajout à l'EN 1998‐1:2004, 4.3.5.1......................................................................................................... 4.3.5.1 .........................................................................................................112 112 Ajouts et modifications et modifications à l'EN 1998‐1:2004, 4.3.5.2 ..................................................................... .....................................................................112 112 Ajouts et modifications et modifications à l'EN 1998‐1:2004, 4.3.5.4 ..................................................................... .....................................................................114 114 Résistance..................................................................................................................................................... Résistance .....................................................................................................................................................114 Déplacement de Déplacement de fixations .......................................................................................................................117 117
Annexe D (informative) Exposition au feu – méthode de calcul ............................................................ ............................................................119 119 D.1 D.2
Généralités................................................................................................................................................... Généralités ...................................................................................................................................................119 Coefficients partiels ..................................................................................................................................119 119
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D.3 D.4 D.4.1 D.4.2 D.4.3 D.4.4
Actions............................................................................................................................................................ 120 Résistance ..................................................................................................................................................... 120 Généralités.................................................................................................................................................... 120 Charge de traction......................................................................................................................................120 Charge de cisaillement .............................................................................................................................122 Charge combinée de cisaillement et traction...................................................................................123
Annexe E (normative) Caractéristiques pour le calcul de fixations devant être fournies par la Spécification technique européenne de produit ........................................................................124
Annexe F (normative) Hypothèses pour les dispositions de calcul concernant la mise en F.1 F.2 F.3 F.4
œuvre des fixations ...................................................................................................................................127 Généralités.................................................................................................................................................... 127 Chevilles ........................................................................................................................................................ 127 Boulons à tête .............................................................................................................................................. 128 Rails d'ancrage............................................................................................................................................128
Annexe G (informative) Calcul des chevilles de fixation – méthodes simplifiées............................129 G.1 G.2 G.3
Généralités.................................................................................................................................................... 129 Méthode B ..................................................................................................................................................... 129 Méthode C...................................................................................................................................................... 130
Bibliographie ............................................................................................................................................................. 132
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FprEN 1992‐4:2016 (E)
Avant ‐propos européen Le présent document (FprEN 1992‐4:2016) a été élaboré par le Comité Technique CEN/TC 250 « Eurocodes structuraux », dont le secrétariat est tenu par BSI. Ce document est actuellement soumis au Vote Formel. Le présent document est destiné à remplacer les CEN/TS 1992‐4‐1:2009, la CEN/TS 1992‐4‐2:2009, la CEN/TS 1992‐4‐3:2009, la CEN/TS 1992‐4‐4:2009 et la CEN/TS 1992‐4‐5:2009. Le présent document a été élaboré dans le cadre d'un mandat donné au CEN par la Commission Européenne et l'Association Européenne de Libre Échange. L'EN 1992 comprend les parties suivantes : — EN 1992‐1‐1, Eurocode 2 : Calcul des structures en béton — Partie 1‐1 : Règles générales et règles pour les bâtiments ; — EN 1992‐1‐2, Eurocode 2 : Calcul des structures en béton — Partie 1‐ 2 : Règles générales — Calcul du comportement au feu ; — EN 1992‐2, Eurocode 2 — Calcul des structures en béton — Partie 2 : Ponts en béton — Calcul des dispositions constructives ; — EN 1992‐3, Eurocode 2 — Calcul des structures en béton — Partie 3 : Silos et réservoirs ; — EN 1992‐4, Eurocode 2 — Calcul des structures en béton — Partie 4 : Conception et calcul des fixations pour béton. Les valeurs numériques des coefficients partiels et d'autres paramètres de fiabilité sont des valeurs recommandées. Les valeurs recommandées s'appliquent lorsque : a) les fixations se conforment aux exigences de 1.2 (3), et b) la pose est conforme aux exigences de 4.6.
Annexe nationale pour l'EN 1992‐4 La présente EN donne des valeurs avec Notes indiquant les points où des choix nationaux peuvent s'avérer nécessaires. Lorsque la présente EN est mise à disposition au niveau national, elle peut être suivie d'une Annexe nationale contenant tous les paramètres déterminés au sein d'un pays et à utiliser pour le calcul des fixations conformément à la présente EN pour une utilisation dans le pays concerné. Un choix national des coefficients partiels et des paramètres de fiabilité est autorisé dans le calcul conformément à la présente EN dans les sections suivantes : 4.4.1(2) ; 4.4.2.2(2) ; 4.4.2.3 ;
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4.4.2.4 ; 4.7(2) ; C.2(2) ; C.4.4(1) ; C.4.4(3) ; D.2(2).
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1 Domaine d'application 1.1 Généralités (1) La présente Norme européenne fournit une méthode de calcul des fixations (raccordement d'éléments structuraux et d'éléments non structuraux à des éléments structuraux) utilisées pour transmettre des actions au béton. Cette méthode de calcul utilise des modèles physiques basés sur une combinaison d'essais et d'analyse numérique conformes à l'EN 1990:2002, 5.2. Les exigences relatives à la transmission des charges de l'élément en béton à ses supports sont données dans l'EN 1992‐1‐1 et dans l'Annexe A de la présente EN. Les inserts noyés dans des éléments de béton préfabriqués au cours de la production, dans les conditions de contrôle de la production en usine (CPU) et avec le renforcement approprié, destinés à servir uniquement lors de situations transitoires de levage et de manutention, sont abordés par le CEN/TR 15728. (2) La présente EN est destinée à des applications liées à la sécurité dans lesquelles la rupture de fixations peut entraîner l'effondrement partiel ou total de la structure, mettre en danger des vies humaines ou conduire à des pertes économiques importantes. Dans ce contexte, elle couvre également les éléments non structuraux. (3) Le support de la platine de fixation peut être statiquement déterminé ou statiquement indéterminé. Chaque support peut se composer d'une fixation ou d'un groupe de fixations. (4) La présente EN est valable pour les applications relevant du domaine d'application de la série EN 1992. Dans les applications pour lesquelles des considérations particulières s'appliquent, par exemple les structures de centrale nucléaire ou de défense civile, des modifications peuvent être nécessaires. (5) La présente EN n'aborde pas le calcul de la platine de fixation. Les exigences relatives à la platine de fixation sont données dans les normes appropriées et sont conformes aux exigences relatives à la platine de fixation fournies dans la présente EN. (6) Le présent document se fonde sur des résistances caractéristiques et des distances qui sont spécifiées dans une Spécification technique européenne de produit (voir Annexe E). Les caractéristiques de l'Annexe E sont au moins données dans une Spécification technique européenne de produit pour les conditions de chargement correspondantes, fournissant une base pour les méthodes de calcul de la présente EN. NOTE Les valeurs numériques concernant certains paramètres, données dans des Notes, peuvent être utilisées pour le prédimensionnement. Les valeurs pour la vérification sont données dans les Spécifications techniques européennes de produits ; ces valeurs peuvent être différentes.
1.2 Types de fixations et groupes de fixations (1) La présente EN utilise la théorie de calcul de fixations 1 (voir Figure 1.1) et s'applique aux éléments suivants :
1 ) Dans la théorie de calcul de fixations, la capacité de traction du béton est directement utilisée pour transférer des charges dans le support en béton.
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a) fixations placées avant coulage tels que boulons à tête et rails d'ancrage avec liaison rigide (par exemple soudés, forgés) entre la cheville et le rail ; b) fixations mécaniques installées après coulage, telles que chevilles à expansion, chevilles à verrouillage de forme et vis à béton ; c) chevilles à scellement et chevilles à scellement et expansion installées après coulage. (2) Pour les autres types de fixations, des modifications des dispositions de calcul peuvent être nécessaires. (3) La présente EN s'applique aux fixations dont l'aptitude à l’emploi est reconnue pour l'application spécifiée dans le béton selon des dispositions qui font référence à la présente EN et fournissent les données requises par celle‐ci. L'aptitude à l'emploi de la fixation est indiquée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
Figure 1.1 — Théorie de calcul des fixations — Exemple (4) La présente EN s'applique à des fixations isolées et à des groupes de fixations. Dans un groupe de fixations, les charges sont appliquées aux fixations individuelles du groupe au moyen d'une platine d'ancrage. Dans un groupe de fixations, la présente Norme européenne ne s'applique que si des fixations de types et tailles identiques sont utilisées. (5) Les configurations de fixations avec boulons à tête placés avant coulage et chevilles de fixation couvertes par la présente EN sont représentées sur la Figure 1.2. (6) Pour les rails d'ancrage, le nombre de chevilles n'est pas limité.
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Légende 1 fixation 2 platine de fixation en acier a)
Ancrages sans espace annulaire pour toutes les distances au bord et pour toutes les directions de charge, et ancrages avec espace annulaire selon le Tableau 6.1 situés loin des bords ci max 10hef ;60d nom pour toutes les directions de charge et ancrages avec espace annulaire selon le Tableau 6.1 situés près d'un bord ci max 10 hef ;60d nom et subissant uniquement un effort de traction
b)
Ancrages avec espace annulaire selon le Tableau 6.1, situés près d'un bord c i max 10hef ;60d nom pour toutes les directions de charge
Figure 1.2 — Configuration des ancrages avec des boulons à tête et des chevilles de fixation installées après coulage couvertes par la présente EN (7) Les barres d'armature nervurées installées après coulage pour relier les éléments en béton sont couvertes par une Spécification technique européenne de produit. La présente EN s'applique lorsque les liaisons sont calculées conformément à l'EN 1992‐1‐1.
1.3 Dimensions et matériaux des fixations (1) La présente EN s'applique aux fixations ayant un diamètre minimal ou un diamètre de filetage minimal de 6 mm (M6) ou une section transversale équivalente. En cas de fixation pour ancrage de systèmes non structuraux statiquement indéterminés tels que traités au 7.3, le diamètre de filetage minimal est de 5 mm (M5). Le diamètre maximal de la fixation n'est pas limité pour les charges de traction, mais il est limité à 60 mm pour les charges de cisaillement. (2) L'EN 1992‐4 prend uniquement en considération les fixations pour ancrage de systèmes non structuraux statiquement indéterminés tels que traités au 7.3, avec une profondeur effective d'ancrage d'au moins 30 mm, cette valeur pouvant être réduite à 25 mm dans des conditions d'exposition interne. La valeur établie pour une fixation particulière peut être trouvée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
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(3) La présente EN couvre les fixations métalliques en acier au carbone (EN ISO 898‐1 et EN ISO 898−2, EN 10025‐1, EN 10080), en acier inoxydable (EN 10088‐2 et EN 10088−3, EN ISO 3506‐1 et EN ISO 3506−2) ou en fonte malléable (ISO 5922). La surface de l'acier peut être revêtue ou non. La présente EN est valable pour les fixations en acier ayant une résistance à la traction nominale f uk 1000N/mm2 . Cette limite ne s'applique pas aux vis à béton.
1.4 Charge agissant sur la fixation (1) La charge sur les ancrages couverts par le présent document peut être statique, quasi‐statique, de fatigue ou sismique. L'aptitude de la fixation à résister aux charges de fatigue ou sismiques est stipulée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. Les rails d'ancrage soumis à une charge de fatigue ou sismique ne sont pas couverts par la présente EN. (2) La charge sur la fixation résultant des actions sur la platine de fixation (par exemple traction, cisaillement, moments de flexion ou torsion, ou toute combinaison de celles‐ci) sera généralement une traction axiale et/ou un cisaillement. Lorsque la force de cisaillement s'applique avec un bras de levier, il s'ensuit un moment de flexion sur la fixation. L'EN 1992‐4 prend uniquement en considération la compression axiale sur la platine de fixation transmise au béton soit directement à la surface en béton sans action sur le mécanisme de transfert de charge de la fixation noyée, soit par l'intermédiaire de fixations capables de résister à la compression. (3) Pour des rails d'ancrage, le cisaillement dans la direction de l'axe longitudinal du rail n'est pas couvert par la présente EN. NOTE Les règles de calcul pour les rails d'ancrage avec charge agissant dans la direction de l'axe longitudinal du rail d'ancrage peuvent être trouvées dans le CEN/TR « Conception et calcul des ancrages pour béton — Rails d'ancrage — Règles supplémentaires ».
(4) Le calcul des ancrages en cas d'exposition au feu est couvert par la présente EN (voir l'Annexe D informative).
1.5 Résistance et type de béton La présente EN est valable pour les fixations installées dans des éléments en béton compacté de masse volumique normale sans fibres, avec des classes de résistance comprises entre C12/15 et C90/105, toutes ces classes étant conformes à l'EN 206. Toutefois, la plage des classes de résistance du béton dans lesquelles une fixation particulière peut être utilisée est donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente et peut être plus restrictive que ce qui est mentionné ci‐dessus.
1.6 Charge agissant sur des éléments en béton En général, les fixations sont pré‐qualifiées pour des applications dans des éléments en béton sous une charge statique. Si l'élément en béton est soumis à une charge de fatigue ou sismique, il est nécessaire d'effectuer une pré‐qualification de la fixation spécifique à ce type de charge conformément à une Spécification technique européenne de produit pertinente.
2 Références normatives Les documents ci‐après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à l'application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements). EN 206, Béton — Spécification, performances, production et conformité
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EN 1990:2002, Eurocodes structuraux — Base de calcul des structures EN 1991 (toutes les parties), Eurocode 1 : Actions sur les structures EN 1992‐1‐1:2004, Eurocode 2 : Calcul des structures en béton — Partie 1‐1 : Règles générales et règles pour les bâtiments EN 1992‐1‐2, Eurocode 2 : Calcul des structures en béton — Partie 1‐ 2 : Règles générales — Calcul du comportement au feu EN 1998‐1:2004, Eurocode 8 : Calcul des structures pour leur résistance aux séismes — Partie 1 : Règles générales, actions sismiques et règles pour les bâtiments EN 1998 (toutes les parties), Eurocode 8 : Calcul des structures pour leur résistance aux séismes
3 Termes, définitions, symboles et abréviations 3.1 Termes et définitions Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1.1 cheville fixation élément en acier ou en fonte malléable, soit placé au coulage du béton, soit installé après durcissement d'un élément en béton et utilisé pour transmettre les charges appliquées (voir les Figures 3.1 à 3.3). Note 1 à l'article : Le terme « cheville » est utilisé dans le contexte des rails d'ancrage.
3.1.2 rail d'ancrage profil en acier auquel sont raccordés rigidement des chevilles (voir Figure 3.2) et placé avant le coulage du béton Note 1 à l'article : Dans le cas des rails d'ancrage, au moins deux chevilles en acier sont raccordées de façon rigide au fond du rail et noyées dans le béton.
3.1.3 élément fixé composant structural ou non structural relié à la pièce à fixer 3.1.4 pièce à fixer platine de fixation assemblage qui transmet des charges à la fixation ou au rail d'ancrage 3.1.5 matériau support élément en béton dans lequel la fixation ou le rail d'ancrage est installé(e) 3.1.6 flexion effet de courbure induit par une charge de cisaillement appliquée avec un bras de levier par rapport à la surface du matériau support
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3.1.7 cheville à scellement et expansion cheville à scellement conçue de sorte que l'élément d'ancrage puisse bouger par rapport à la résine durcie permettant ainsi une expansion (voir Figure 3.3 h)) 3.1.8 cheville à scellement fixation placée dans un trou dans le béton, dont la résistance provient d'une résine adhérente placée entre la paroi du trou et la partie implantée de la fixation (voir Figure 3.3 g)) 3.1.9 fixation placée avant coulage boulon à tête, goujon à tête, emboîture à filetage intérieur avec tête à l'extrémité noyée ou rail d'ancrage placé avant le coulage du béton (voir également boulon à tête) 3.1.10 boulon de rail d'ancrage vis ou boulon qui raccorde l'élément à fixer au rail d'ancrage (voir Figure 3.2) 3.1.11 distance au bord caractéristique distance au bord requise pour s'assurer que le bord n'influence pas la résistance caractéristique d'un ancrage 3.1.12 résistance caractéristique fractile 5 % de la résistance (valeur ayant une probabilité d'être dépassée de 95 %, avec un degré de confiance de 90 %) 3.1.13 entraxe caractéristique entraxe nécessaire pour garantir la résistance caractéristique unitaire de chaque cheville 3.1.14 rupture combinée du béton et par extraction‐glissement de fixations à scellement mode de rupture dans lequel la rupture se produit à l'interface entre le matériau de scellement et le matériau support ou entre le matériau de scellement et l'élément de fixation (rupture d'adhérence) et contient un cône de béton à l'extrémité supérieure 3.1.15 charges combinées de cisaillement et traction charge oblique charges de traction et de cisaillement appliquées simultanément
3.1.16 rupture par éclatement du béton effritement du béton sur la face latérale du support béton, au niveau de la tête noyée, sans fissure importante à la surface supérieure du béton Note 1 à l'article : Associé le plus souvent à des fixations avec une faible distance au bord et une grande profondeur d'implémentation.
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3.1.17 amorce de rupture du béton rupture qui correspond à un coin ou à un cône de béton qui entoure la fixation ou le groupe de fixations ou la cheville d'un rail d'ancrage et se sépare du matériau support 3.1.18 rupture du béton par effet de levier rupture qui correspond à la formation d'un éclatement du béton dans la direction opposée à celle de la charge sous une charge de cisaillement 3.1.19 modes de rupture liés au béton modes de rupture sous charge de traction : rupture par extraction‐glissement, rupture combinée du béton et par extraction‐glissement (chevilles à scellement), rupture par cône de béton, rupture par éclatement du béton, rupture par fendage du béton, rupture d'ancrage du renforcement supplémentaire ; modes de rupture sous charge de cisaillement : rupture du béton par effet de levier, rupture du béton en bord de dalle
3.1.20 vis à béton fixation filetée vissée dans un trou pré‐foré dans lequel le filetage crée un verrouillage mécanique avec le béton (voir Figure 3.3 f)) 3.1.21 rupture par fendage du béton mode de rupture du béton dans lequel le béton se fracture le long d'un plan passant par l'axe de la ou des fixations ou des chevilles d'un rail d'ancrage 3.1.22 cheville à expansion à déformation contrôlée cheville de fixation qui tire sa résistance en traction d'une expansion contre la paroi du trou via le mouvement d'un embout dans le manchon (voir Figure 3.3 c)) ou via le mouvement du manchon sur un élément d'expansion (embout) et qui, une fois installée, ne permet plus aucune expansion 3.1.23 déplacement mouvement de l'extrémité de la fixation subissant une charge par rapport à l'élément en béton dans lequel il est installé, dans la direction de la charge appliquée. Dans le cas de rails d'ancrage, mouvement d'un boulon de rail (voir Figure 3.2) ou du rail d'ancrage par rapport à l'élément en béton. Lors des essais de traction, le déplacement est mesuré parallèlement à l'axe de la fixation. Lors des essais de cisaillement, le déplacement est mesuré perpendiculairement à l'axe de la fixation 3.1.24 élément en acier ductile élément de ductilité suffisante. Les conditions de ductilité sont données dans les paragraphes correspondants 3.1.25 distance au bord distance du bord du support en béton au centre de la fixation de la cheville d'un rail d'ancrage
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3.1.26 profondeur effective d'ancrage profondeur totale à travers laquelle la fixation ou la cheville d'un rail d'ancrage transfère la force au béton environnant (voir Figures 3.1 à 3.3) 3.1.27 Spécification technique européenne de produit Norme européenne (EN), Évaluation technique européenne (ETA) relative à une fixation ou à cheville sur la base d'un Document d'évaluation européen (EAD) ou une évaluation transparente et reproductible qui satisfait à toutes les exigences du document EAD approprié 3.1.28 ancrage ensemble formé par une platine de fixation et des fixations ou un rail d'ancrage pour transmettre les charges au béton
Légende a) sans platine de fixation b) avec une grande platine de fixation dans au moins une direction, b1 0,5 hnom ou t 0, 2 hnom c)
avec une petite platine de fixation dans les deux directions, b1 0,5 hnom et t 0, 2 hnom
Figure 3.1 — Définition de la profondeur effective d'ancrage hef pour les boulons à tête
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Légende 1 cheville 2 raccordement entre la cheville et le rail 3 rail 4 lèvre du rail 5 boulon de rail d'ancrage a)
hef pour les rails d'ancrage (voir 7.4.1.5 (1) et 7.4.1.5 (1) b))
b)
hef * pour les rails d'ancrage (voir 7.4.1.5 (1) a)) Figure 3.2 — Définition des rails d'ancrage
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Légende a) cheville à couple contrôlé, type manchon b) cheville à couple contrôlé, type coin c) cheville à déformation contrôlée d) cheville à verrouillage de forme, type 1
e) f) g) h)
cheville à verrouillage de forme, type 2 vis à béton cheville à scellement cheville à scellement et expansion
Figure 3.3 — Définition de la profondeur effective d'ancrage hef pour les chevilles de fixation installées après coulage — exemples 3.1.29 flexion effet de courbure induit par une charge de traction dans le rail d'un rail d'ancrage 3.1.30 groupe de fixations groupe de fixations aux dimensions et caractéristiques identiques agissant ensemble pour supporter une pièce à fixer commune, et dans lequel l'entraxe des chevilles ne dépasse pas l'entraxe caractéristique 3.1.31 boulon à tête fixation en acier placée avant coulage, avec une tête à l'extrémité noyée (voir Figure 3.1), qui tire sa résistance en traction d'un verrouillage mécanique au niveau de la tête de la f ixation 3.1.32 verrouillage mécanique transfert de charge à un élément en béton via des surfaces de verrouillage 3.1.33 distance au bord minimale plus faible distance autorisée (donnée par la Spécification technique européenne de produit) permettant un placement et un compactage adéquats du béton (chevilles de fixation) et évitant la détérioration du béton au pendant la pose (chevilles) 3.1.34 épaisseur minimale de l'élément en béton plus faible valeur d'épaisseur de l'élément en béton dans lequel une fixation ou un rail d'ancrage peut être installé(e) (donnée par la Spécification technique européenne de produit)
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3.1.35 entraxe minimal plus faible valeur de distance mesurée d'axe médian à axe médian entre deux fixations (donnée par la Spécification technique européenne de produit) permettant un placement et un compactage adéquats du béton (fixations placées avant coulage) et évitant la détérioration du béton pendant la pose (chevilles de fixation) 3.1.36 cheville de fixation fixation installée dans du béton durci (voir Figure 3.3) 3.1.37 rupture par extraction‐glissement rupture par extraction‐glissement de fixations mécaniques et rupture combinée du béton et par extraction‐glissement de fixations à scellement 3.1.38 rupture par extraction‐glissement des fixations mécaniques mode de rupture dans lequel la fixation est arrachée du béton sans développement de la totalité de la résistance du béton ou, dans le cas fixations mécaniques, mode de rupture dans lequel le corps de la fixation sort du manchon d'expansion sans développement de la totalité de la résistance du béton 3.1.39 charge de cisaillement charge agissant parallèlement à la surface du béton et transversalement par rapport à l'axe longitudinal du rail ; charge appliquée perpendiculairement à l'axe longitudinal d'une fixation 3.1.40 entraxe distance entre les axes médians des fixations ; distance entre les axes médians des boulons de rails d'ancrage et entre les chevilles des rails d'ancrage 3.1.41 rupture de l'acier de la fixation mode de rupture caractérisé par la fracture des pièces en acier de la fixation 3.1.42 renforcement supplémentaire renforcement de cheville armature liant un éventuel fragment de béton fissuré à l'élément en béton
3.1.43 charge de traction charge appliquée perpendiculairement à la surface du matériau support (pour les rails d'ancrage) et le long de l'axe d'une fixation 3.1.44 cheville à expansion à couple contrôlé cheville de fixation qui tire sa résistance à la traction de l'expansion d'un ou plusieurs manchons ou autres éléments contre les parois du trou, via l'application d'un couple de serrage, lequel tire le ou les cônes dans le ou les manchons d'expansion au cours de l'installation. Une fois en bout de course, la charge de traction supérieure à la force de précontrainte existante entraîne une expansion supplémentaire (auto expansion) ; voir les Figure 3.3a) et b))
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3.1.45 cheville à verrouillage de forme cheville de fixation qui tire sa résistance à la traction du verrouillage mécanique fourni par une encoche dans le béton à l'extrémité noyée de l'élément. L'encoche est réalisée au moyen d'une mèche à butée avant la pose de la fixation, ou bien par la fixation elle‐même au cours de la pose ; voir les Figure 3.3 d) et e))
3.2 Symboles et abréviations 3.2.1 Indices a
accélération
adm
autorisé
b
adhérence
c
béton
ca
connexion
cb
éclatement
cbo
boulon de rail d'ancrage
ch
rail
cp
effet de levier
cr
fissuré ; caractéristique
d
valeur de calcul
E
effets d'action
Ed
action de calcul
el
élastique
eq
sismique (tremblement de terre)
F
action
fat
fatigue
fi
incendie
fix
platine de fixation
flex
flexion
ind
indirect
k
valeur caractéristique
L
charge
l
local
M
matériau
max
maximum
min
minimum
N
force normale
nom
nominal
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p
extraction‐glissement
pl
plastique
pr
effet de levier
R
résistance, opposition
Rd
résistance de calcul
re
renforcement
s
acier
sp
fendage
u
ultime (rupture)
ucr
non fissuré
V
force de cisaillement
y élastique 3.2.2 Exposants a
cheville
cb
boulon de rail d'ancrage
ch
rail
g
charge sur un groupe de fixations ou résistance de ce groupe
h
fixation la plus chargée (la plus sollicitée) d'un groupe
0 valeur de base 3.2.3 Actions et résistances (énumération par ordre alphabétique) NOTE En règle générale, seuls sont définis les termes utilisés dans plus d'un paragraphe de la présente EN. Si un terme n'est utilisé que dans un seul paragraphe, il peut être seulement défini dans le paragraphe en question.
ag
accélération de calcul du sol sur un sol de type A
avg
accélération verticale de calcul du sol sur un sol de type A
Aa
coefficient d'amplification sismique (voir Formule (C.4) et Tableau C.2)
Ah
surface portante de la charge d'un boulon à tête
A i
ordonnée d'un triangle avec la hauteur 1 à la position de la charge N Ed ou V Ed et la longueur de base 2 l i à la position de la cheville i d'un rail d'ancrage
α
rapport entre l'accélération de calcul du sol sur un sol de type A, ag, et l'accélération de la gravité g
α e q
coefficient de réduction pour prendre en compte l'influence de grandes fissures et la dispersion des courbes de déplacement de charge sous une charge sismique
α ga p
coefficient de réduction pour tenir compte des effets d'inertie dus à un espace annulaire entre la fixation et la platine de fixation en cas de charge de cisaillement sismique, donné dans la Spécification technique européenne de produit pertinente
α v
rapport de l'accélération verticale de calcul du sol sur un sol de type A, avg, et l'accélération de la gravité g (voir Formule (C.6))
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g
α V
angle entre la charge de cisaillement de calcul V Ed (fixation isolée) ou V Ed (groupe de fixations) et une ligne perpendiculaire au bord vérifié pour une rupture du bord du béton, 0 α V 90 , voir Figure 7.12 et Formule (7.48)
α 1 , α 2
coefficients d'influence, conformément à l'EN 1992–1‐1:2004, 8.4.4
C d
valeur nominale, par exemple limitant les déplacements
C Ed
force de compression de calcul résultante sous la platine de fixation (voir Figure 6.2) et compression résultant de la flexion (voir Figure 6.8)
C pr
force de levier
E
effet d'actions
E d
valeur de calcul de l'effet des actions
F
force en général
F va
effets verticaux de l'action sismique pour les éléments non structuraux
g γ
accélération de la gravité coefficient partiel
γ a
coefficient d'importance de l'élément non structural
γ inst
coefficient tenant compte de la sensibilité à l'installation des chevilles de fixation
γ M
coefficient partiel pour le matériau
γ M c
coefficient partiel pour les modes de rupture par cône de béton, de rupture du bord du béton, de rupture par éclatement du béton et de rupture du béton par effet de levier
γ M s
coefficient partiel pour la rupture de l'acier
H
hauteur du bâtiment, mesurée depuis la fondation ou depuis le haut d'un socle rigide
M
moment
ch M Ed
valeur de calcul du moment de flexion agissant sur le rail d'ancrage en raison des charges
M Rd,s,flex
résistance de calcul en cas de rupture de l'acier en termes de flexion du rail sous une charge de traction
M Rk,s,flex
résistance caractéristique en cas de rupture de l'acier en termes de flexion du rail sous une charge de traction
N
force axiale (positive = traction, négative = compression)
N Ed
force de traction de calcul résultante de la cheville sollicitée en traction
a N Ed
valeur de calcul de la charge de traction agissant sur une cheville de rail d'ancrage
cb N Ed
force de traction de calcul résultante agissant sur un boulon de rail d'ancrage
h NEd V Edh
valeur de calcul de la charge de traction (charge de cisaillement) agissant sur la fixation la plus sollicitée d'un groupe
g NEd V Edg
valeur de calcul des charges résultantes de traction (cisaillement) agissant sur les fixations d'un groupe soumises effectivement à des charges de traction (cisaillement)
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de traction
cb N Ed
(voir 6.3.2 (4))
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N Ed,re
valeur de calcul de la charge de traction agissant sur le renforcement supplémentaire
a N Ed,re
valeur de calcul de la charge de traction agissant sur le renforcement supplémentaire d'une cheville du rail d'ancrage
N Rd,a
résistance de calcul du renforcement supplémentaire associée à la rupture de l'ancrage
N Rd,c
résistance de calcul en cas de rupture par cône de béton sous une charge de traction
N Rd,cb
résistance de calcul en cas de rupture par éclatement du béton sous une charge de traction
N Rd,p
résistance de calcul en cas de rupture par extraction‐glissement sous une charge de traction
N Rd,re
résistance de calcul en cas de rupture de l'acier du renforcement supplémentaire
N Rd,s
valeur de calcul de la résistance de l'acier d'une fixation ou d'un boulon de rail d'ancrage sous une charge de traction
N Rd,s,a
valeur de calcul de la résistance de l'acier d'une cheville de rail d'ancrage sous une charge de traction
N Rd,s,c
valeur de calcul de la résistance de l'acier du raccordement entre la cheville et le rail d'un rail d'ancrage sous une charge de traction
N Rd,s,l
résistance de calcul en cas de rupture de l'acier en termes de flexion locale de la lèvre du rail sous une charge de traction
N Rd,sp
résistance de calcul en cas de rupture par fendage du béton sous une charge de traction
N Rk,c
résistance caractéristique en cas de rupture par cône de béton sous une charge de traction
N Rk,cb
résistance caractéristique en cas de rupture par éclatement du béton sous une charge de traction
N Rk,p
résistance caractéristique en cas de rupture par extraction‐glissement sous une charge de traction
N Rk,p,fi
résistance caractéristique à la traction en cas de rupture par extraction‐glissement en conditions d'exposition au feu
N Rk,re
résistance caractéristique en cas de rupture de l'acier du renforcement supplémentaire
N Rk,s
valeur caractéristique de la résistance de l'acier d'une fixation ou d'un boulon d'ancrage sous une charge de traction
N Rk,s,a
valeur caractéristique de la résistance de l'acier d'une cheville de rail d'ancrage sous une charge de traction
N Rk,s,c
valeur caractéristique de la résistance de l'acier du raccordement entre la cheville et le rail d'un rail d'ancrage sous une charge de traction
N Rk,s,fi
résistance caractéristique à la traction en cas de rupture de l'acier en conditions d'exposition au feu
N Rk,s,l
résistance caractéristique en cas de rupture de l'acier en termes de flexion locale de la lèvre du rail sous une charge de traction
N Rk,sp
résistance caractéristique en cas de rupture par fendage du béton sous une charge de traction
m
diamètre de mandrin d'une barre d'armature
ψ ch,c,N
coefficient tenant compte de l'influence d'un coin sur la résistance du cône de béton pour un rail d'ancrage
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ψch,c,Nb
coefficient tenant compte de l'influence d'un coin sur la résistance à l'éclatement du béton pour un rail d'ancrage
ψ ch,c,V
coefficient tenant compte de l'influence d'un coin sur la résistance du bord du béton pour un rail d'ancrage
ψ ch,e,N
coefficient tenant compte de l'influence d'un bord sur la résistance du cône de béton pour un rail d'ancrage
ψch,h,Nb
coefficient tenant compte de l'influence de l'épaisseur de l'élément en béton sur la résistance à l'éclatement du béton pour un rail d'ancrage
ψ ch,h,V
coefficient tenant compte de l'influence de l'épaisseur de l'élément en béton sur la résistance du bord du béton pour un rail d'ancrage
ψch,s,N
coefficient tenant compte de l'influence des chevilles voisines sur la résistance du cône de béton pour un rail d'ancrage
ψch,s,Nb
coefficient tenant compte de l'influence des chevilles voisines sur la résistance à l'éclatement du béton pour un rail d'ancrage
ψ ch ,s,V
coefficient tenant compte de l'influence des chevilles voisines sur la résistance du bord du béton pour un rail d'ancrage
ψ ch ,90 ,V
coefficient tenant compte de l'influence des charges de cisaillement agissant parallèlement au bord sur la résistance du bord du béton pour un rail d'ancrage
ψec,N
coefficient tenant compte de l'effet de groupe lorsque différentes charges de traction agissent sur les fixations individuelles d'un groupe en cas de rupture par cône de béton
ψec,Nb
coefficient tenant compte de l'effet de groupe lorsque différentes charges de traction agissent sur les fixations individuelles d'un groupe en cas de rupture par éclatement du béton
ψec,Np
coefficient tenant compte de l'effet de groupe lorsque différentes charges de traction agissent sur les fixations individuelles d'un groupe en cas de rupture combinée du béton et par extraction‐glissement de fixations à scellement
ψec,V
coefficient tenant compte de l'effet de groupe lorsque différentes charges de traction cisaillement agissent sur les fixations individuelles d'un groupe en cas de rupture du bord du béton
ψg,Nb
coefficient tenant compte de l'effet de groupe d'un certain nombre de fixations dans une rangée parallèle au bord en cas de rupture par éclatement du béton
ψg,Np
coefficient tenant compte d'un effet de groupe pour les fixations à scellement rapprochées
ψh,sp
coefficient tenant compte de l'influence de l'épaisseur effective de l'élément en béton sur la résistance au fendage
ψ h ,V
coefficient tenant compte du fait que la résistance du bord du béton ne diminue pas proportionnellement à l'épaisseur de l'élément en béton
ψ M ,N
coefficient tenant compte de l'effet d'une force de compression entre la platine de fixation et le béton en cas de moments de flexion avec ou sans force axiale
ψ re,N
coefficient d'écaillement de surface
ψ re,V
coefficient tenant compte de l'effet du renforcement situé sur le bord en cas de rupture du bord du béton
ψ s, N
coefficient tenant compte de la perturbation de la répartition des contraintes dans le béton causée par la proximité d'un bord dans l'élément en béton en cas de rupture par cône de
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béton ψ s,Nb
coefficient tenant compte de la perturbation de la répartition des contraintes dans le béton causée par la proximité d'un bord dans l'élément en béton en cas de rupture par éclatement du béton
ψ s,Np
coefficient tenant compte de la perturbation de la répartition des contraintes dans le béton causée par la proximité d'un bord dans l'élément en béton en cas de rupture combinée du béton et par extraction‐glissement de fixations à scellement
ψ s ,V
coefficient tenant compte de la perturbation de la répartition des contraintes dans le béton causée par la proximité d'autres bords dans l'élément en béton en cas de rupture du bord du béton
ψα,V
coefficient tenant compte de l'influence d'une charge de cisaillement inclinée par rapport au bord en cas de rupture du bord du béton
q
coefficient de comportement
qa
coefficient de comportement pour les éléments non structuraux
Qind
action variable indirecte
R
résistance
Rd
valeur de calcul de la résistance
Rk
valeur caractéristique de la résistance
δ
déplacement caractéristique de la fixation
S
coefficient du sol
S a
coefficient sismique horizontal applicable aux éléments non structuraux
S Va
coefficient sismique vertical applicable aux éléments non structuraux
sl,N
entraxe caractéristique des boulons d'ancrage pour la rupture de la lèvre de rail sous une charge de traction
sl,V
entraxe caractéristique des boulons d'ancrage pour la rupture de la lèvre de rail sous une charge de cisaillement
σ Rk,s,fi
résistance caractéristique à la traction d'une fixation en cas de rupture de l'acier en conditions d'exposition au feu
T a
période fondamentale de vibration de l'élément non structural
T Ed
valeur de calcul du moment de torsion appliqué sur la platine de fixation (voir Figure 6.4 et Figure 7.11)
T 1
période fondamentale de vibration du bâtiment dans la direction en question
τRk
adhérence caractéristique d'une cheville à scellement en fonction de la classe de résistance du béton dans du béton non fissuré τRk,ucr ou dans du béton fissuré τRk,cr
τRk,s,fi
résistance caractéristique au cisaillement d'une fixation en cas de rupture de l'acier en conditions d'exposition au feu
V
force de cisaillement
V a
force de cisaillement agissant sur une fixation (voir Figure 6.4)
V Ed
force de cisaillement de calcul
V Rd,c
résistance de calcul en cas de rupture du bord du béton sous une charge de cisaillement
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V Rd,cp
résistance de calcul en cas de rupture du béton par effet de levier sous une charge de cisaillement
V Rd,s
valeur de calcul de la résistance de l'acier d'une fixation ou d'un boulon d'ancrage sous une charge de cisaillement
V Rd,s,a
valeur de calcul de la résistance de l'acier d'une cheville de rail d'ancrage sous une charge de cisaillement
V Rd,s,c
valeur de calcul de la résistance de l'acier du raccordement entre la cheville et le rail d'un rail d'ancrage sous une charge de cisaillement
V Rd,s,M
résistance de calcul en cas de rupture de l'acier avec bras de levier sous une charge de cisaillement
V Rd,s,l
résistance de calcul en cas de rupture de l'acier en termes de flexion locale de la lèvre du rail sous une charge de cisaillement
V Rk,c
résistance caractéristique en cas de rupture du bord du béton sous une charge de cisaillement
V Rk,cp
résistance caractéristique en cas de rupture du béton par effet de levier sous une charge de cisaillement
V Rk,cp,fi
résistance caractéristique en cas de rupture du béton par effet de levier sous une charge de cisaillement et en conditions d'exposition au feu
V Rk,s
valeur caractéristique de la résistance de l'acier d'une fixation ou d'un boulon d'ancrage sous une charge de cisaillement
V Rk,s,a
valeur caractéristique de la résistance de l'acier d'une cheville de rail d'ancrage sous une charge de cisaillement
V Rk,s,c
valeur caractéristique de la résistance de l'acier du raccordement entre la cheville et le rail d'un rail d'ancrage sous une charge de cisaillement
V Rk,s,fi
résistance caractéristique au cisaillement en cas de rupture de l'acier en conditions d'exposition au feu
V Rk,s,l
résistance caractéristique en cas de rupture de l'acier en termes de flexion locale de la lèvre du rail sous une charge de cisaillement
V Rk,s,M
résistance caractéristique en cas de rupture de l'acier avec bras de levier sous une charge de cisaillement
W a
poids de l'élément non structural
z hauteur de l'élément non structural au‐dessus du niveau d'application de l'action sismique 3.2.4 Béton et acier As
section transversale sollicitée d'une fixation
As,re
section transversale d'une barre d'armature
ε
déformation
f bd
contrainte d'adhérence de calcul du renforcement supplémentaire
f ck
résistance caractéristique nominale en compression du béton mesurée sur cylindre (cylindre de 150 mm de diamètre par 300 mm)
f uk
résistance à la rupture par traction caractéristique nominale de l'acier
f yk
limite élastique caractéristique nominale de l'acier
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f yk,re
limite élastique caractéristique nominale de l'acier du renforcement
I p
moment d'inertie radial de la fixation
I y
moment d'inertie du rail par rapport à l'axe y du rail (voir Figure 3.2)
σ
contrainte dans le béton (pour déterminer l'état du béton fissuré par rapport au béton non fissuré)
w k
largeur des fissures
W el module de section élastique calculé à partir de la section transversale sollicitée 3.2.5 Fixations et ancrages ‐ Renforcement a
entraxe entre des fixations extérieures de groupes voisins
a1(a2)
entraxe entre des fixations extérieures de groupes voisins dans la direction 1 (direction 2) (voir Figure 3.4)
a3
distance entre la surface du béton et le point d'encastrement supposé d'une fixation subissant une force de cisaillement avec un bras de levier (voir Figure 6.6)
α
coefficient tenant compte du degré d'encastrement de la fixation
b1
largeur de la platine d'ancrage (voir Figure 3.1)
bch
largeur du rail (voir Figure 3.2)
bfix
largeur de la platine de fixation
c
distance au bord depuis l'axe d'une fixation ou l'axe d'un rail d'ancrage
c1
distance au bord dans la direction 1 (voir Figure 3.4)
c2
distance au bord dans la direction 2 (voir Figure 3.4), lorsque la direction 2 est perpendiculaire à la direction 1
ccr
distance au bord caractéristique pour garantir la résistance caractéristique d'une fixation isolée
ccr,N (ccr,V)
distance au bord caractéristique permettant la transmission de la résistance caractéristique d'une fixation isolée ou de la cheville d'un rail d'ancrage en cas de fragmentation du béton sous une charge de traction (rupture du bord du béton sous une charge de cisaillement)
ccr,Np
distance au bord caractéristique permettant la transmission de la résistance caractéristique d'une fixation à scellement isolée sous une charge de traction en cas de rupture combinée du béton et par extraction‐glissement
cmin
distance au bord minimale autorisée
d
diamètre de filetage de la fixation, diamètre de filetage des goujons à tête, profondeur effective pour le renforcement supplémentaire (voir Figure 6.8)
d a
diamètre d'une cheville de rail d'ancrage (cheville ronde)
d f
diamètre du trou de passage dans la platine de fixation
d h
diamètre de la tête d'un boulon à tête (voir Figure 3.1)
d nom
diamètre extérieur d'une fixation
E
module d'élasticité
e1
distance entre la charge de cisaillement et la surface du béton (voir Figure 6.6)
25
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eN
excentricité de la force de traction résultante des fixations sollicitées en traction par rapport au centre de gravité des fixations sollicitées en traction (voir Figure 6.3)
es
distance entre la ligne de la charge de cisaillement et l'axe du renforcement supplémentaire pour cisaillement (voir Figure 6.8)
eV
excentricité de la force de cisaillement résultante des fixations sollicitées en traction par rapport au centre de gravité des fixations sollicitées en cisaillement (voir Figure 7.15)
h
épaisseur de l'élément en béton dans lequel la fixation ou le rail d'ancrage est installé(e) (voir Figure 3.4)
hch
hauteur du rail (voir Figure 3.2)
hef
profondeur d'ancrage effective (voir Figures 3.1 à 3.3)
hmin
épaisseur minimale autorisée pour l'élément en béton
hnom
longueur nominale du boulon à tête soudé à la platine d'ancrage
l 1
profondeur d'ancrage de la barre d'armature dans le fragment de béton éclaté supposé (voir Figures 7.2 et 7.10)
l a
bras de levier effectif de la force de cisaillement agissant sur une fixation ou sur un rail d'ancrage (voir Figure 6.6) utilisée dans le calcul
l bd
profondeur d'ancrage de l'armature
l i
longueur d'influence d'une charge externe N Ed ou V Ed le long d'un rail d'ancrage (voir Figure 6.7 et Formule (6.5))
n
nombre de fixations dans un groupe
nre
nombre d'ancrages du renforcement supplémentaire actifs pour une fixation
diamètre d'une barre d'armature
s
entraxe de centre à centre des fixations d'un groupe (voir Figure 3.4) ou des chevilles d'un rail d'ancrage (voir Figure 6.7) ou entraxe des barres d'armature
s1 (s2)
entraxe entre fixations d'un groupe dans la direction 1 (direction 2), (voir Figure 3.4)
scbo
entraxe entre boulons d'un rail d'ancrage
scr
entraxe caractéristique pour garantir la résistance caractéristique unitaire de chaque fixation ou de chaque cheville de rail d'ancrage
scr,N (scr,V)
entraxe caractéristique entre fixations ou chevilles de rails d'ancrage pour garantir la résistance caractéristique des fixations isolées ou des chevilles d'un rail d 'ancrage en cas de rupture par cône de béton sous une charge de traction (rupture du bord du béton sous une charge de cisaillement)
smin
entraxe minimal autorisé
t
épaisseur de la platine d'ancrage (voir Figure 3.1)
t fix
épaisseur de la platine de fixation
t grout
épaisseur de la couche de mortier
t h
épaisseur de la tête d'un boulon
z
bras de levier interne d'un ancrage calculé selon la théorie de l'élasticité (voir Figure 6.2 et Formule (7.7)) ; bras de levier interne d'un élément en béton (voir Figure 6.8)
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3.2.6 Unités Dans la présente EN, les unités utilisées sont celles du système international. Sauf précision contraire dans les formules, les unités suivantes sont utilisées : les longueurs sont données en mm, les sections transversales en mm2, les modules de section en mm3, les moments d'inertie en mm4, les forces et les charges en N et les contraintes, les résistances et les modules d'élasticité en N/mm².
Légende 1 Indices 1 et 2 : Pour les fixations proches d'un bord sous des charges de traction, indice 1 : direction perpendiculaire au bord, indice 2 : direction parallèle au bord. Pour les charges de cisaillement, les indices dépendent du bord pour lequel la vérification est effectuée (indice 1 : direction perpendiculaire au bord pour lequel la vérification est effectuée ; indice 2 : perpendiculaire à la direction 1) a) fixations soumises à une charge de traction b) fixations soumises à une charge de cisaillement dans le cas de fixations proches d'un bord
Figure 3.4 — Définitions relatives aux dimensions de l'élément en béton, à l'entraxe des fixations et à la distance au bord
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4 Base de calcul 4.1 Généralités (1) Les fixations et les rails d'ancrage doivent supporter avec un degré de fiabilité suffisant toutes les actions et influences susceptibles de se produire au cours de la pose et de l'utilisation (état limite ultime). Elles ne doivent pas se déformer au‐delà d'un degré acceptable (état limite de service) et doivent rester adaptées à l'usage auquel elles sont destinées (durabilité). Elles ne doivent pas être endommagées par quelque événement accidentel de façon disproportionnée à la cause initiale. (2) La fixation et le rail d'ancrage doivent être conçus selon les mêmes principes et exigences que ceux valables pour les structures, donnés dans l'EN 1990, y compris les combinaisons de charges, et dans l'EN 1992‐1‐1. NOTE Un calcul utilisant les coefficients partiels donnés dans la présente EN et les coefficients partiels donnés dans les annexes de l'EN 1990 est considéré conduire à une structure ayant une fiabilité de classe RC2, c'est‐à‐dire une valeur β de 3,8 pour une période de référence de 50 ans. Pour plus d'informations, voir l'EN 1990.
(3) La durée de vie des fixations ou des rails d'ancrage ne doit pas être inférieure à celle de la platine de fixation. Les coefficients partiels pour la résistance et la durabilité de la présente EN sont fondés sur une durée de vie d'au moins 50 ans pour la fixation ou le rail d'ancrage. (4) Les valeurs des actions doivent être obtenues à partir des parties pertinentes de l'EN 1991 et de l'EN 1998 dans le cas d'actions sismiques (voir l'Annexe C). (5) Si la fixation est soumise à la fatigue ou à des actions sismiques, seules les fixations adaptées à cette application doivent être utilisées (voir la Spécification technique européenne de produit pertinente). (6) Le calcul de l'élément en béton auquel la platine de fixation transfère les charges doit être conforme à la série EN 1992‐1 et aux exigences de l'Annexe A pour une transmission en toute sécurité des charges aux supports de l'élément. (7) Pour le calcul et la pose des fixations et du rail d'ancrage, les exigences de qualité sont les mêmes que celles relatives au calcul et à l'élaboration des structures et de la pièce à fixer : — le calcul de la fixation et d'un rail d'ancrage doit être effectué par du personnel qualifié ; — la mise en œuvre doit être conforme aux exigences énoncées dans l'Annexe F.
4.2 Vérifications requises (1) Les fixations doivent être vérifiées conformément à l'EN 1992‐1‐1 et à l'EN 1998‐1 (le cas échéant). (2) À l'état limite ultime, des vérifications sont requises pour toutes les directions de charge appropriées et tous les modes de rupture concernés. (3) À l'état limite de service, il doit être démontré que les déplacements se produisant sous les actions en question n'excèdent pas le déplacement autorisé. (4) Le matériau de la fixation et la protection contre la corrosion doivent être sélectionnés et la raison de leur choix doit être justifiée en tenant compte des conditions liées à l'environnement sur le lieu de l'installation et de la possibilité d'inspecter, entretenir et remplacer les fixations. Des informations sont données en Annexe B informative.
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(5) Le cas échéant, la fixation doit avoir une résistance au feu adéquate. Dans le cadre de la présente EN, il est supposé que la résistance au feu de la platine de fixation est adéquate. L'Annexe D décrit les principes, les exigences et les règles relatives au calcul des fixations exposées au feu.
4.3 Format de calcul À l'état‐limite ultime, il doit être démontré que E d R d
(4.1)
et à l'état‐limite de service, il doit être démontré que E d C d
(4.2)
(2) Les forces agissant sur les fixations doivent être déduites de combinaisons appropriées d'actions sur la platine de fixation, conformément à l'EN 1990. Les forces Qind résultant de l'opposition à la déformation, intrinsèque (sous l'effet du retrait, par exemple) ou extrinsèque (sous l'effet des variations de température, par exemple) de l'élément fixé doivent être prises en compte dans le calcul des fixations. L'action de calcul doit être prise égale à γ i nd Qind . (3) En général, il est possible de calculer les actions sur la platine de fixation en ignorant le déplacement des fixations ou des rails d'ancrage. Il convient cependant de considérer l'effet du déplacement des fixations ou des rails d'ancrage lorsqu'un élément rigide hyperstatique est fixé. (4) À l'état limite ultime, la valeur de la résistance de calcul est obtenue comme suit à partir de la résistance caractéristique de la fixation, du groupe de fixations ou des rails d'ancrage : R d R k / γ M
(4.3)
(5) À l'état limite de service, la valeur de calcul E d du déplacement de la fixation ou du rail d'ancrage doit être évaluée à partir des informations données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. Par ailleurs, il est nécessaire de prendre en compte la fissuration du béton pour une fixation avec un renforcement supplémentaire et pour des platines de base encastrées situées près d'un bord soumis à une charge de cisaillement. Pour C d, voir l'Article 11.
4.4 Vérification par la méthode des coefficients partiels 4.4.1 Coefficients partiels pour les actions (1) Les coefficients partiels doivent être conformes à l'EN 1990. (2) Pour la vérification des actions indirectes et de fatigue, les valeurs des coefficients partiels γ F ,fat doivent être utilisées.
γ in d
et
NOTE Les valeurs de γ in d et de γ F ,fat en usage dans un pays peuvent être trouvées dans son Annexe nationale. Les valeurs recommandées pour l'état limite ultime sont γ ind 1, 2 pour la rupture du béton et γ ind 1, 0 pour les autres modes de rupture, et dans le cas de charges de fatigue γ F,fat 1,0 .
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4.4.2 Coefficients partiels de résistance 4.4.2.1 Généralités Le coefficient utilisé pour tenir compte de la sensibilité à l'installation des chevilles de fixation, γ inst , a été inclus en tant que partie de γ M c (voir Tableau 4.1). La valeur de ce coefficient a été initialement établie lors de la pré‐qualification du produit. Le coefficient γ inst dépend du produit et il est donné dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. Par conséquent, γ inst ne doit pas être modifiée.
Tableau 4.1 — Valeurs recommandées de coefficients partiels Modes de rupture
Coefficient partiel Situations permanentes et transitoires
Situations accidentelles
Rupture de l'acier ‐ Fixations Traction
1,2 fuk / f yk 1,4
1,05 fuk / f yk 1, 25
Cisaillement avec et sans bras de levier
1,0 fuk / f yk 1,25
1,0 fuk / f yk 1, 25
lorsque f uk 800N/mm2 et fyk / f uk 0,8 = 1,5
lorsque f uk 800N/mm2 et fyk / f uk 0,8 = 1,3
lorsque f uk 800N/mm2 ou fyk / f uk 0,8
lorsque f uk 800N/mm2 ou fyk / f uk 0,8
Traction dans les chevilles et les boulons d'ancrage
1,2 fuk / f yk 1,4
1,05 fuk / f yk 1,25
Cisaillement dans les chevilles et cisaillement avec et sans bras de levier dans les boulons d'ancrage
1,0 fuk / f yk 1,25
1,0 fuk / f yk 1,25 lorsque
lorsque f uk 800N/mm2 et fyk / f uk 0,8 = 1,5
f uk 800N/mm2 et fyk / f uk 0,8 = 1,3 lorsque
lorsque f uk 800N/mm2 ou fyk / f uk 0,8
f uk 800N/mm2 ou fyk / f uk 0,8
Ms
Rupture de l'acier – rails d'ancrage
Ms
Raccordement entre cheville et rail sous charge de traction et de cisaillement
Ms,ca = 1,8
= 1,6
Rupture locale du rail d'ancrage par flexion des lèvres en traction et cisaillement
Ms,l = 1,8
= 1,6
Flexion de rail
Ms,flex = 1,15
= 1,0
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Rupture de l'acier – Renforcement supplémentaire Traction
Ms,re = 1,15a
= 1,0
Mc
c inst
Rupture liée au béton Rupture par cône de béton, rupture du bord du béton, rupture par éclatement du béton et rupture du béton par effet de levier
c inst
= 1,5a pour la réparation et la consolidation de structures existantes vis‐à‐ vis des risques sismiques, voir la série EN 1998
c
inst
γ inst
= 1,0 pour les boulons à tête et les rails d'ancrage satisfaisant aux exigences de 4.6 (en traction et en cisaillement) 1,0 pour les chevilles de fixation sollicitées en traction, voir la Spécification technique européenne de produit pertinente = 1,0 pour les chevilles de fixation sollicitées en cisaillement
Rupture par fendage du béton
Msp
Mc
Rupture par extraction‐ glissement et rupture combinée du béton et par extraction‐glissement
Mp
Mc
a
= 1,2a pour la réparation et la consolidation de structures existantes vis‐à‐vis des risques sismiques, voir la série EN 1998
Les valeurs sont conformes à l'EN 1992 –1‐1.
4.4.2.2 État limite ultime (charge statique et sismique) (1) Des coefficients partiels pour les fixations sous charge statique et sismique doivent être appliqués aux résistances caractéristiques. (2) Les valeurs recommandées des coefficients partiels pour les fixations en cas de charge sismique sont identiques aux valeurs correspondantes pour le chargement statique. Pour les charges accidentelles, il est recommandé d'utiliser les coefficients partiels conformément au Tableau 4.1. NOTE La valeur d'un coefficient partiel en usage dans un pays pour des charges statiques, sismiques et accidentelles peut être trouvée dans son Annexe nationale lorsque le coefficient partiel ne dépend pas du produit. Les valeurs recommandées sont spécifiées dans le Tableau 4.1. Elles tiennent compte du fait que la résistance caractéristique pour la résistance de l'acier est fondée sur ƒ uk , excepté le fait qu'il convient d'utiliser ƒ yk pour la flexion des rails d'ancrage et pour la rupture de l'acier du renforcement supplémentaire.
4.4.2.3 État ‐limite ultime (charge de fatigue) (1) Des coefficients partiels pour les fixations sous charge de fatigue, doivent être appliqués aux résistances caractéristiques.
γ Ms,fat , γ Mc,fat , γ Msp,fat
et γ Mp,fat
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NOTE Les valeurs des coefficients partiels pour les fixations soumises à une charge de fatigue en usage dans un pays peuvent être trouvées dans son Annexe nationale. Concernant le coefficient partiel pour le matériau, les valeurs suivantes sont recommandées : γ Ms,fat 1,35 (rupture de l'acier) et γMc,fat γMsp,fat γ Mp,fat 1,5 γ inst (modes de rupture liés au béton).
4.4.2.4 État limite de service Le coefficient partiel de résistance,
γ M , doit être appliqué aux résistances caractéristiques.
NOTE La valeur du coefficient partiel pour l'état limite de service en usage dans un pays peut être trouvée dans son Annexe nationale. Pour le coefficient partiel γ M , la valeur γ M 1,0 est recommandée.
4.5 Spécifications du projet (1) Les spécifications du projet doivent inclure les éléments suivants : a) La classe de résistance du béton utilisé dans le calcul et l'indication permettant de savoir si le béton est supposé être fissuré ou non. Si le béton est supposé être non fissuré, une vérification est nécessaire (voir 4.7). b) Exposition à l'environnement supposée lors du calcul (voir l'EN 206). c) Une note indiquant que la référence, le fabricant, le type et la géométrie des fixations ou le fabricant, le type et la géométrie du rail d'ancrage ou des boulons ne doivent pas être modifiés sauf si de telles modifications ont été vérifiées et approuvées par le concepteur responsable. d) Il convient que les plans de construction ou les documents de calculs supplémentaires contiennent les informations suivantes : 1) l'emplacement des fixations ou des rails d'ancrage dans la structure, ainsi que les tolérances ; 2) le nombre et le type de fixations (y compris la profondeur d'ancrage) ou le type de rails d'ancrage et de boulons ; 3) l'entraxe et la distance au bord des fixations ou des rails d'ancrage, ainsi que les tolérances (normalement, il convient que les tolérances spécifiées soient positives) ; 4) l'épaisseur de la platine de fixation et le diamètre des trous de passage (le cas échéant) ; 5) la position de la pièce à fixer sur la platine de fixation, avec les tolérances ; 6) l'épaisseur maximale d'une éventuelle couche intercalée (par exemple un mortier ou une isolation) entre la platine de fixation et la surface du béton ; 7) les instructions d'installation (spéciales) (s'il y a lieu). Ces instructions ne doivent pas contredire les instructions d'installation du fabricant. e) Une référence aux instructions d'installation du fabricant. f)
Une note indiquant que les fixations doivent être installées en respectant, au minimum, la profondeur d'ancrage spécifiée.
(2) Pour une assurance qualité supplémentaire de l'installation, il est possible que les spécifications du projet prescrivent des essais de charge de l'installation sur site.
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FprEN 1992‐4:2016 (E) 4.6 Pose des fixations La résistance et la fiabilité des fixations sont fortement influencées par la manière dont les fixations sont installées. Les coefficients partiels donnés en 4.4 ne sont valables que si les conditions et les hypothèses indiquées dans l'Annexe F sont remplies.
4.7 Détermination de l'état du béton (1) Dans la zone de la fixation, le béton peut être fissuré ou non. L'état du béton pendant la durée de vie de la fixation doit être déterminé par le concepteur. NOTE
En général, il est prudent de supposer que le béton est fissuré pendant toute sa durée de vie.
(2) Il peut être supposé que le béton ne soit pas fissuré s'il est prouvé que dans la combinaison de charges caractéristiques à l'état limite de service, la fixation, ainsi que toute sa profondeur d'ancrage, est située dans du béton non fissuré. Cette condition est satisfaite si la Formule (4.4) est vérifiée (contraintes de compression négatives) : σL σR σadm
(4.4)
où σL
est la contrainte induite dans le béton par des charges externes, dont les charges de la fixation ;
σR
est la contrainte dans le béton due à une opposition aux déformations imposées intrinsèques (par exemple : retrait du béton) ou extrinsèques (par exemple : en raison du déplacement du support ou des variations de température). Si aucune analyse détaillée n'est effectuée, il convient de faire l'hypothèse σR 3N/mm 2 ;
σ ad m
est la contrainte en traction admissible pour la définition du béton non fissuré.
Il convient de calculer les contraintes σ L et σR en supposant que le béton n'est pas fissuré. Pour les éléments en béton qui transmettent la charge dans deux directions (par exemple les dalles, murs et enveloppes), il convient que la Formule (4.4) soit vérifiée pour les deux directions. NOTE La valeur de σ adm peut être trouvée dans l'Annexe nationale d'un pays. La valeur recommandée, σ adm 0 , est basée sur la combinaison de charges caractéristiques à l'état limite de service.
5 Durabilité Les fixations et les platines de fixation doivent être choisies de façon à avoir une durabilité adéquate en tenant compte des conditions environnementales sur la structure (telles que les classes d'exposition) telles que données dans l'EN 1992‐1‐1. NOTE 1 Il est possible que des informations spécifiques au produit soient fournies dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. NOTE 2
D'autres informations sont données dans l'Annexe B informative.
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6 Obtention des forces agissant sur les fixations – Analyse 6.1 Généralités (1) L'Article 6 s'applique aux charges statiques. Les exigences relatives aux charges de fatigue et aux charges sismiques sont données aux Articles 8 et 9 respectivement. (2) Les actions agissant sur une platine de fixation doivent être transmises aux fixations sous la forme de forces de traction et de cisaillement statiquement équivalentes. (3) Lorsqu'un moment de flexion et/ou une force de compression agissent sur une platine de fixation en contact avec du béton ou du mortier, une force de frottement se développe. Si une force de cisaillement agit également sur une platine de fixation, ce frottement réduit la force de cisaillement sur la fixation. Toutefois, dans la présente EN, les forces de frottement sont négligées dans le calcul des fixations. (4) Les excentricités et effets de levier doivent être pris en compte explicitement dans le calcul de la fixation (voir Figure 6.1). Des forces de levier C pr apparaissent avec la déformation de la platine de fixation et le déplacement des fixations. (5) En général, une analyse élastique peut servir à déterminer les charges sur les fixations individuelles pour les états limites de service et ultime. Pour les états limites ultimes, il est possible d'utiliser une analyse plastique pour les chevilles de fixation et boulons à tête si les conditions du CEN/TR « Conception et calcul des fixations pour béton — Calcul plastique des ancrages avec des boulons à tête et des chevilles de fixation installées après coulage » sont respectées.
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Légende 1 excentricité
C pr
force de levier
a)
NEd,1 NEd C pr
b)
NEd,1 NEd,2 0,5NEd Cpr Figure 6.1 — Excentricité et action de levier – Exemples d'amplification des forces de traction agissant sur une fixation a) dues à l'excentricité et b) dues l'action de levier
6.2 Boulons à tête et chevilles de fixation 6.2.1 Charges de traction (1) La valeur de calcul des charges de traction agissant sur chaque fixation résultant des valeurs de calcul des forces normales et moments de flexion agissant sur une platine de fixation rigide peut être calculée en supposant une répartition linéaire des déformations comme illustré à la Figure 6.2 et une relation proportionnelle entre les déformations et les contraintes. Si la platine de fixation repose sur le béton, avec ou sans couche de mortier intercalée, les forces de compression sont transmises au béton par la platine de fixation. La répartition de la charge dans les fixations peut être calculée de façon analogue à l'analyse élastique du béton armé, avec les hypothèses suivantes (voir Figure 6.2). a) La fixation est suffisamment rigide de telle sorte que la distribution de déformation linéaire sera valable (analogue à l'hypothèse de Bernoulli). b) La rigidité axiale est équivalente pour toutes les fixations. Il convient de déterminer la rigidité en fonction des déformations élastiques de l'acier dans la fixation. c) Le module d'élasticité du béton est donné dans l'EN 1992‐1‐1. Par simplification, le module d'élasticité du béton peut être pris égal à E c 30000N/mm2 . Si aucune information spécifique n'est disponible dans la Spécification technique européenne de produit adéquate, le module d'élasticité de l'acier de la fixation peut, par simplification, être pris égal à E s 210000N/mm2 . d) Dans la zone de compression sous la platine de fixation, les fixations ne reprennent pas les forces normales.
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(2) Il est possible de considérer que l'hypothèse présentée au 6.2.1 (1) a) est vérifiée si la platine de base reste élastique sous les actions de calcul σEd σRd et si sa déformation reste négligeable par rapport au déplacement axial des fixations. Si cette exigence concernant la déformation n'est pas satisfaite, le comportement à la déformation élastique de la fixation doit être pris en compte de manière adéquate pour déterminer la valeur de calcul des charges de traction agissant sur chaque fixation. (3) Pour les groupes de fixations avec différents niveaux de forces de traction N Ed,i agissant sur les g éléments individuels d'un groupe, l'excentricité eN de la force de traction N Ed du groupe par rapport au centre de gravité des fixations sollicitées en traction influe sur les résistances liées au béton du groupe (c'est‐à‐dire les résistances en cas de rupture par cône de béton, de rupture combinée du béton et par extraction‐glissement de fixations à scellement, de rupture par fendage du béton et de rupture par éclatement du béton). Par conséquent, cette excentricité doit être calculée (voir Figures 6.2 et 6.3). Si les fixations sollicitées en traction ne forment pas un motif rectangulaire (voir Figure 6.3 c)), pour des raisons de simplification, le groupe de ces fixations peut être considéré de forme rectangulaire pour la détermination du centre de gravité. Il peut être considéré comme le point « 5 » sur la Figure 6.3 c). Cette simplification a pour conséquence une plus grande excentricité et une résistance réduite du béton.
Légende
N Ed, i εs, i Es As C Ed 0,5 bfix x εc E c
Figure 6.2 — Fixation comportant une platine de fixation rigide reposant sur le béton et subissant un moment de flexion et une force normale — Exemple
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Légende 1 zone comprimée 2 axe neutre 3 centre de gravité géométrique des fixations sollicitées en traction 4 point d'application de la force de traction résultante des fixations sollicitées en traction 5 centre de gravité selon l'approche simplifiée a) excentricité dans une direction ; toutes les fixations sont soumises à une force de traction b) excentricité dans une direction ; seule une partie des fixations du groupe est soumise à une force de traction c) excentricité dans deux directions ; seule une partie des fixations du groupe est soumise à une force de traction
Figure 6.3 — Fixations soumises à une force de traction excentrée N Ed — Exemples
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6.2.2 Charges de cisaillement 6.2.2.1 Généralités La présente EN traite uniquement des fixations sans espaces annulaires ou avec des espaces annulaires dans la direction de la charge de cisaillement conformes au Tableau 6.1.
6.2.2.2 Répartition des charges (1) La répartition des charges dépend de l'efficacité des fixations à résister aux charges de cisaillement, efficacité qui est par exemple influencée par les espaces annulaires et la distance au bord. Les cas suivants sont distingués : a) Toutes les fixations sont considérées être actives pour chacun des cas suivants : 1) si la fixation est située loin d'un bord c max 10 hef ;60 d nom ; 2) pour la vérification de la rupture de l'acier et de la rupture par effet de levier ; 3) si la fixation est sollicitée par un moment de torsion (voir Figure 6.4) ou par une charge de cisaillement parallèle au bord (voir Figure 6.5 a)). b) Seules les fixations les plus proches du bord sont supposées être actives pour la vérification de la rupture du bord du béton si la fixation est située près du bord c max10 hef ;60 d nom et est chargée perpendiculairement au bord (voir Figure 6.5 b)). (2) Une fixation n'est pas considérée comme résistante aux charges de cisaillement si le trou est oblong dans la direction de la force de cisaillement.
Tableau 6.1 — Espace annulaire Dimensions en millimètres
1
diamètre extérieur de la fixation d a ou d nomb
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
27
30
> 30
2
diamètre d f du trou de passage dans la platine de fixation
7
9
12
14
16
18
20
22
24
26
30
33
d + 3 ou d nom + 3
a b
si la cheville porte sur la platine de fixation. si le manchon porte sur la platine de fixation.
NOTE 1 Les applications dans lesquelles les fixations sont soudées à la platine de fixation ou vissées dans celle‐ ci, ou dans les cas où l'espace annulaire entre la fixation et la platine de fixation est rempli avec du mortier de résistance à la compression suffisante 40N/mm 2 ou est éliminé par d'autres moyens appropriés, peuvent être considérées comme n'ayant pas d’espace annulaire.
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Légende 2 0,5
T Ed s1 s2 V a I p 2 2 2
où
Ip s12 s22
Figure 6.4 — Détermination des charges de cisaillement lorsque toutes les fixations sont actives dans la vérification – exemple de moment de torsion agissant sur une fixation quadruple
Légende a) groupe comprenant deux fixations proches d'un bord, chargées parallèlement au bord b) groupe comprenant quatre fixations proches d'un bord, chargées perpendiculairement au bord c) fixation quadruple proche d'un bord soumis à une charge de cisaillement inclinée
Figure 11 — Détermination des charges de cisaillement pour la vérification de la rupture du bord du béton ; seules les forces agissant dans les fixations les plus proches du bord (traits pleins) sont prises en compte dans la vérification – exemples NOTE 2 Dans le cas de groupes de fixations où seuls les fixations les plus proches du bord sont actives, la composante de la charge agissant perpendiculairement au bord est reprise par les fixations les plus proches du bord, tandis que les composantes de la charge agissant parallèlement au bord (pour des raisons d'équilibre) sont également réparties entre toutes les fixations du groupe (voir Figure 6.5 c)).
Les charges de cisaillement agissant loin du bord n'influencent pas significativement la résistance du bord du béton. Par conséquent, la composante d'une force de cisaillement agissant loin du bord du béton vérifié peut être négligée dans le calcul des forces de cisaillement sur les fixations proches du bord vérifié.
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6.2.2.3 Charges de cisaillement avec et sans bras de levier (1) Les charges de cisaillement sur les fixations peuvent être supposées agir sans bras de levier si toutes les conditions suivantes sont satisfaites : a) La platine de fixation en acier est en contact avec la fixation sur une longueur d'au moins 0,5 t fix . b) La platine de fixation est fixée 1) soit directement dans le béton sans couche intermédiaire ; ou 2) à l'aide d'un mortier de nivellement d'épaisseur t grout 0,5d appliqué sous au moins les dimensions totales de la platine de fixation sur une surface de béton brut (voir l'EN 1992‐1‐1:2004, 6.2.5) comme couche intermédiaire ; la résistance du mortier est au moins celle du béton de base, sans être inférieure à 30 N/mm2. Lorsque les conditions ci‐dessus ne sont pas réunies, il convient de considérer que la force de cisaillement agit sur les fixations avec un bras de levier. (2) Si, en 6.2.2.3 (1), seule la condition b) n'est pas satisfaite, il est possible d'utiliser une capacité de cisaillement réduite conformément à 7.2.2.3.1 (3) pour les fixations dans le béton non fissuré, au lieu d'un calcul avec bras de levier, sous réserve que toutes les conditions suivantes soient satisfaites : — il y a au moins deux fixations dans la direction de la force de cisaillement ; — aucun moment de flexion ni force de traction n'agit sur la platine de base ; — l'entraxe des fixations dans la direction de la force de cisaillement est supérieur à 10d (en présence de forces de cisaillement inclinées, cette condition doit être satisfaite pour les deux directions) ; — l'épaisseur de la couche de mortier t grout est inférieure ou égale à 40 mm et 5d (fixations sans manchon) ou 5d nom (fixation avec manchon) ; — une couche de mortier est appliquée au moins sous les dimensions totales de la platine de fixation sur une surface de béton brut (voir l'EN 1992‐1‐1:2004, 6.2.5) ; — la résistance de la couche de mortier est au moins celle du béton de base, sans être inférieure à 3 0 N / m m2 . (3) Si la charge de cisaillement agit avec un bras de levier, un moment de flexion agissant sur la fixation doit être pris en compte. Le moment de flexion de calcul agissant sur la fixation est calculé conformément à la Formule (6.1) : M Ed V Ed
l a α M
(6.1)
où la a3 e 1
V Ed
40
(6.2) est la charge de cisaillement agissant sur la fixation considérée (voir Figure 6.6)
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où e1
est la distance entre la charge de cisaillement et la surface du béton en ignorant l'épaisseur de toute couche de mortier de nivellement (voir Figure 6.6)
a3
= 0,5 d nom = 0 si une rondelle et un écrou sont directement au contact de la surface du béton ou de la surface d'un rail d'ancrage ou si une couche de mortier de nivellement d'une résistance à la compression 3 0 N / m m 2 et d'une épaisseur t grout d /2 est présente.
α M
est le coefficient tenant compte du degré d'encastrement de la fixation sur le côté de la platine de fixation de l'application en question. Il convient que ce coefficient soit déterminé selon les règles de l'art.
Aucun encastrement α M 1,0 ne doit être pris en compte si la platine de fixation peut tourner librement. Un encastrement total α M 2,0 ne doit être pris en compte que si la platine de fixation ne peut pas tourner.
a)
b)
c)
Légende 1 fixation 2 élément en béton 3 pièce à fixer 4 boulon d'ancrage 5 rondelle spéciale a) montage avec écartement b) montage avec écartement avec rondelle et écrou pour empêcher un écaillement local du béton c) montage avec écartement avec des rails d'ancrage
Figure 6.6 — Définition du bras de levier
41
FprEN 1992‐4:2016 (E) 6.3 Rails d'ancrage 6.3.1 Généralités (1) La répartition des charges de traction agissant sur le rail vers les chevilles du rail d'ancrage peut être calculée en considérant le rail comme une poutre sur un support élastique (chevilles) avec un encastrement partiel des extrémités du rail en tant que système statique. Les forces résultantes sur les chevilles dépendent fortement de la rigidité de la cheville et du degré d'encastrement supposé. Pour les charges de cisaillement, la répartition des charges est en plus influencée par la répartition de la pression dans la zone de contact entre le rail et le béton. (2) Pour simplifier, pour les rails d'ancrage comportant deux chevilles, les charges sur les chevilles peuvent être calculées en supposant une poutre sur appuis simples avec une portée égale à l'entraxe des chevilles. (3) En variante, pour des rails d'ancrage comportant deux chevilles ou plus, il est possible d'utiliser la méthode de répartition triangulaire des charges pour calculer la distribution des charges de traction et de cisaillement sur les chevilles (voir 6.3.2 et 6.3.3). (4) Dans le cas de charges de cisaillement, la présente EN ne couvre que les charges agissant sur le rail perpendiculairement à son axe longitudinal. NOTE Les charges de cisaillement agissant parallèlement à l'axe longitudinal du rail d'ancrage sont traitées dans le CEN/TR « Conception et calcul des ancrages pour béton — Rails d'ancrage — Règles supplémentaires ».
6.3.2 Charges de traction (1) La traction sur chaque cheville causée par une charge de traction agissant sur le rail est calculée conformément à la Formule (6.3), laquelle suppose une répartition linéaire des charges sur la longueur d'influence l i et prend en compte la condition d'équilibre. La longueur d'influence l i doit être calculée conformément à la Formule (6.5). Un exemple de calcul des forces agissant sur les chevilles est donné sur la Figure 6.7. a cb NEd,i k Ai N Ed
(6.3)
où Ai
est l'ordonnée de la position de la cheville i d'un triangle de hauteur unitaire à l'emplacement cb de la charge N Ed et de longueur de base 2l i
n
1
(6.4)
li 13 Iy0 ,05 s0 ,5 s
(6.5)
k
n
1 Ai
est le nombre de chevilles sur le rail dans la longueur d'influence l i de chaque côté de la charge appliquée N Ed (Figure 6.7)
(2) Si plusieurs charges de traction agissent sur le rail, il faut supposer une superposition linéaire des forces sur les chevilles pour toutes les charges.
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(3) Si la position exacte de la charge sur le rail n'est pas connue, il faut supposer la position d'effort la plus défavorable pour chaque mode de rupture (par exemple, une charge agissant sur une cheville dans le cas d'une rupture d'une cheville par rupture de l'acier ou extraction‐glissement et une charge agissant entre des chevilles dans le cas d'une rupture du rail par flexion). ch cb (4) Le moment de flexion de calcul M Ed du rail, provoqué par les charges de traction N Ed agissant sur les boulons d'ancrage, peut être calculé en supposant une poutre sur appuis simples avec une portée unique d'une longueur égale à l'espacement des chevilles.
L'hypothèse d'une poutre sur appuis simples pour calculer les moments est une simplification qui néglige l'influence d'encastrements partiels, l'action de poutre continue pour les rails comportant plus de deux chevilles et l'action de chaînette après la déformation plastique du rail. Les valeurs caractéristiques des moments de la résistance données dans la Spécification technique européenne de produit tiennent compte de ces effets. Elles peuvent être supérieures au moment plastique, calculé avec les dimensions du rail et la résistance élastique nominale de l'acier.
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Légende a) rail d'ancrage comportant 5 chevilles b) sur support élastique c) méthode de répartition triangulaire de la charge l e s a cb A2 i ; N Ed ,2 A2 k N Ed l i
A3
li e ; l i
A4
li s e ; l i
a cb N Ed ,3 A3 k N Ed
a cb N Ed ,4 A4 k N Ed
a a NEd,1 N Ed,5 0
Figure 6.7 — Calcul des forces sur les chevilles d'après la méthode de répartition triangulaire de la charge pour un rail d'ancrage comportant cinq chevilles – exemple 6.3.3 Charges de cisaillement (1) Les dispositions énoncées en 6.2.2.3 doivent être utilisées pour déterminer si une charge de cisaillement agit avec ou sans bras de levier sur le boulon d'ancrage. (2) Les forces de cisaillement sollicitant chaque cheville sous l'effet d'une charge de cisaillement agissant sur le rail perpendiculairement à son axe longitudinal peuvent être calculées comme décrit en 6.3.2.
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NOTE Les charges de cisaillement appliquées perpendiculairement aux rails d'ancrage sont transmises en compression à l'interface entre le rail et le béton et par les chevilles. De plus, pour des raisons d'équilibre, les chevilles sont sollicitées par des forces de traction. En général, le pourcentage de la charge de cisaillement repris par le rail et les chevilles peut varier selon la géométrie du rail d'ancrage. Dans l'approche ci‐dessus, il est supposé que les forces de cisaillement soient transmises par une flexion du rail aux chevilles, puis par les chevilles au béton. Cette approche simplifiée a été choisie pour permettre une interaction simple entre les forces de traction et de cisaillement agissant sur le rail.
(3) Pour la vérification de la rupture du bord du béton, les composantes des charges de cisaillement agissant loin du bord peuvent être négligées lors du calcul des forces sur les chevilles.
6.4 Forces affectées au renforcement supplémentaire 6.4.1 Généralités Les forces de traction de calcul agissant dans le renforcement supplémentaire doivent être déterminées à l'aide d'un modèle approprié de type bielles et tirants. Pour des exemples, voir la Figure 7.2 (charge de traction) et la Figure 7.9 (charge de cisaillement).
6.4.2 Charges de traction h (1) Le renforcement supplémentaire doit être calculé pour N Ed (fixation isolée) ou pour N Ed (groupe de fixations). Ce renforcement est ensuite appliqué à toutes les fixations.
(2) Pour les rails d'ancrage, le renforcement supplémentaire de toutes les chevilles doit être calculé a pour la force N Ed de la cheville la plus sollicitée.
6.4.3 Charges de cisaillement (1) Lorsque le renforcement supplémentaire est orienté dans la direction de la force de cisaillement de calcul, la force de traction de calcul N Ed,re dans le renforcement supplémentaire, provoquée par la force de cisaillement de calcul V Ed agissant sur une fixation perpendiculairement au bord et vers celui‐ci, doit être calculée conformément à la Formule (6.6) : es 1 V Ed z
NEd,re
(6.6)
où (voir Figure 6.8) : es est la distance entre l'axe du renforcement et la ligne de la force de cisaillement agissant sur la platine de fixation ;
z 0,85 d avec d non supérieur à min{2 hef ; 2c1} NOTE En cas de sections profondes, le bras de levier interne sera bien plus faible que la section. Par conséquent, la profondeur effective est limitée à min{2 hef ; 2 c1}.
Lorsque la force de cisaillement de calcul est inclinée et appliquée en direction du bord, le renforcement supplémentaire peut être calculé en supposant que la force de cisaillement de calcul totale agit perpendiculairement du bord et en direction de celui‐ci. Lorsque la force de cisaillement de calcul est parallèle au bord ou inclinée et appliquée loin du bord, le renforcement supplémentaire peut être calculé de manière prudente en supposant simplement que la composante de la force de cisaillement de calcul parallèle au bord agit perpendiculairement au bord et en direction de celui‐ci.
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(2) Dans le cas de forces de cisaillement différentes sur les fixations d'une platine de fixation, la Formule (6.6) doit être vérifiée pour la charge de cisaillement V Edh de la fixation ou de la cheville la plus h sollicitée donnant N Ed,re . Cette force est ensuite appliquée au calcul du renforcement supplémentaire de toutes les fixations.
(3) Si le renforcement supplémentaire n'est pas orienté dans la direction de la force de cisaillement, cela doit alors être pris en compte dans le calcul de la force de traction de calcul du renforcement pour maintenir l'équilibre dans le un modèle de bielles et tirants. (4) Pour les rails d'ancrage, le renforcement supplémentaire de toutes les chevilles doit être calculé pour une force V Ed qui correspond à la valeur la plus élevée de la force de cisaillement agissant sur la cheville la plus sollicitée et sur le boulon d'ancrage le plus sollicité.
Légende a) platine de base comprenant un boulon à tête b) rail d'ancrage
Figure 6.8 — Renforcement de surface destiné à reprendre les charges de cisaillement — Forces dans le renforcement
7 Vérification à l'état limite ultime 7.1 Généralités (1) L'Article 7 s'applique aux charges statiques. Les exigences relatives aux charges de fatigue et aux charges sismiques sont données aux Articles 8 et 9 respectivement. (2) Il faut démontrer que la Formule (4.1) est vérifiée pour toutes les directions de charge (traction, cisaillement, traction et cisaillement combinées) ainsi que pour tous les modes de rupture pour chaque combinaison de charges. (3) La vérification doit être effectuée pour la fixation ou le groupe de fixations considérés comme actifs pour la mode de rupture spécifique concernant les charges résultant des actions appliquées sur la fixation. (4) Cette section s'applique lorsque les forces sur les fixations ont été calculées selon la théorie de l'élasticité. (5) La distance au bord et l'entraxe ne doivent être spécifiés qu'avec des tolérances positives.
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(6) Les formules pour calculer les résistances caractéristiques pour les modes de rupture du béton sous des charges de traction et sous des charges de cisaillement en cas de rupture par effet de levier sont valables pour un entraxe entre fixations extérieures de groupes voisins ou une distance entre fixations isolées ou entre fixations isolées et fixations extérieures de groupes voisins de a s cr,N . Pour les charges de cisaillement en cas de rupture du bord du béton, a 3c1 est valable. (7) Les trous abandonnés remplis de mortier sans‐retrait d'une résistance au moins égale à celle du matériau et 40N/mm 2 peuvent être négligés dans le calcul. (8) Les vérifications données en 7.2 tiennent compte de toutes les directions de charge et de tous les modes de rupture. En variante, des méthodes de calcul simplifiées sont données dans l'Annexe G informative. (9) Lors du calcul de la surface d'un renforcement supplémentaire, la surface de toute armature sous‐ utilisée prévue pour d'autres fins dans l'élément peut être incluse à condition que l'armature en question satisfasse aux exigences détaillées dans le présent document.
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FprEN 1992‐4:2016 (E) 7.2 Boulons à tête et chevilles 7.2.1 Charge de traction 7.2.1.1 Vérifications requises Les vérifications du Tableau 7.1 s'appliquent. Les modes de rupture traités sont donnés sur la Figure 7.1.
Légende a) rupture de l'acier b) rupture par cône de béton c) rupture par extraction‐glissement d) rupture combinée du béton et par extraction‐glissement de fixations à scellement e) rupture par fendage du béton f) rupture par éclatement du béton
Figure 7.1 — Modes de rupture des boulons à tête et des chevilles sous une charge de traction 7.2.1.2 Mise au point du renforcement supplémentaire (1) Lorsque le calcul repose sur un renforcement supplémentaire, il n'est pas nécessaire de vérifier la rupture par cône de béton conformément au Tableau 7.1 et à 7.2.1.4, mais le renforcement supplémentaire doit être conçu conformément à 7.2.1.9 pour résister à la charge totale. (2) Le renforcement supplémentaire nécessaire pour reprendre les charges de traction doit être conforme aux exigences suivantes (voir aussi Figure 7.2).
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a) L'armature doit consister en des barres nervurées f yk 600N/mm 2 d'un diamètre ne dépassant pas 16 mm et ayant la forme d'étriers ou de boucles d'un diamètre de mandrin m conforme à l'EN 1992‐1‐1. b) Si le renforcement supplémentaire a été dimensionné pour la fixation la plus sollicitée, le même renforcement doit être prévu autour de toutes les fixations. c) Il convient que le renforcement supplémentaire soit placé symétriquement aussi près que possible des fixations afin de réduire le plus possible l'effet de l'excentricité associé à l'angle du cône de rupture. De préférence, il convient que le renforcement supplémentaire comprenne l'armature de surface. Seules les barres d'armature ayant une distance 0,75hef par rapport à la fixation peuvent être considérées comme efficaces. d) Seul un renforcement supplémentaire avec une profondeur d'ancrage dans le cône de rupture du béton de l 1 4 (ancrage avec courbure, crochets ou boucles) ou de l 1 10 (ancrage avec barres droites comportant ou non des barres transversales soudées) doit être considéré comme efficace. e) Le renforcement supplémentaire doit être ancré en dehors du cône de rupture supposé avec une profondeur d'ancrage l bd conforme à l'EN 1992‐1‐1 (voir Figure 7.2 a)). La rupture par cône de béton, supposant une profondeur d'ancrage qui correspond à l'extrémité du renforcement supplémentaire, doit être vérifiée à l'aide de la Formule (7.1) pour N Rk,c. Cette vérification n'est pas nécessaire si, dans les éléments structuraux renforcés, la traction dans la barre d'armature ancrée est transférée au renforcement de l'élément structural par un recouvrement adéquat. f)
Il convient de prévoir un renforcement de surface, comme illustré sur la Figure 7.2, conçu pour résister aux forces découlant du modèle de bielles et tirants supposé ainsi que des forces de fendage selon 7.2.1.7 (2)b).
a)
b)
Légende 1 renforcement supplémentaire 2 renforcement de surface
Figure 7.2 — a) Fixation avec renforcement supplémentaire pour reprendre les charges de traction ; b) Modèle de bielles et tirants correspondant — Exemple
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Tableau 7.1 — Vérifications requises pour les boulons à tête et chevilles sollicités en traction Mode de rupture
Fixation isolée
Groupe de fixations fixation la plus sollicitée
1
2
3
4
Rupture de l'acier de la fixation
NEd N Rd,s
Rupture par cône de béton
NEd N Rd,c
Rupture par extraction‐glissement de la fixation a
NEd N Rd,p
Rupture combinée du béton et par extraction‐glissement
NEd N Rd,p
N Rk,s γ Ms
NEdh N Rd,s
N Rk,s γ Ms
N Rk,c
NEdg N Rd,c
γ Mc
N Rk,p γ Mp
groupe
h NEd N Rd,p
N Rk,c γ Mc
N Rk,p γ Mp
N Rk,p
g NEd N Rd,p
γ Mp
N Rk,p γ Mp
b
5
6
Rupture par fendage du béton
NEd N Rd,sp
N Rk,sp
g NEd N Rd,sp
γ Msp
Rupture par N Rk,cb éclatement du béton c NEd N Rd,cb
NEdg N Rd,cb
γ Mc
7
8 a b c
Rupture de l'acier de l'armature
NEd,re N Rd,re
Rupture d'ancrage de l'armature
NEd,re N Rd,a
N Rk,re γ Ms,re
h NEd,re N Rd,re
N Rk,sp γ Msp
N Rk,cb γ Mc
N Rk,re γ Ms,re
h N Rd,a NEd,re
Non requis pour les fixations à scellement Non requis pour les fixations à tête et les chevilles mécaniques. Pour les cas nécessitant une vérification, voir 7.2.1.8 (1).
7.2.1.3 Rupture de l'acier de la fixation La résistance caractéristique N Rk,s d'une fixation en cas de rupture de l'acier est donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. La résistance caractéristique est fondée sur ƒ uk
7.2.1.4 Rupture par cône de béton (1) La résistance caractéristique d'une fixation, d'un groupe de fixations et des fixations sollicitées en traction dans un groupe, dans le cas de la rupture par cône de béton, doit être obtenue à partir de la Formule (7.1) 0 NRk,c N Rk,c
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Ac,N ψs,N ψre,N ψec,N ψM,N 0 Ac,N
(7.1)
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Les différents coefficients de la Formule (7.1) sont donnés ci‐après. (2) La résistance caractéristique d'une fixation isolée placée dans du béton et non influencée par des fixations adjacentes ou les bords de l'élément en béton peut être obtenue comme suit : 0 k1 fck hef1,5 NRk,c
(7.2)
avec k 1 = k cr,N pour le béton fissuré = k ucr,N pour le béton non fissuré k cr,N et k ucr,N sont donnés dans la Spécification technique de produit pertinente. NOTE Valeurs indicatives pour k cr,N et k ucr,N : k cr,N = 7,7 et k ucr,N = 11,0 pour les chevilles de fixation et k cr,N = 8,9 et k ucr,N = 12,7 pour les boulons à tête placés avant coulage.
(3) L'effet géométrique de l'entraxe et de la distance au bord sur la résistance caractéristique est pris 0 en compte par la valeur Ac,N / Ac,N où 0 Ac,N scr,N scr ,N
(7.3)
est la surface projetée de référence ; voir Figure 7.3. Ac,N
est la surface projetée réelle, limitée par les cônes de béton chevauchants des fixations adjacentes s s cr,N ainsi que par les bords de l'élément en béton c c cr,N . Un exemple de calcul de Ac,N est donné à la Figure 7.4. ccr,N est donnée dans la Spécification technique européenne de produit correspondante et scr,N = 2 ccr,N. NOTE
Pour les boulons à tête et les chevilles selon l'expérience actuelle, scr,N = 2 ccr,N = 3 hef .
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Légende 1 Cône de béton 0 Figure 7.3 — Cône de béton et surface de cône de béton Ac,N schématisés d'une fixation isolée
Légende
Ac,N c1 s1 0,5scr,N c2 s2 0,5scr,N si c1 et
c2 ccr,N
s1 et s s 2 cr,N
Lorsque la fixation est proche d'un bord seulement, il convient que la valeur de c1 (ou c2) parallèle au bord soit remplacée par 0,5 scr,N et que l'expression de Ac,N soit modifiée en conséquence.
Figure 7.4 — Surface réelle Ac,N du cône de béton schématisé pour un groupe de quatre fixations – Exemple (4) Le coefficient ψs,N tient compte de la perturbation de la répartition des contraintes dans le béton causée par la proximité d'un bord de l'élément en béton. Pour les fixations ayant plusieurs distances au bord (par exemple pour une fixation située dans un coin de l'élément en béton ou dans un élément étroit), la plus petite distance au bord c doit être insérée dans la Formule (7.4).
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ψs,N 0,7 0,3
c ccr,N
1
(7.4)
(5) Le coefficient d'écaillement de surface ψre,N s'applique lorsque hef < 100 mm et représente l'effet des armatures denses entre lesquelles la fixation est installée : ψre,N 0,5
Le coefficient
hef 1 200
ψre,N
(7.5)
peut être pris égal à 1,0 dans les cas suivants :
a) une armature (tout diamètre) existe à un espacement 150mm, ou b) une armature d'un diamètre de 10 mm ou moins existe à un espacement 100mm. Les conditions a) ou b) doivent être remplies pour les deux directions en cas d'armature dans les deux directions. 6) Le coefficient ψec,N tient compte de l'effet de groupe lorsque différentes charges de traction agissent sur les fixations individuelles d'un groupe. ec,N
1 1 2 e N / s cr,N
1
(7.6)
Lorsqu'il existe une excentricité dans deux directions, ψec,N doit être déterminé séparément pour chaque direction et le produit des deux coefficients doit être inséré dans la Formule (7.1). (7) Le coefficient ψM, N tient compte de l'effet d'une force de compression entre la platine de fixation et le béton en cas de moments de flexion avec ou sans force axiale. ψ M, N
= 1 pour les cas suivants : — fixations avec une distance au bord c 1, 5 hef ; — fixations avec c 1,5 hef soumises à un moment de flexion et à une force de traction avec C Ed / N Ed 0,8 où C Ed est la force de compression résultante entre la platine de fixation et le béton (valeur absolue) et N Ed est la force de traction résultante des fixations sollicitées ; ou — fixations avec z / hef 1,5 2
z 1 pour tous les autres cas. 1, 5 hef
(7.7)
En cas de flexion dans deux directions, z doit être déterminé pour l'action combinée des moments dans deux directions et de la force axiale. (8) Dans le cas de fixations avec au moins trois distances au bord inférieures à ccr,N (voir Figure 7.5) depuis les fixations, le calcul conformément à la Formule (7.1) conduit à des résultats prudents. Des résultats plus précis sont obtenus si, dans le cas de fixations isolées, la valeur hef est remplacée par
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hef
c max h ccr,N ef
(7.8)
ou, dans le cas de groupes, la valeur hef est remplacée par cmax
hef max
ccr,N
hef ;
smax hef scr,N
(7.9)
où cmax
est la distance maximale du centre d'une fixation au bord de l'élément en béton ccr,N
smax
s2 s cr,N pour les applications comportant trois bords (voir Figure 7.5 a)) ;
est l'entraxe maximal de centre à centre des fixations scr,N (voir Figure 7.5 b)). Les fixations sans espace annulaire lorsque trois fixations dans une rangée proche d'un bord sont autorisées, smax est la distance maximale de centre à centre des fixations extérieures 2s cr,N .
a)
b)
Légende a) c ; c ; c c 1 2,1 2,2 cr,N b)
c1,1 ; c1,2 ; c2,1 ; c2,2 c cr,N et c cr,N peuvent être utilisées — Figure 7.5 — Fixations dans des éléments en béton où hef , scr,N Exemples
La valeur hef est insérée dans la Formule (7.2). Dans les Formules (7.3), (7.4), (7.6) et pour la et c cr,N , définies comme : détermination de Ac,N conformément à la Figure 7.4, les valeurs scr,N 2c cr,N s cr,N scr,N
hef hef
sont insérées respectivement pour scr,N et ccr,N. NOTE
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Un exemple de calcul de hef est donné à la Figure 7.6.
(7.10)
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Légende c1 = 110 mm c2 = 100 mm c3 = 120 mm = cmax c4 = 80 mm s = 210 mm hef = 200 mm hef max120/1,5;210/3 80mm
Figure 7.6 — Illustration du calcul de hef pour une fixation double influencée par 4 bords 7.2.1.5 Rupture avec extraction‐glissement de la fixation La résistance caractéristique N Rk,p de chevilles mécaniques et de boulons à tête en cas de rupture par extraction‐glissement est donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. NOTE Pour les boulons à tête, la résistance caractéristique N Rk,p est limitée par la pression du béton sous la tête du boulon conformément à la Formule (7.11) :
NRk,p k2 Ah fck
(7.11)
où Ah est la surface portante de la charge de la tête du boulon
π
dh2 d a2 pour les têtes de forme circulaire 4
(7.12)
k 2 = 7,5 pour fixations dans du béton fissuré
55
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= 10,5 pour fixations dans du béton non fissuré Dans la Formule (7.12) il convient que d h ne soit pas supérieur à 6 t h + d .
7.2.1.6 Rupture combinée du béton et par extraction‐glissement dans le cas de fixations à scellement (1) La résistance caractéristique d'une fixation, d'un groupe de fixations et des fixations sollicitées en traction dans un groupe, en cas de rupture combinée du béton et par extraction‐glissement, doit être obtenue à partir de la Formule (7.13).
A 0 N Rk,p N Rk,p p,N ψ ψ ψ ψ Ap,0 N g,Np s,Np re,N ec,Np
(7.13)
Les différents coefficients de la Formule (7.13) sont donnés ci‐après. 0
(2) La résistance caractéristique d'une cheville à scellement isolée N Rk,p non influencée par des fixations à scellement adjacentes ou par les bords de l'élément en béton est calculée comme suit : 0 ψsus τRk π d hef N Rk,p
(7.14)
où 0
ψsus 1 for αsus ψsus
(7.14a) 0
ψsus ψsus 1 αsus for αsus ψsus
(7.14b)
0
ψsus est le coefficient dépendant du produit, qui tient compte de l'influence d'une charge soutenue
sur la contrainte d'adhérence devant être prise dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. est le rapport entre la valeur des actions soutenues (comprenant les actions permanentes et la composante permanente des actions variables) et valeur des actions totales, toutes considérées à l'état limite ultime (ELU) α s u s
τ Rk
=
τ Rk,cr
=
τ Rk,ucr
τ Rk,cr
NOTE 1
et
pour du béton fissuré pour du béton non fissuré
τ Rk,ucr
sont donnés dans la Spécification technique européenne de produit pertinente
Il est possible que les valeurs τ Rk,cr et τ Rk,ucr dépendent de la classe de résistance du béton.
Lorsqu'aucune valeur n'est donnée dans la Spécification technique européenne du produit, il convient 0 0 0,6 . La valeur ψsus 0,6 se rapporte à la charge de traction soutenue d'utiliser une valeur ψsus présente au cours d'une durée de vie prévue de 50 ans et pendant au moins 10 ans à une température du béton de 43 °C dans la zone des fixations. Pour les fixations avec une température à long terme différente de 43 °C, différentes valeurs s'appliqueront et il convient que ces valeurs soient obtenues par
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des essais et évaluations appropriés. En général, pour une température inférieure à 43 °C à l'intérieur 0 du béton, le coefficient ψsus sera supérieur à 0,6. NOTE 2 Il convient que le rapport α sus soit déterminé par le concepteur de la fixation. Des recommandations peuvent être fournies dans des documents nationaux.
(3) L'effet géométrique de l'entraxe et de la distance au bord sur la résistance caractéristique est pris 0 en compte par la valeur Ap,N / Ap,N , où 0 p,N
scr,Np scr,Np surface d'influence d'adhérence de référence d'une fixation individuelle
Ap,N est la surface d'influence d'adhérence réelle, limitée par les surfaces chevauchantes des fixations adjacentes s s cr,Np ainsi que par les bords de l'élément en béton c c cr,Np . 0,5
scr,Np 7,3d ψsusτRk 3h ef τ Rk
est la valeur
τ Rk,ucr
(7.15)
pour du béton C20/25 non fissuré
ccr,Np scr,Np /2
(7.16)
0 0 Ap,N NOTE et Ap,N sont calculées de la même manière que la surface projetée de référence Ac,N et que la surface projetée réelle Ac,N en cas de rupture par cône de béton (Figures 7.3 et 7.4). Toutefois, les valeurs scr,N et ccr,N sont respectivement remplacées par les valeurs scr,Np et ccr,Np. La valeur scr,Np, calculée conformément à la Formule (7.15), est valable pour du béton fissuré et non fissuré.
(4) Le coefficient ψg,Np tient compte d'un effet de groupe pour les fixations à scellement rapprochées. 0,5
s 0 ψg,Np ψg,Np ψ0 1 1 scr,Np g,Np
(7.17)
où 1,5
0 ψg,Np n
τRk,c
τ n 1 Rk 1 τRk,c
k 3 hef f ck π d
(7.18)
(7.19)
k 3 = 7,7 pour du béton fissuré = 11,0 pour du béton non fissuré En cas d'espacement inégal, il convient d'utiliser la valeur moyenne de l'écartement dans la Formule (7.17). (5) Le coefficient ψs,Np tient compte de la perturbation de la répartition des contraintes dans le béton causée par la proximité d'un bord de l'élément en béton. Pour les fixations ayant plusieurs distances au
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bord (par exemple pour une fixation située dans un coin de l'élément en béton ou dans un élément étroit), la plus petite distance au bord c doit être insérée dans la Formule (7.20). c 1 ccr,Np
ψs,Np 0,7 0,3
(6) Pour le coefficient d'écaillement de surface s'appliquent.
(7.20) ψre,N
, les dispositions correspondantes de 7.2.1.4(5)
(7) Le coefficient ψec,Np tient compte de l'effet de groupe lorsque différentes charges de traction agissent sur les fixations individuelles d'un groupe. ψec,Np
1 1 1 2 eN / scr,Np
(7.21)
Lorsqu'il existe une excentricité dans deux directions, ψec,Np doit être déterminé séparément pour chaque direction et le produit des deux coefficients doit être inséré dans la Formule (7.13). (8) Dans le cas de fixations avec au moins trois distances au bord inférieures à ccr,N (voir Figure 7.5) depuis la fixation, le calcul conformément à la Formule (7.13) conduit à des résultats prudents. Des résultats plus précis sont obtenus si hef est remplacé par hef , qui est déterminé selon la Formule (7.8) ou (7.9) en remplaçant ccr,N par ccr,Np et scr,N par scr,Np. La valeur hef est insérée dans les Formules (7.14) et (7.19). La valeur scr,Np est calculée selon la Formule (7.15) en remplaçant hef par hef .
et ccr,Np 0,5 scr,Np sont utilisées pour déterminer Les valeurs scr,Np (7.20) et (7.21).
0 p,N
et Ap,N dans les Formules (7.17),
7.2.1.7 Rupture par fendage du béton (1) Pour éviter la rupture par fendage du béton au cours de l'installation (par exemple lors de l'application du couple de serrage sur une fixation), respecter les valeurs minimales des distances au bord cmin, l'entraxe smin , l'épaisseur de l'élément en béton hmin ainsi que les exigences concernant l'armature données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. (2) La rupture par fendage du béton due à la charge doit être prise en compte conformément aux règles suivantes. a) La distance au bord caractéristique en cas de fendage sous charge, ccr,sp, est donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. L'entraxe caractéristique est défini comme scr,sp = 2 ccr,sp. b) Aucune vérification n'est nécessaire si l'une au moins des conditions suivantes est remplie : 1) La distance au bord dans toutes les directions est c 1,0 ccr,sp pour les fixations isolées et c 1,2 ccr,sp pour les groupes de fixations et l'épaisseur de l'élément est h hmin dans les deux cas, avec hmin correspondant à ccr,sp.
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2) Les résistances caractéristiques pour la rupture par cône de béton et la rupture par extraction‐ glissement (boulons à tête et chevilles mécaniques) ou pour la rupture combinée du béton et par extraction‐glissement (fixations à scellement) sont calculées pour du béton fissuré et l'armature résiste aux forces de fendage et limite la largeur des fissures à w k 0,3mm . NOTE En l'absence d'informations plus précises, la section transversale de l'armature, aux forces de fendage, peut être déterminée comme suit :
As,re k 4 f / γ Ed N
y k,re
s,re , pour résister
(7.22)
Ms ,re
où k 4
= 2,0 chevilles à expansion à déformation contrôlée = 1,5 chevilles à expansion à couple contrôlé et chevilles à scellement et expansion = 1,0 chevilles à verrouillage de forme et vis à béton = 0,5 chevilles à scellement, boulons à tête
N Ed
est la somme des forces de traction de calcul des fixations sollicitées en traction pour la valeur de calcul des actions
ƒ yk,re
est la résistance élastique nominale de l'acier de l'armature 600 N / mm 2 . Il est recommandé que l'armature soit placée symétriquement et près de la fixation ou de chaque fixation s'il s'agit d'un groupe de fixations. c) Si la condition b) 1) ou b) 2) n'est pas remplie, il est nécessaire de calculer la résistance caractéristique d'une cheville ou d'un groupe de chevilles en cas de rupture par fendage du béton conformément à la Formule (7.23). 0 N Rk,sp N Rk,sp
Ac,N ψ s,N ψre,N ψec,N ψh,sp 0 Ac,N
(7.23)
où est donné dans la Spécification technique européenne de produit pertinente
0 N Rk,sp
Ac,N,
0 Ac,N ,
ψs,N ψre,N ψec,N
,
selon 7.2.1.4 ; toutefois, les valeurs ccr,N et scr,N doivent être respectivement remplacées par ccr,sp et scr,sp qui correspondent à l'épaisseur minimale hmin de l'élément. tient compte de l'influence de l'épaisseur effective h de l'élément en béton sur la résistance au fendage (voir Formule (7.24))
ψh,sp 2/3
ψh,sp
,
h hmin
h 1,5c 2/3 1 max 1; ef 2 h min
(7.24)
d) Si la Spécification technique européenne de produit pertinente donne ccr,sp pour différentes épaisseurs minimales hmin de l'élément en béton, l'épaisseur minimale de l'élément en béton correspondant à ccr,sp utilisée dans la Formule (7.23) doit être insérée dans la Formule (7.24).
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NOTE
0 Si N Rk,sp n'est pas disponible dans la Spécification technique européenne de produit pertinente, cette
0 0 valeur peut être calculée de façon prudente comme NRk,sp minNRk,p , N Rk,c , avec N Rk,p selon 7.2.1.5 dans le cas 0 de chevilles mécaniques et de boulons placés avant coulage ou elle peut être remplacée par N Rk,p selon 7.2.1.6
0 dans le cas de chevilles à scellement. N Rk,c est calculé selon la Formule (7.2).
7.2.1.8 Rupture par éclatement du béton (1) La vérification de rupture par éclatement du béton est nécessaire en cas de boulons à tête et de chevilles mécaniques à verrouillage de forme agissant comme des boulons à tête si la distance au bord est c 0,5 hef . Chaque bord doit être considéré individuellement. La résistance caractéristique en cas de rupture par éclatement du béton est calculée de la manière suivante : 0 NRk,cb N Rk,cb
Ac,Nb ψs,Nb ψg,Nb ψec,Nb 0 Ac,Nb
(7.25)
Pour les groupes de fixations perpendiculaires au bord, la vérification n'est nécessaire que pour les éléments les plus proches du bord. Les différents coefficients de la Formule (7.25) sont donnés ci‐après. (2) La résistance caractéristique d'une fixation isolée, non influencée par des fixations adjacentes ou par d'autres bords, est obtenue à l'aide de la Formule (7.26) : 0 k5 c1 Ah fck NRk,cb
(7.26)
où k 5
= 8,7 pour du béton fissuré ; = 12,2 pour du béton non fissuré.
Ah
tel que défini dans la Formule (7.12) ou donné dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. (3) L'effet géométrique de l'entraxe et de la distance au bord sur la résistance caractéristique est pris 0 en compte par la valeur Ac,Nb Ac,Nb . où 0 Ac,Nb
est la surface projetée de référence pour une fixation individuelle ayant une distance au bord c1, voir Figure 7.7 2
4c1
Ac,Nb
est la surface projetée réelle, limitée par les fragments de béton éclatés chevauchants des fixations adjacentes s 4 c1 ainsi que par la proximité des bords de l'élément en béton
c2 2 c1 ou l'épaisseur de l'élément en béton. Des exemples de calcul de Ac,Nb sont donnés dans la Figure 7.8.
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(7.27)
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0 Figure 7.7 — Fragment de béton éclaté et surface Ac,Nb schématisés d'une fixation individuelle dans le cas d'une rupture par éclatement du béton
Légende
a)
Ac,Nb 4c1 ( c2 s2 2 c1)
c2 2c1 s2 4c1
b)
Ac,Nb (2c1 f )(4c1 s2 )
f 2c1 s2 4c1
Figure 7.8 — Exemples des surfaces réelles Ac,Nb des fragments de béton éclaté schématisés pour différentes dispositions des fixations dans le cas de ruptures par éclatement du béton
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(4) Le coefficient ψs,Nb tient compte de la perturbation de la répartition répartition des contraintes dans dans le béton causée par la proximité d'un coin de l'élément en béton (voir Figure 7.8 a)). Pour les fixations ayant plusieurs distances au bord (par exemple pour une fixation située dans un élément de béton étroit), la plus petite distance au bord dans la direction 2, c2, doit être insérée dans la Formule (7.28). ψs,Nb 0 , 7 0 , 3
c2 1 2c1
(7.28)
(5) Le coefficient ψg,Nb prend en compte l'effet de groupe d'un certain nombre de fixations n dans une rangée parallèle au bord.
ψg,Nb n 1 n
s2 1 4 c1
(7.29)
avec s2 4c1
(6) Le coefficient ψ ec,Nb tient compte de l'effet de groupe lorsque différentes charges agissent sur les fixations individuelles d'un groupe. ψec,Nb
1
1 2 eN / 4c1
(7.30)
7.2.1.9 Rupture du renforcement supplémentaire renforcement supplémentaire 7.2.1.9.1Rupture 7.2.1.9.1 Rupture de l'acier La résistance caractéristique du renforcement supplémentaire N Rk,re Rk,re d'une fixation est : nre
NRk,re As,re,i f ykyk, re
(7.31)
i 1
où f yk,re 600N/mm2
nre
est le nombre de barres du renforcement supplémentaire actives pour une fixation
7.2.1.9.2Rupture 7.2.1.9.2 Rupture de l'ancrage La résistance de calcul N Rd,a Rd,a du renforcement supplémentaire prévu pour une fixation associée à la rupture de l'ancrage dans le cône de béton est : nre
NRd,a N R0 d,a,i i 1
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(7.32)
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où NR0d,a
l 1 π f bd α1 α2
As,re f yk,re
1 γ Ms,re
(7.33)
l 1
est la profondeur d'ancrage dans le fragment de béton éclaté (voir Figure 7.2) ; l 1 doit être supérieure à la profondeur d'ancrage minimale donnée en 7.2.1.2 (2)d) ;
f bd bd
est la contrainte d'adhérence de calcul conformément à l'EN 1992‐1‐1:2004, 8.4.2
α1 , α 2
sont les coefficients d'influence conformément à l'EN 1992‐1‐1:2004, 8.4.4
7.2.2 Charge de cisaillement 7.2.2.1 Vérifications requises Les vérifications du Tableau 7.2 s'appliquent. Les modes de rupture traités sont donnés sur la Figure 7.9 :
a)
b)
c)
d)
Légende a) rupture de l'acier sans bras de levier b) rupture de l'acier avec bras de levier c) rupture du béton par effet de levier d) rupture du bord du béton
Figure 7.9 — Modes de rupture des boulons à tête et des et des chevilles sous une charge de cisaillement
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Tableau 7.2 — Vérifications requises pour les boulons à tête et chevilles et chevilles sollicités en cisaillement Mode de rupture
Fixation isolée
Groupe de fixations fixation la plus sollicitée
1 Rupture de l'acier V Rk,s de la fixation sans VEd V Rd,s γ Ms bras de levier
VEhd V Rd,s
2 Rupture de l'acier V Rk,s,M de la fixation avec VEd V Rd,s,M γ Ms bras de levier
VEhd V Rd,s,M
groupe
V Rk,s γ Ms
V Rk,s,M γ Ms
3 Rupture du béton V Rk,cp V V par effet de effet de levier Ed Rd,cp
V V Rd,cp
4 Rupture du bord du V VEd V Rd,c Rk,c béton
VEgd V Rd,c
g Ed
γ Mc
γ Mc
5 Rupture de l'acier N Rk,re du renforcement NEd,re N Rd,re γ Ms,re supplémentaireb 6 Rupture d'ancrage N Ed,re N R d,a du renforcement supplémentaireb
NEhd,re N Rd,re
V Rk,cp
a
γ Mc
V Rk,c γ Mc
N Rk,re γ Ms,re
NEhd,re N Rd,a
Exception, voir 7.2.2.4 (4). b La force de traction agissant sur le renforcement supplémentaire est calculée à partir de V Ed selon la Formule (6.6). a
7.2.2.2 Mise au point du point du renforcement supplémentaire renforcement supplémentaire (1) Lorsque le calcul repose sur un renforcement renforcement supplémentaire, il n'est pas nécessaire nécessaire de vérifier la rupture du bord du béton conformément au Tableau 7.2 et à 7.2.2.5, mais le renforcement supplémentaire doit être conçu conformément à 7.2.2.6 pour résister à la charge totale. Le renforcement supplémentaire peut avoir la forme d'un renforcement de surface (voir Figure 7.10 a)) ou la forme d'étriers ou de boucles (voir Figure 7.10 b) et c)). (2) e renforcement supplémentaire doit être ancré ancré en dehors du fragment de rupture supposé supposé avec une profondeur d'ancrage l bd bd conforme à l'EN 1992‐1‐1. Dans les éléments renforcés, la traction dans la barre d'armature ancrée doit être transférée au renforcement de l'élément par un recouvrement adéquat. Autrement, le transfert de la charge, du renforcement supplémentaire à l'élément structural, doit être vérifié par un modèle approprié, appro prié, par exemple un modèle de bielles et tirants. (3) Si la force de cisaillement est reprise par un renforcement conformément à la Figure 7.10 a), les barres ne doivent être considérées comme actives que si les exigences suivantes sont satisfaites. a) Si le renforcement supplémentaire a été dimensionné pour la fixation la plus sollicitée, le même renforcement doit être prévu autour de toutes les fixations considérées comme actives pour la rupture du bord du béton.
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b) Le renforcement est composé de barres nervurées avec f yk 600N/mm2 et le diamètre n'est pas supérieur à 16 mm. Le diamètre de mandrin, m , est conforme à l'EN 1992‐1‐1. c) Les barres sont situées à une distance de 0,75c1 due la fixation. d) La profondeur d'ancrage l 1 dans le fragment de béton éclaté est d'au moins l 1 10 pour les barres droites comportant ou non des barres transversales soudées et d'au moins min l 1 4 pour les barres avec crochet, courbure ou boucle. e) Il convient que le fragment de béton éclaté doit identique à celui utilisé pour calculer la résistance en cas de rupture du bord du béton (voir 6.2.2.2 et 7.2.2.5). f) Un renforcement le long du bord de l'élément en béton est prévu et conçu pour les forces conformément à un modèle de bielles et tirants approprié. Pour simplifier, un angle de 45° pour les étrésillons de compression peut être appliqué.
a)
b)
c)
Légende a) renforcement de surface pour reprendre les charges de cisaillement avec un modèle de bielles et tirants simplifié pour calculer le renforcement de bord b) renforcement supplémentaire sous forme d'étriers c) renforcement supplémentaire sous forme de boucles
Figure 7.10 — Renforcement destiné à reprendre les charges de cisaillement agissant sur une fixation (4) Si les forces de cisaillement sont reprises par un renforcement supplémentaire sous forme d'étriers ou de boucles (voir Figure 7.10 b) et c)), celui‐ci doit entourer la tige de la fixation et être au contact de celle‐ci et il doit être placé aussi près que possible de la platine de fixation, parce que le transfert des charges est supposé se faire directement de la fixation au renforcement supplémentaire et que, par conséquent, aucune vérification de la profondeur d'ancrage dans le fragment de béton éclaté n'est nécessaire.
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7.2.2.3 Rupture de l'acier de la fixation 7.2.2.3.1Rupture de l'acier 0 (1) La résistance caractéristique V Rk,s d'une fixation isolée en cas de rupture de l'acier est donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
NOTE Pour une fixation isolée en acier au carbone sans manchon dans la section cisaillée (tige filetée) et sans 0 réduction significative de la section transversale sur toute sa longueur, V Rk,s peut être calculée comme suit : 0 VRk,s k6 As fuk
(7.34)
avec
k 6
= 0,6 pour f uk 500N/mm2 = 0,5 pour 500 N / mm2 f uk 1 000 N / mm2
Pour les fixations ayant un rapport hef / d 5 et une classe de résistance à la compression du béton 0 C20/25, il convient de multiplier la résistance caractéristique V Rk,s par un coefficient de 0,8. (2) La résistance caractéristique V Rk,s d'une fixation, en tenant compte de la ductilité de la fixation dans un groupe et en incluant une éventuelle couche de mortier d'une épaisseur t grout d /2 , est obtenue comme suit : 0 VRk,s k7 V Rk,s
(7.35)
où pour les fixations isolées, k 7 = 1 ; pour les fixations dans un groupe, k 7 est donné dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. NOTE Pour les fixations dans un groupe, on peut supposer que le coefficient k 7 pour un acier ductile est égal à 1 ; pour un acier avec un allongement à la rupture A5 8% , on peut utiliser une valeur de k 7 = 0,8.
(3) Si les conditions données en 6.2.2.3 (2) sont remplies, la résistance caractéristique V Rk,s d'une fixation dans du béton non fissuré est obtenue comme suit : 0 VRk,s 1 0,01 tgrout k7 VRk,s
(7.36)
7.2.2.3.2Charge de cisaillement avec bras de levier La résistance caractéristique V Rk,s,M en cas de rupture de l'acier doit être obtenue à partir de la Formule (7.37). V Rk,s,M
66
α M M Rk,s
l a
(7.37)
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avec α M , l a voir 6.2.2.3 (3) 0 MRk,s MRk,s 1 NEd / NRd,s
(7.38)
N Rd,s N Rk,s / γ Ms
La résistance caractéristique sous charge de traction en cas de rupture de l'acier N Rk,s, le coefficient 0 partiel γ Ms et la résistance à la flexion caractéristique d'une fixation isolée M Rk,s sont donnés dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. La Formule (7.38) ne peut être utilisée que pour la charge de traction N Ed ; lorsque N Ed est une charge de compression, il convient que la fixation soit conçue comme un élément en acier conforme à l'EN 1993-1‐8.
7.2.2.4 Rupture du béton par effet de levier (1) Il peut y avoir rupture des ancrages en raison d'une rupture du béton par effet de levier du côté opposé à la direction de la charge. Une rupture par extraction‐glissement peut également se produire à cause d'une force de traction introduite dans les fixations par la charge de traction. Pour des raisons de simplification, cet effet n'est pas vérifié de manière explicite, mais il est pris en compte de manière implicite lors de la vérification d'une rupture du béton par effet de levier, le cas échéant. NOTE La force de traction est engendrée par l'excentricité entre la charge appliquée et la résultante de la résistance dans le béton.
(2) La résistance caractéristique correspondante V Rk,cp peut être calculée pour des ancrages avec des boulons à tête ou des chevilles mécaniques, de la manière suivante : — pour les ancrages sans renforcement supplémentaire
VRk,cp k8 N Rk,c
(7.39a)
— pour les ancrages avec renforcement supplémentaire
VRk,cp 0,75 k8 N Rk,c
(7.39b)
où k 8
est un coefficient devant être pris dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
N Rk,c est déterminée conformément à 7.2.1.4 pour une fixation isolée ou pour tous les éléments de fixation d'un groupe subissant un cisaillement. (3) La résistance caractéristique V Rk,cp doit être calculée pour des ancrages avec des fixations à scellement de la manière suivante : — pour les ancrages sans renforcement supplémentaire
VRk,cp k8 minNRk,c ; NRk,p
(7.39c)
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— pour les ancrages avec renforcement supplémentaire
VRk,cp 0,75 k8 minNRk,c ; NRk,p
(7.39d)
où N Rk,p est déterminée conformément à 7.2.1.6 pour une fixation isolée ou pour tous les éléments de fixation d'un groupe subissant un cisaillement. (4) Pour les groupes d'éléments de fixation dans lesquels des forces de cisaillement (ou des composantes de celles‐ci) agissent sur les fixations individuelles dans des directions opposées (par exemple chevilles chargées principalement par un moment de torsion), il convient de vérifier la cheville la plus défavorable. Lors du calcul des surfaces Ac,N et Ap,N, il est nécessaire de supposer qu'il existe un bord virtuel (c = 0,5s) dans la direction de la (des) fixation(s) suivante(s) (voir Figure 7.11).
Légende a) groupe de quatre chevilles loin des bords b) groupe de deux chevilles situées dans un coin
Figure 7.11 — Calcul de la surface Ac,N pour rupture par effet de levier pour des chevilles de groupe sur lesquelles une charge de cisaillement (ou des composantes de celles‐ci) sur les chevilles agit dans des directions opposées, en supposant scr,N = 3hef 7.2.2.5 Rupture du bord du béton (1) Pour les platines de base encastrées avec une distance au bord dans la direction de la charge de cisaillement c max 10hef ;60d , les dispositions ne sont valables que si l'épaisseur t de la plaque de base en contact avec le béton est inférieure à 0,25 hef . Pour les fixations sur lesquelles la charge de cisaillement agit avec bras de levier, les dispositions ne sont valides que si c max 10hef ;60d . NOTE En cas de fixations situées près d'un bord et soumises à une charge avec bras de levier, l'effet d'un moment de renversement sur la résistance du bord du béton n'est pas pris en compte dans les dispositions suivantes.
(2) Seules les fixations les plus proches du bord sont utilisées pour la vérification de rupture du bord du béton (voir Figure 7.12). Pour la répartition de la charge, voir 6.2.2.2. (3) Pour les fixations comportant plusieurs bords (voir Figure 7.12), la vérification doit être effectuée pour tous les bords.
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Il convient que l'entraxe minimal entre les fixations d'un groupe soit s min 4d nom .
Légende VE1 V Ed cos α VE2 V Ed sin α a) b) c) ●
○
action appliquée vérification du bord gauche vérification du bord inférieur fixation en a) ; fixation chargée en b) et c) fixation non chargée en b) et c)
Figure 7.12 — Vérification pour un groupe de quatre fixations avec espace annulaire dans un coin – Exemple (4) La résistance caractéristique V Rk,c d'une fixation ou d'un groupe de fixations chargé en direction du bord est : 0 VRk,c V Rk,c
Ac,V ψs,V ψh,V ψ ec,V ψα ,V ψre,V 0 Ac,V
(7.40)
Les différents coefficients de la Formule (7.40) sont donnés ci‐après. (5) La valeur initiale de la résistance caractéristique d'une fixation chargée perpendiculairement au bord est calculée comme suit : 0 α k9 dnom lfβ fck c11,5 VRk,c
(7.41)
avec k 9
= 1,7 pour du béton fissuré
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= 2,4 pour du béton non fissuré 0,5
l α 0,1 f c1
(7.42) 0,2
d β 0,1 nom c1
l f
(7.43)
= hef dans le cas d'un diamètre uniforme de la tige du boulon à tête et d'un diamètre uniforme de la cheville de fixation 12d nom
en cas de d nom 24mm
max 8 d nom ;300mm
en cas de d nom 24mm Les valeurs d nom et l f sont données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. 0 (6) Le rapport Ac,V Ac,V tient compte de l'effet géométrique de l'entraxe ainsi que d'autres distances au bord et de l'effet de l'épaisseur de l'élément en béton sur la résistance caractéristique. 0 Ac,V
est la surface projetée de référence ; voir Figure 7.13. 4,5 c 12
(7.44)
Ac,V est la surface du fragment de béton éclaté schématisé, limitée par les cônes de béton chevauchants des fixations adjacentes s 3c1 ainsi que par les bords parallèles à la direction supposée de la charge c2 1,5 c1 et l'épaisseur de l'élément en béton h 1,5 c1 . Des exemples de calcul de Ac,V sont donnés dans la Figure 7.14.
0 Figure 7.13 — Fragment de béton éclaté schématisé et surface Ac,V pour une fixation isolée
70
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Ac ,V 1,5c1 (1,5c1 c2 )
Ac ,V (2 1, 5c1 s2 ) h
h 1,5 c1
h 1, 5 c1
c2 1,5 c1
s2 3 c 1
a) cheville isolée dans un coin
b) groupe de fixations sur un bord dans un élément en béton mince
Figure 7.14 — Exemples de surfaces projetées réelles Ac,V des fragments de béton éclatés schématisés pour différentes dispositions de fixations sous une charge de cisaillement La résistance calculée conformément à la Formule (7.40) peut être imprudente pour une rupture du bord du béton dans les cas où les ancrages comprenant deux fixations sont soumis à une torsion induisant un cisaillement dans des directions opposées dans les fixations en raison du chevauchement des fragments de béton éclatés. Si le rapport entre la résistance à l'éclatement du bord du béton (bord vérifié) et la résistance à l'éclatement du béton de la deuxième fixation (rupture du bord ou par effet de levier) est supérieur à 0,7 et s2 scrit , il convient de multiplier V Rk,c obtenu selon la Formule (7.40) par un coefficient de 0,8 supposé prudent. Dans la présente norme, scrit est défini comme suite : — scrit = 1,5hef + 1,5c1, si la deuxième fixation est régie par une rupture par effet de levier ; — scrit = 1,5c1, si la deuxième fixation est régie par une rupture du bord du béton par rapport à un deuxième bord (perpendiculaire au bord vérifié). (7) Le coefficient ψs ,V tient compte de la perturbation de la répartition des contraintes dans le béton causée par d'autres bords de l'élément en béton sur la résistance au cisaillement. Pour les fixations comportant deux bords parallèles à la direction de l'effort (par exemple dans un élément en béton étroit), la plus petite valeur de ces distances au bord doit être utilisée pour c2 dans la Formule (7.45). ψs,V 0,7 0,3
c2 1 1,5 c1
(8) Le coefficient
ψh,V
(7.45)
tient compte du fait que la résistance du bord du béton ne décroît pas
0 proportionnellement à l'épaisseur de l'élément en béton comme le suppose le rapport Ac,V Ac,V (Figure 7.14 b)). 0,5
1,5c1 ψh,V 1 h
(7.46)
71
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(9) Le coefficient ψec,V tient compte d'un effet de groupe lorsque différentes charges de cisaillement agissent sur les fixations individuelles d'un groupe (voir Figure 7.15). ψec,V
1 1 2 eV / 3c1
1
(7.47)
où eV est l'excentricité de la charge de cisaillement résultante agissant sur les fixations par rapport au centre de gravité des fixations subissant un cisaillement
Figure 7.15 — Résolution de composantes de cisaillement inégales en une résultante de charge de cisaillement excentrée – Exemple (10) Le coefficient ψα ,V tient compte de l'influence d'une charge de cisaillement inclinée par rapport au bord considéré, sur la résistance du bord du béton. ψα ,V
1 1 2 cos αV 0,5 sin α V 2
(7.48)
où α V
(11)
est l'angle entre la charge de cisaillement de calcul V Ed (fixation isolée) ou V Edg (groupe de fixations) et une ligne perpendiculaire au bord vérifié, 0 α V 90 , voir Figure 7.12. Le coefficient
ψre,V
tient compte de l'effet du renforcement situé sur le bord.
fixation dans du béton fissuré sans renforcement sur le bord ni étriers dans du béton fissuré et non fissuré ψre,V 1,0
fixation dans du béton fissuré avec renforcement du bord (voir Figure 7.10) et étriers peu espacés ou treillis métallique d'espacement a 100mm et a 2 c1 . ψre,V 1, 4
72
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Un coefficient ψre,V 1 pour les applications dans du béton fissuré ne doit être utilisé que si la profondeur d'ancrage hef de la fixation est égale à au moins 2,5 fois l'enrobage du renforcement du bord. (12) Pour les fixations dans un élément en béton étroit et mince avec c2, max 1,5 c1 et h 1,5 c1 (voir Figure 7.16), le calcul conformément à la Formule (7.40) conduit à des résultats prudents. Des résultats plus précis sont obtenus si c1 est remplacé par : c2,max
h en cas de fixations isolées 1,5 1,5
c1 max
;
(7.49)
ou c2,max
h s2,max ; en cas de groupes de fixations 1,5 1,5 3
c1 max
;
(7.50)
où c2,max est la plus grande des deux distances par rapport au bord parallèlement à la direction de la charge ; et s2,max
est l'entraxe maximal dans la direction 2 entre des fixations d'un groupe.
La valeur de c1 au lieu de c1 est utilisée dans les Formules (7.41) à (7.47) ainsi que dans la 0 détermination des surfaces Ac,V et Ac,V conformément aux Figures 7.13 et 7.14.
73
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a) max c2,1 ; c2,2 1,5 c1 et h 1,5 c1
b) s = 100 mm, c1 = 200 mm, h 120 mm 1,5 200 mm , c 2,1 150 mm 1,5 200 mm , c 2,2 100 mm 1,5 200 mm , c1 = max {150/1,5; 120/1,5; 100/3} = 100 mm
Figure 7.16 —Fixations dans des éléments étroits et minces où la valeur c 1 peut être utilisée 7.2.2.6 Rupture du renforcement supplémentaire 7.2.2.6.1Généralités Lorsque le renforcement supplémentaire est constitué d'un renforcement de surface (voir Figure 7.10 a)) associé à des boucles en contact avec la fixation (voir Figures 7.10 b) et and c)), leurs résistances ne doivent pas être ajoutées à moins de prendre en compte la compatibilité de déformations des divers modes de rupture (rupture de l'acier et de l'ancrage) des deux types de renforcements.
7.2.2.6.2Rupture de l'acier La résistance caractéristique d'une fixation dans le cas de la rupture de l'acier du renforcement supplémentaire peut être calculée conformément à la Formule (7.51). nre
NRk,re k10 As,re,i fyk,re i 1
où nre
est le nombre de barres du renforcement supplémentaire actives pour une fixation
k 10
est le coefficient d'efficacité = 1,0 renforcement de surface conformément à la Figure 7.10 a)
74
(7.51)
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= 0,5 renforcement supplémentaire sous la forme d'étriers ou de boucles entourant la fixation (voir Figure 7.10 b) et c)) f yk,re 600N/mm2 NOTE Lorsque le contact entre le renforcement supplémentaire sous forme d'étriers ou de boucles et la tige du boulon ainsi que la position de ce renforcement par rapport à la surface du béton ne peuvent pas être assurés (voir 7.2.2.2 (4)) en raison des tolérances inhérentes à la qualité d'exécution, le coefficient k 10 = 0,5 tient compte des conséquences sur la résistance.
7.2.2.6.3Rupture de l'ancrage (1) Pour les applications avec renforcement supplémentaire sous forme d'étriers ou de boucles en contact avec la fixation (voir Figure 7.10 b) et c)), aucune preuve de la capacité d'ancrage du renforcement supplémentaire dans le fragment de béton éclaté supposé n'est nécessaire. (2) Pour les applications conformes à la Figure 7.10 a), la résistance de calcul N Rd,a du renforcement supplémentaire d'une fixation dans le cas d'une rupture de l'ancrage dans le fragment éclaté du bord du béton est donnée par la Formule (7.53). nre
0 NRd,a N Rd,a
(7.53)
i 1
où 0 NRd,a
l 1 π f bd α1 α2
As,re f yk,re
1 γ Ms,re
(7.54)
l 1
est la profondeur d'ancrage dans le fragment de béton éclaté (voir Figure 7.10 a)) ; l 1 doit être supérieure à la profondeur d'ancrage minimale donnée en 7.2.2.2 (3) d) ;
f bd
est la contrainte d'adhérence de calcul conformément à l'EN 1992‐1‐1:2004, 8.4.2
α
1
, α2 sont les coefficients d'influence conformément à l'EN 1992‐1‐1:2004, 8.4.4
7.2.3 Charges combinées de cisaillement et traction 7.2.3.1 Fixations sans renforcement supplémentaire Les vérifications requises sont données dans le Tableau 7.3. Les vérifications des modes de rupture de l'acier et du béton sont effectuées séparément. Les deux vérifications doivent être satisfaites.
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Tableau 7.3 — Vérifications requises pour les boulons à tête et les chevilles de fixation sans renforcement supplémentaire sollicités par une charge combinée de traction et de cisaillement Mode de rupture
1
2
Rupture de l'acier de la fixationa
Modes de rupture de matériaux autres que la rupture de l'acier
Vérification 2
2
1,5
1,5
NEd V Ed 1 N V Rd,s Rd,s (7.55) Su N Ed et V Ed sont différents pour les fixations individuelles du groupe, l'interaction doit être vérifiée pour toutes les fixations. NEd V Ed 1 N V Rd,i Rd,i ou NEd V Ed 1,2 N V Rd,i Rd,i
(7.56)
(7.57)
avec N Ed / N Rd,i 1 et VEd / V Rd,i 1 Il faut prendre la plus grande valeur de N Ed /N Rd,i et V Ed /V Rd,i pour les différents modes de rupture. Cette vérification n'est pas nécessaire en cas de charge de cisaillement avec bras de levier car la Formule (7.37) tient compte de l'interaction. a
7.2.3.2 Fixations avec renforcement supplémentaire (1) Pour les fixations avec un renforcement supplémentaire pour les charges de traction et de cisaillement, le paragraphe 7.2.3.1 s'applique. Toutefois, pour les vérifications conformément au Tableau 7.3, ligne 2, N Ed/N Rd,i pour le mode de rupture par cône de béton (traction) et V Ed/V Rd,i pour le mode de rupture du bord du béton (cisaillement) sont remplacés par les valeurs correspondantes pour la rupture du renforcement supplémentaire. (2) Pour les fixations comportant un renforcement supplémentaire destiné à reprendre les charges de traction ou de cisaillement seulement, la Formule (7.58) doit être utilisée avec la plus grande valeur de N Ed/N Rd,i et V Ed/V Rd,i pour les modes de rupture autres que celui de l'acier de la fixation. NEd N Rd,i
k11
V Ed V Rd,i
k 11
1
(7.58)
où k 11 est donné dans la Spécification technique européenne de produit pertinente N Ed / N Rd,i 1 et VEd / V Rd,i 1
Dans le cas des fixations comportant un renforcement supplémentaire destiné à reprendre les charges de traction seulement, N Rd,i et V Rd,i représentent respectivement les résistances de calcul N Rd,p, N Rd,sp,
76
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N Rd,cb, N Rd,re, N Rd,a, et V Rd,c, V Rd,cp. Si un renforcement supplémentaire est utilisé pour reprendre les charges de cisaillement seulement, N Rd,i et V Rd,i représentent respectivement les résistances de calcul N Rd,p, N Rd,c, N Rd,sp, N Rd,cb et V Rd,cp, N Rd,re, N Rd,a. Pour N Ed et V Ed, les actions correspondant aux modes de rupture spécifiques doivent être utilisées. Si aucune valeur de k 11 n'est donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente, il peut être supposé que k 11 = 2/3. Cette valeur est fondée sur des considérations techniques et elle est considérée comme prudente.
7.3 Fixations dans les systèmes non structuraux redondants (1) Dans les systèmes non structuraux redondants, lorsqu'il se produit un glissement excessif ou une rupture d'une fixation, il est supposé que la charge puisse être transmise aux fixations adjacentes sans enfreindre les exigences relatives à la platine de fixation dans l'état limite de service et dans l'état limite ultime. (2) La définition des systèmes non structuraux redondants est donnée dans les réglementations nationales. NOTE Les détails relatifs au calcul des fixations dans les systèmes non structuraux redondants peuvent être trouvés dans le Rapport technique CEN/TR « Conception et calcul des ancrages pour béton — Systèmes non structuraux redondants ».
(3) La vérification concernant les fixations dans les systèmes non structuraux redondants doit être effectuée conformément à 7.1, à 7.2 et à l'Annexe G.
7.4 Rails d'ancrage 7.4.1 Charge de traction 7.4.1.1 Vérifications requises Les vérifications du Tableau 7.4 s'appliquent. Les modes de rupture traités sont donnés dans le Tableau 7.4.
7.4.1.2 Mise au point du renforcement supplémentaire (1) Lorsque le calcul repose sur un renforcement supplémentaire, il n'est pas nécessaire de vérifier la rupture par cône de béton conformément à la Formule (7.61), mais le renforcement supplémentaire doit être conçu pour résister à la charge totale. Le renforcement doit être ancré de façon appropriée de chaque côté des plans de rupture potentielle. Le paragraphe 7.2.1.2 s'applique. (2) Pour les rails d'ancrage placés parallèlement au bord d'un élément en béton ou dans un élément de béton étroit, le plan du renforcement supplémentaire doit être situé perpendiculairement à l'axe longitudinal du rail (voir Figure 7.17).
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Légende 1 renforcement supplémentaire 2 renforcement de surface
Figure 7.17 — Disposition du renforcement supplémentaire 7.4.1.3 Rupture de l'acier (1) Les résistances caractéristiques N Rk,s,a (rupture de cheville), N Rk,s,c (rupture de raccordement entre 0 la cheville et le rail), N Rk,s,l (valeur de base pour la rupture locale par flexion des lèvres du rail), N Rk,s (rupture du boulon d'ancrage) et M Rk,s,flex (rupture par flexion du rail) sont données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. (2) La résistance caractéristique N Rk,s,l pour la rupture des lèvres est calculée comme suit : 0 NRk,s,l N Rk,s,l ψ l,N
(7.59)
avec
ψl,N 0,5 1
scbo 1 sl,N
(7.60)
où scbo est l'entraxe des boulons d'ancrage sl,N est l'entraxe caractéristique pour la rupture de la lèvre de rail sous une charge de traction, pris de la Spécification technique européenne de produit. sl,N = 2bch peut être utilisée comme une valeur indicative.
7.4.1.4 Rupture par extraction‐glissement La résistance caractéristique N Rk,p pour la rupture par extraction‐glissement de la cheville est donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
78
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Il convient que la résistance caractéristique N Rk,p soit limitée pression du béton sous la tête de la cheville selon 7.2.1.5.
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FprEN 1992‐4:2016 (E) Tableau 7.4 — Vérifications requises pour les rails d'ancrage sollicités en traction Mode de rupture
Cheville ou boulon d'ancrage le plus défavorable
Rail
a NEd N Rd,s,a
cheville
1
a N Rd,s,c NEd
raccordement entre la cheville et le rail
2
3
Rupture de l'acier
cb N Rd,s,l NEd
flexion locale de lèvre de raila
5
80
flexion du rail
N Rk,s,c γ Ms,ca
γ Ms,l
boulon d'ancrage
ch M Rd,s,flex MEd
γ Ms
N Rk,s,l
cb N Rd,s NEd
4
N Rk,s,a
M Rk,s,flex γ Ms,flex
N Rk,s γ Ms
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Rupture par extraction‐ glissement
6
a N Rd,p NEd
a NEd N Rd,c
a b c
7
Rupture par cône de bétonb
8
Rupture par fendage du bétonb
9
Rupture par éclatement du bétonb, c
10
Rupture de l'acier du renforcement supplémentaire
11
Rupture d'ancrage du renforcement supplémentaire
a N Rd,sp NEd
a NEd N Rd,cb
N Rk,p γ Mp
N Rk,c γ Mc
N Rk,sp γ Msp
N Rk,cb
a N Rd,re NEd,re
γ Mc
N Rk,re γ Ms,re
a NEd,re N Rd,a
Cheville ou boulon d'ancrage le plus chargé. Pour la détermination de la cheville la plus défavorable, la charge sur la cheville doit être considérée en liaison avec la distance au bord et l'entraxe. Non requis pour les chevilles avec c 0, 5 hef .
81
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7.4.1.5 Rupture par cône de béton (1) Pour les rails d'ancrage avec hch / hef 0,4 et bch / hef 0,7 , la profondeur d'ancrage effective est déterminée conformément à la Figure 3.2 a). Dans le cas où hch / hef 0,4 et/ou bch / hef 0,7 , il est possible de calculer la résistance du cône de béton en utilisant l'une des options suivantes. a) La profondeur d'ancrage effective est déterminée conformément à la Figure 3.2 b), hef hef* ; ou b) la profondeur d'ancrage effective hef est déterminée conformément à la Figure 3.2 a) avec la valeur de scr,N prise dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. La valeur de scr,N utilisée dans le calcul ne doit pas être inférieure à celle pour les rails d'ancrage avec hch / hef 0,4 et bch / hef 0,7 dans la Formule (7.63). (2) La résistance caractéristique d'une cheville de rail d'ancrage dans le cas de la rupture par cône de béton doit être calculée conformément à la Formule (7.61). 0 NRk,c N Rk,c ψch,s,N ψch,e,N ψch,c,N ψre,N
(7.61)
Les différents coefficients de la Formule (7.61) sont donnés ci‐après. (3) Pour la détermination de la résistance caractéristique de base d'une cheville isolée non influencée par des chevilles adjacentes, des bords ou des coins de l'élément en béton et située dans du béton fissuré ou non fissuré, la Formule (7.2) s'applique. NOTE Il est possible que le rail d'ancrage ait un effet défavorable sur la résistance du cône de béton. Cet effet est indiqué dans les valeurs k cr,N et k ucr,N données dans la Spécification technique européenne de produit. En règle générale, ces valeurs sont inférieures aux valeurs pour les boulons à tête.
(4) L'influence des chevilles voisines sur la résistance du cône de béton est prise en compte par le coefficient ψch,s,N conformément à la Formule (7.62). ψch,s,N
1 1,5 N i s i 1 1 s N 0 i 1 cr,N nch,N
(7.62)
où (voir Figure 7.18) : si
est l'entraxe entre la cheville considérée et les chevilles voisines s cr,N
scr,N 2 2,8 1,3 hef /180 hef 3 h ef
(7.63)
N i est la force de traction d'une cheville influente N 0 est la force de traction de la cheville considérée nch,N est le nombre de chevilles à moins d'une distance scr,N de chaque côté de la cheville considérée
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Légende 1 cheville considérée
Figure 7.18 — Rail d'ancrage soumis à différentes forces de traction de cheville – Exemple (5) L'influence d'un bord de l'élément en béton sur la résistance caractéristique est prise en compte par le coefficient ψch,e,N conformément à la Formule (7.64). 0,5
c ψch,e,N 1 1 c cr,N
(7.64)
où c1 est la distance au bord du rail d'ancrage (voir Figure 7.19 a)) c cr,N 0,5 scr,N
(7.64a)
Pour les rails d'ancrage situés dans un élément en béton étroit avec différentes distances au bord c1,1 et c1,2 (voir Figures 7.19 b) et 7.20 d)), les valeurs minimales de c1,1 et c1,2 doivent être insérées pour c1 dans la Formule (7.64).
Figure 7.19 — Rail d'ancrage sur un bord ou dans un élément en béton étroit
83
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(6) L'influence d'un coin de l'élément en béton (voir Figure 7.20) sur la résistance caractéristique est prise en compte par le coefficient ψch,c,N conformément à la Formule (7.65). 0,5
c ψch,c,N 2 1 c cr,N
(7.65)
où c2 est la distance par rapport au coin de la cheville considérée (voir Figure 7.20). Si une cheville est influencée par deux coins (voir Figure 7.20 c)), le coefficient ψch,c,N doit être calculé pour c2,1 et c2,2 et le produit des coefficients ψch,c,N doit être inséré dans la Formule (7.61).
Légende a) La résistance de la cheville 1 est calculée b) La résistance de la cheville 2 est calculée c) La résistance de la cheville 2 est calculée d) La résistance de la cheville 1 est calculée
Figure 7.20 — Définition de la distance par rapport au coin d'un rail d'ancrage dans le coin d'un élément en béton (7) Le coefficient d'écaillement de surface ψre,N tient compte de l'effet d'une armature dense pour les profondeurs d'ancrage hef 100mm . 7.2.1.4(5) s'applique. (8) Dans le cas des rails insert avec hef 180mm dans un élément en béton étroit avec l'influence des chevilles voisines et l'influence d'un bord et de 2 coins (voir Figure 34 c) et d)) situés à une distance au bord inférieure à ccr,N par rapport à la cheville concernée, le calcul conformément à la Formule (7.61) conduit à des résultats prudents. Des résultats plus précis sont obtenus si la valeur hef est remplacée par la plus grande valeur de : hef
cmax s hef 180 mm and hef max hef 180 mm ccr,N scr,N
(7.66)
où cmax est la distance maximale du centre d'une cheville au bord de l'élément en béton ccr,N . Dans l'exemple donné dans la Figure 34 c), cmax est la valeur maximale de c1, c2,1 et c2,2
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smax
est l'entraxe maximal de centre à centre des chevilles scr,N
La valeur hef est insérée dans la Formule (7.2) ainsi que dans la Formule (7.63). La valeur résultante pour scr,N est ensuite insérée dans la Formule (7.64a).
7.4.1.6 Rupture par fendage du béton (1) Pour éviter la rupture par fendage du béton au cours de l'installation (par exemple lors de l'application du couple de serrage sur boulon d'ancrage), respecter les valeurs minimales des distances au bord cmin, l'entraxe smin, l'épaisseur de l'élément en béton hmin ainsi que les exigences concernant l'armature données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. (2) La rupture par fendage du béton béton due à la charge doit être prise en en compte conformément aux règles suivantes. a) La distance au au bord caractéristique caractéristique en cas de fendage fendage sous charge, ccr,sp, est donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. L'entraxe caractéristique est défini comme scr,sp = 2 ccr,sp. b) Aucune vérification n'est nécessaire nécessaire si l'une au moins des conditions conditions suivantes est remplie : 1) La distance au bord dans toutes les directions est c 1,2 ccr,sp , et l'épaisseur de l'élément est avec hmin correspondant à ccr,sp. h hmin 2) Les résistances caractéristiques pour la rupture par cône de béton et par extraction‐glissement sont calculées pour du béton fissuré et l'armature résiste aux forces de fendage et limite la largeur des fissures à w k 0,3mm . NOTE En l'absence d'informations d'informati ons plus précises, la section transversale de l'armature, aux forces de fendage, peut être déterminée comme suit : a N Ed As,re 0,5 f / γ yk ,re Ms ,re
s,re
, pour résister
(7.67)
où a N Ed
est la force de traction de calcul agissant sur la cheville la plus sollicitée pour la valeur de calcul des actions
f yk,re yk,re
est la résistance élastique nominale de l'acier de l'armature 6 0 0 N / m m 2 . Il est recommandé que l'armature soit placée symétriquement et près de la fixation ou de chaque cheville d'un groupe de fixations. c) Si les conditions b) 1) et b) 2) ne sont pas remplies, il est nécessaire de calculer la résistance caractéristique d'un rail d'ancrage en cas de rupture par fendage du béton conformément à la Formule (7.68). NRk,sp N R0k ψch,s,N ψch,c,N ψch,e,N ψre,N ψh ,sp
(7.68)
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avec
NR0k minNRk,p ; N R0k,c N Rk,p Rk,p selon 7.4.1.4 0 N Rk,c , ψch,s,N , ψch,c,N , ψch,e,N , ψre,N selon 7.4.1.5, toutefois, les valeurs ccr,N et scr,N doivent être respectivement remplacées par ccr,sp et scr,sp qui correspondent à l'épaisseur minimale hmin.
h ψh,sp hmin
2/3
h c 2/3 max 1; ef cr,N 2 hmin
(7.69)
d) Si la Spécification technique technique européenne de produit pertinente donne ccr,sp pour différentes épaisseurs minimales hmin de l'élément en béton, l'épaisseur minimale de l'élément en béton correspondant à ccr,sp utilisée dans la Formule (7.68) doit être insérée dans la Formule (7.69).
7.4.1.7 Rupture par éclatement du éclatement du béton (1) La vérification de la rupture par éclatement du béton n'est pas nécessaire pour les chevilles si la distance au bord est c 0, 5 hef . Si une vérification est nécessaire, la résistance caractéristique d'une cheville en cas d'éclatement est :
NRk,cb N R0k,cb ψch,s,Nb ,Nb ψch,c,Nb ψch ,h,N ,h,Nb b
(7.70)
Les différents coefficients de la Formule (7.70) sont donnés ci‐après. NOTE Pour les rails d'ancrage placés perpendiculairement au bord, la vérification vérificatio n n'est nécessaire que pour la cheville la plus proche du bord. 0 (2) La résistance caractéristique d'une cheville isolée N Rk,cb est calculée conformément à 7.2.1.8 (2).
(3) L'influence des chevilles voisines sur la résistance à l'éclatement est prise en compte par le coefficient ψch,s,Nb qui peut être calculé comme avec la Formule (7.62), avec avec cependant scr,Nb = 4 c1 au lieu de scr,N. (4) L'influence d'un coin de l'élément l'élément en béton sur la résistance caractéristique caractéristique est prise en compte par le coefficient ψch,c,Nb conformément à la Formule (7.71). 0,5
c ψch,c,Nb 2 1 c cr,Nb
(7.71)
où c2 est la distance par rapport à la cheville pour laquelle la résistance est calculée (voir Figure 7.20) ccr,Nb = scr,Nb /2
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Si une cheville est influencée par deux coins (voir, par exemple, Figure 7.20 c), alors le coefficient ψch,c,Nb doit être calculé pour les valeurs de c2,1 et c2,2 et le produit des coefficients doit être inséré dans la Formule (7.70). (5) L'effet de l'épaisseur de l'élément de béton béton dans le cas d'une distance f 2 c1 , où f où f est est définie dans la Figure 7.21, est pris en compte par le coefficient ψch,h,Nb conformément à la Formule (7.72). ψch,h,Nb
hef f 2c 1 f 1 4c 1 4c 1
(7.72)
où f
est la distance entre la la tête du boulon et la surface inférieure de l'élément l'élément en béton (voir Figure 7.21).
Figure 7.21 — Rail d'ancrage sur un bord d'un élément en élément en béton mince 7.4.1.8 Rupture du renforcement supplémentaire renforcement supplémentaire 7.4.1.8.1Rupture 7.4.1.8.1 Rupture de l'acier En cas de rupture de l'acier du renforcement supplémentaire, la disposition pertinente de 7.2.1.9.1 s'applique.
7.4.1.8.2Rupture 7.4.1.8.2 Rupture de l'ancrage En cas de rupture de l'ancrage du renforcement supplémentaire dans le cône de béton, la disposition pertinente de 7.2.1.9.2 s'applique.
7.4.2 Charge de cisaillement 7.4.2.1 Vérifications requises Les vérifications du Tableau 7.5 s'appliquent. Les modes m odes de rupture traités sont donnés dans le Tableau 7.4.
7.4.2.2 Mise au point du point du renforcement supplémentaire renforcement supplémentaire Le renforcement supplémentaire destiné à reprendre les charges de cisaillement ne doit comprendre qu'un renforcement de surface (voir Figure 7.10 a)) et les dispositions correspondantes de 7.2.2.2 s'appliquent.
87
FprEN 1992‐4:2016 (E) Tableau 7.5 — Vérifications pour les rails d'ancrage sollicités en cisaillement (1 sur 2) Mode de rupture
Cheville ou boulon d'ancrage le plus défavorable
Rail
VEdcb V Rd,s boulon d'ancragea
1
VEda V Rd,s,a
2
3
cheville
Force de Rupture cisaillement de sans bras l'acier de levier raccordement entre la cheville et le rail
VEda V Rd,s,c
VEdcb V Rd,s,l
flexion locale de lèvre de raila
4
5
88
Force de cisaillement avec bras de levier
boulon d'ancrage
V Rk,s γ Ms
V Rk,s,a γ Ms
V Rk,s,c γ Ms,ca
V Rk,s,l γ Ms,l
VEdcb V Rd,s,M
V Rk,s,M γ Ms
FprEN 1992‐4:2016 (E)
VEda V Rd,cp
6
b c
γ Mc
Rupture du béton par effet de levierb
VEda V Rd,c
a
V Rk,cp
7
Rupture du bord du bétonb
8
Rupture de l'acier du renforcement supplémentairec
9
Rupture d'ancrage du renforcement supplémentairec
V Rk,c γ Mc
a N Rd,re N Ed,re
N Rk,re γ Ms,re
a NEd,re N Rd,a
vérification pour le boulon d'ancrage le plus sollicité. Pour la détermination de la cheville la plus défavorable, la charge sur la cheville doit être considérée en liaison avec la distance au bord et l'entraxe. La force de traction agissant sur le renforcement doit être calculée à partir de V Ed conformément à la Formule (6.6) pour la cheville la plus sollicitée.
89
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7.4.2.3 Rupture de l'acier 7.4.2.3.1Force de cisaillement sans bras de levier (1) Les résistances caractéristiques V Rk,s (rupture de boulon d'ancrage), V Rk,s,a (rupture de cheville), 0 V Rk,s,c (rupture de liaison cheville/rail) et V Rk,s,l (valeur de base pour la rupture due à une flexion locale des lèvres du rail) sont données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. (2) La résistance caractéristique V Rk,s,l pour la rupture des lèvres est calculée comme suit : 0 ψ l,V VRk,s,l V Rk,s,l
(7.73)
avec
ψl,V 0,5 1
scbo 1 sl,V
(7.74)
où scbo
est l'entraxe des boulons d'ancrage
sl,V
est l'entraxe caractéristique pour la rupture de la lèvre de rail sous une charge de cisaillement, pris de la Spécification technique européenne de produit.
sl,V = 2 bch peut être utilisée comme une valeur indicative.
7.4.2.3.2Force de cisaillement avec bras de levier La résistance caractéristique, V Rk,s,M, d'un boulon d'ancrage en cas de rupture de l'acier doit être obtenue à partir de la Formule (7.75). V Rk,s,M
α M M Rk,s
l a
(7.75)
où α M
est déterminé conformément à 6.2.2.3
0 1 NEd / NRd,s MRk,s MRk,s
(7.76)
N Rd,s N Rk,s / γ Ms 0 M Rk,s est la résistance caractéristique à la flexion du boulon d'ancrage, donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
NOTE L'influence de la force de cisaillement avec bras de levier la rupture de la lèvre de rail est couverte par la pré‐qualification du rail d'ancrage.
90
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7.4.2.4 Rupture du béton par effet de levier La résistance caractéristique de la cheville la plus défavorable pour la rupture du béton par effet de levier doit être calculée conformément à la Formule (7.77) : — pour les ancrages sans renforcement supplémentaire
VRk,cp k8 N Rk,c
(7.77a)
où k 8
est un coefficient devant être pris dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
N Rk,c est déterminée conformément à 7.4.1.5 pour les chevilles sollicitées en cisaillement. — pour les ancrages avec renforcement supplémentaire
VRk,cp 0,75 k8 N Rk,c
(7.77b)
7.4.2.5 Rupture du bord du béton (1) La résistance caractéristique d'une cheville chargée perpendiculairement au bord est calculée conformément à la Formule (7.78) : 0 VRk,c V Rk,c ψch,s,V ψch,c,V ψch,h,V ψch,90 ,V ψre,V
(7.78)
Les différents coefficients de la Formule (7.78) sont donnés ci‐après. (2) La résistance caractéristique de base d'un rail d'ancrage avec une cheville subissant une charge perpendiculairement au bord et non influencée par des chevilles voisines, l'épaisseur de l'élément en béton ou l'effet de coin est : 0 k12 fck c14/3 VRk,c
(7.79)
avec k 12 = k cr,V pour du béton fissuré = k ucr,V pour du béton non fissuré k cr,V et k ucr,V sont donnés dans la Spécification technique de produit pertinente. NOTE
Une valeur indicative k cr,V = 4,5 ou k ucr,V = 6,3 peut être utilisée lorsque hch / hef 0,4 et bch / hef 0,7 .
(3) L'influence des chevilles voisines sur la résistance du bord du béton est prise en compte par le coefficient ψch,s,V conformément à la FormulE (7.80) : ψch,s,V
1 s 1 1 i scr,V i 1 nch,V
1,5
V i V 0
1
(7.80)
91
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où (voir Figure 7.22) : si
est l'entraxe entre la cheville considérée et les chevilles voisines scr,V
s cr,V 4 c1 2bch , lorsque les conditions hch / hef 0,4 et bch / hef 0,7 sont remplies
(7.81)
scr,V issu de la Spécification technique européenne de produit pertinente si hch / hef 0,4 et/ou bch / hef 0,7 . La valeur de scr,V utilisée dans le calcul ne doit pas être inférieure à la valeur selon la Formule (7.81). V i est la force de cisaillement d'une cheville influente V 0 est la force de cisaillement de la cheville considérée nch,V est le nombre de chevilles à moins d'une distance scr,V de chaque côté de la cheville considérée Dans la Formule (7.80), il est supposé que toutes les forces de cisaillement agissant sur les chevilles soient orientées vers le bord. Les forces de cisaillement sur les chevilles, agissant loin du bord peuvent être ignorées.
Légende 1 cheville considérée
Figure 7.22 — Rail d'ancrage soumis à différentes forces de cisaillement de cheville – Exemple (4) L'influence d'un coin sur la résistance caractéristique du bord du béton est prise en compte par le coefficient ψch,c,V . c ψch,c,V 2 c cr,V
0,5
1
(7.82)
où c cr,V 0, 5 s cr,V
92
(7.83)
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Si une cheville est influencée par deux coins (voir Figure 7.23 b)), le coefficient ψch,c,V conformément à la Formule (7.82) doit être calculé pour chaque coin et le produit doit être inséré dans la Formule (7.78).
Figure 7.23 — Rail d'ancrage dont les chevilles sont influencées par un (a) ou deux (b) coins (en considérant la cheville 2) – Exemple (5) L'influence de l'épaisseur d'un élément h hcr,V est prise en compte par le coefficient ψch,h,V
h hcr,V
ψch,h,V .
0,5
1
(7.84)
avec hcr,V = 2 c1 + 2 hch (voir Figure 7.24) pour hch / hef 0, 4 et bch / hef 0,7 sont satisfaites
(7.85)
hcr,V issu de la Spécification technique européenne de produit pertinente si hch / hef 0,4 et/ou bch / hef 0,7 . La valeur hcr,V utilisée dans le calcul ne doit pas être inférieure à la valeur selon la Formule (7.85).
Figure 7.24 — Rail d'ancrage influencé par l'épaisseur de l'élément en béton – Exemple (6) Le coefficient ψch,90 ,V prend en compte l'influence des charges de cisaillement agissant parallèlement au bord (voir Figure 7.25). ψch,90 ,V 2,5
(7.86)
93
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Figure 7.25 — Rail d'ancrage chargé parallèlement au bord (7) Le coefficient ψre,V tenant compte du type de renforcement sur le bord est calculé conformément au paragraphe 7.2.2.5. Dans le cas de renforcement sur le bord pour les applications dans du béton fissuré, un coefficient ψre,V > 1 ne doit être utilisé que si la hauteur du rail est hch ≤ 40 mm (voir Figure 6.8 b)). (8) Pour un rail d'ancrage dans un élément en béton étroit et mince (voir Figure 7.26) avec c2 ,max c cr,V (ccr,V selon la Formule (7.83)) et h hcr,V (hcr,V selon la Formule (7.85)), le calcul selon la Formule (7.78) conduit à des résultats prudents. Des résultats plus précis sont obtenus si c1 est remplacé par c1 :
c1 max c2,max bch /2; h 2hch /2
(7.87)
avec
c2,max max c2,1 ; c2,2 , la plus grande des deux distances au bord parallèles à la direction de la charge La valeur c1 est insérée dans les Formules (7.79), (7.81) et (7.85).
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Figure 7.26 — Illustration d'un rail d'ancrage influencé par deux coins et par l'épaisseur de l'élément en béton (c 2,2 est essentiel pour la détermination de c1 ) 7.4.2.6 Renforcement supplémentaire 7.4.2.6.1Rupture de l'acier En cas de rupture de l'acier du renforcement supplémentaire, la disposition pertinente de 7.2.2.6.2 s'applique.
7.4.2.6.2Rupture de l'ancrage En cas de rupture de l'ancrage du renforcement supplémentaire dans le cône de béton, la disposition pertinente de 7.2.2.6.3 (2) s'applique.
7.4.3 Charges combinées de cisaillement et traction 7.4.3.1 Rails d'ancrage sans renforcement supplémentaire Les vérifications requises sont données dans le Tableau 7.6. Les vérifications pour la rupture de l'acier du boulon d'ancrage, pour d'autres modes de rupture de l'acier et pour des modes de rupture autres que la rupture de l'acier, sont réalisées séparément. Toutes les vérifications doivent être effectuées.
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Tableau 7.6 — Vérifications requises pour les rails d'ancrage sans renforcement supplémentaire sollicités par une charge combinée de traction et de cisaillement Mode de rupture
Vérification 2
1
2
cb NEd V Edcb 1 N V Rd,s Rd,s
(7.88) N Rd,s, V Rd,s du boulon d'ancrage doivent être calculés à partir des valeurs caractéristiques données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
boulon d'ancrage a
k 13
k 13
NEdcb MEdch V Edcb max ; 1 N M V Rd,s,l Rd,s,flex Rd,s,l
(7.89)
avec Rupture par flexion des lèvres du rail
2
V N Rd ,s,l k 13 = 2,0 si Rd,s,l = issu de la Spécification technique européenne de produit si VRd,s,l N R d,s,l = 1,0 pour simplifier N Rd,s,l, M Rd,s,flex et V Rd,s,l doivent être calculés à partir des valeurs caractéristiques données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
Rupture de l'acier
k 14
a a NEd NEd max ; N N Rd,s,a Rd,s,c
V Eda V Rd,s,a
k 14
1
(7.90)
avec 3
cheville raccordement cheville et rail
et entre
min NRd,s,a , N Rd,s,c V k 14 = 2,0 si Rd,s,a = issu de la Spécification technique européenne de produit si VRd,s,a min NRd,s,a , N Rd,s,c = 1,0 pour simplifier N Rd,s,a, N Rd,s,c and V Rd,s,a doivent être calculés à partir des valeurs caractéristiques données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. a N Ed N Rd
1 ,5
V Eda V Rd
1 ,5
1
(7.91)
a NEd V Eda Modes de rupture de matériaux N V 1,2 Rd Rd autres que la rupture de l'acier
(7.92)
ou 4
a N Ed / N R d 1
a et VEd / V Rd 1 a La plus grande valeur de N Ed / N Rd,i et V Eda / V Rd,i pour les a différents modes de rupture doit être insérée pour N Ed / N R d et VEda / V Rd respectivement.
Cette vérification n'est pas nécessaire en cas de charge de cisaillement avec bras de levier car la Formule (7.76) tient compte de l'interaction. a
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7.4.3.2 Rails d'ancrage avec renforcement supplémentaire (1) Pour les rails d'ancrage avec renforcement supplémentaire destinés à reprendre des charges de traction et cisaillement, le paragraphe 7.4.3.1 s'applique. Toutefois, pour la vérification conformément au Tableau 7.6, ligne 4, N Ed/N Rd,i pour le mode de rupture par cône de béton (traction) et V Ed/V Rd,i pour le mode de rupture du bord du béton (cisaillement) sont remplacés par les valeurs correspondantes pour la rupture du renforcement supplémentaire. (2) Dans le cas de rails d'ancrage sur un bord avec renforcement supplémentaire pour reprendre des charges de traction ou de cisaillement, le paragraphe 7.4.3.1 s'applique. Toutefois, la Formule (7.93) doit être utilisée à la place de la Formule (7.91) ou de la Formule (7.92). a NEd V Eda 1 N V Rd,i Rd,i
(7.93)
Dans le cas des fixations comportant un renforcement supplémentaire destiné à reprendre les charges de traction seulement, N Rd,i et V Rd,i représentent respectivement les résistances de calcul N Rd,p, N Rd,sp, N Rd,cb, N Rd,re, N Rd,a, et V Rd,c, V Rd,cp. Si un renforcement supplémentaire est utilisé pour reprendre les charges de cisaillement seulement, N Rd,i et V Rd,i représentent respectivement les résistances de calcul N Rd,p, N Rd,c, N Rd,sp, N Rd,cb et V Rd,cp, N Rd,re, N Rd,a.
8 Vérification de l'état limite ultime pour le chargement en fatigue 8.1 Généralités (1) La présente EN couvre les applications comportant des chevilles de fixation et des boulons à tête sollicités par des charges de traction ou de cisaillement pulsatoires et par des charges de cisaillement alternées ou des combinaisons de telles charges. (2) Elle ne couvre que les fixations soumises à une charge de traction sans bras de levier telles que définies en 6.2.2.3 (1). (3) Elle ne couvre pas les fixations uniquement qualifiées pour l'utilisation dans des systèmes non structuraux redondants (voir 7.3). (4) La vérification à la fatigue doit être effectuée lorsque les fixations sont soumises à des cycles de charge fréquemment répétés (par exemple pour la fixation de grues, de machines alternatives, de rails de guidage d'ascenseurs). (5) Les fixations utilisées pour résister à une charge de fatigue doivent être pré‐qualifiées par une Spécification technique européenne de produit pour l'application considérée. (6) Les espaces annulaires ne sont pas autorisés et le desserrement de l'écrou ou de la vis doit être évité. Une force de précontrainte permanente sur la fixation doit être présente au cours de sa durée de vie. (7) La vérification de la résistance sous charge de fatigue comprend la vérification sous charge statique et sous charge de fatigue. Sous un chargement statique, le calcul des fixations doit être fondé sur les méthodes de calcul données à l'Article 7. Les vérifications sous charge de fatigue sont données en 8.3.
97
FprEN 1992‐4:2016 (F) 8.2 Obtention des forces agissant sur les fixations – Analyse Les paragraphes 6.1 et 6.2 s'appliquent. Cependant, les restrictions données en 8.1 doivent être respectées.
8.3 Résistance 8.3.1 Charge de traction Les vérifications requises sont données dans le Tableau 8.1.
Tableau 8.1 — Vérifications requises — charge de traction Mode de rupture 1
2
Rupture de l'acier
γ F,fat N Ek
Rupture par cône de béton
γ F,fat N Ek
Rupture par extraction‐ glissement a
γ F,fat N Ek
Rupture par fendage du béton
γ F,fat N Ek
Rupture par éclatement du béton
γ F,fat N Ek
3
4
Fixation isolée
5
γ F,fat γ Mc,fat
,
γ Ms,N,fat
=
N Rk,s γ Ms,N,fat
Groupe de fixations fixation la plus sollicitée h γ F,fat N Ek
ψF,N N Rk,s γ Ms,N,fat
N Rk,c
N Rk,c g F,fat N Ek Mc,fat
γ Mc,fat
N Rk,p γ Mp,fat
N Rk,sp γ Mc,fat
N Rk,cb γ Mc,fat
groupe
h F,fat N Ek
Ψ F,N N Rk,p Mp,fat g γ F,fat N Ek
g γ F,fat N Ek
N Rk,sp γ Mc,fat
N Rk,cb γ Mc,fat
, γ Mp,fat selon le paragraphe 4.4
γ Ms,fat
selon le paragraphe 4.4.2.3 est le coefficient de réduction appliqué à la résistance à la traction pour tenir compte de la répartition ψ F ,N inégale de la charge de traction agissant sur la platine de fixation aux éléments de fixation individuels d'un groupe 1 , donné dans la Spécification technique européenne de produit N Ek = N Ek,max−N Ek,min, amplitude crête à crête de l'action de traction en fatigue est la résistance à la fatigue, traction, acier, donnée dans la Spécification technique européenne de N Rk,s produit 6 N Rk,c 0,5 N Rk,c , résistance à la fatigue, traction, cône de béton pour 2 10 cycles de charge N Rk,p est la résistance à la fatigue, traction, extraction‐glissement, donnée dans la Spécification technique européenne de produit N Rk,sp 0,5 N Rk,sp , résistance à la fatigue, traction, fendage du béton pour 2 106 cycles de charge N Rk,cb
6 0,5 N Rk,cb , résistance à la fatigue, traction, éclatement du béton pour 2 10 cycles de charge
N Rk,c, N Rk,sp, N Rk,cb sont calculées conformément au 7.2.1 La rupture par extraction‐glissement concerne les chevilles mécaniques, les boulons à tête et les chevilles à scellement et expansion. a
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8.3.2 Charge de cisaillement Les vérifications requises sont données dans le Tableau 8.2.
Tableau 8.2 — Vérifications requises — charge de cisaillement Groupe de fixations Mode de rupture 1
2
3
Fixation isolée
Rupture de l'acier sans bras de levier
γ F,fat V Ek
Rupture du béton par effet de levier
γ F,fat V Ek
Rupture du bord du béton
γ F,fat V Ek
V Rk,s γ Ms,V,fat
fixation la plus sollicitée γ F,fat V Ekh
groupe
γ F,V V Rk,s γ Ms,V,fat
V Rk,cp γ Mc,fat
V Rk,c γ Mc,fat
γ F,fat V Ekg
γ F,fat V Ekg
V Rk,cp γ Mc,fat
V Rk,c γ Mc,fat
γ F,fat γ Mc,fat
,
selon le paragraphe 4.4 est le coefficient de réduction appliqué à la résistance au cisaillement pour tenir compte de la ψ F ,V répartition inégale de la charge de cisaillement agissant sur la platine de fixation aux éléments de fixation individuels d'un groupe 1 , donné dans la Spécification technique européenne de produit. Pour les groupes avec 2 fixations sous une charge de cisaillement perpendiculaire à l'axe des fixations lorsque la platine de fixation est retenue et ne peut pas effectuer de rotation dans le plan ψ F,V 1 . γ Ms,V,fat
γ Ms,fat
V Rk,s
est la résistance à la fatigue, cisaillement, acier, donnée dans la Spécification technique européenne de
selon le paragraphe 4.4.2.3 V Ek = V Ek,max − V Ek,min, amplitude crête à crête de l'action de cisaillement en fatigue
produit V Rk,cp
0,5V Rk,cp résistance à la fatigue, cisaillement, rupture du béton par effet de levier pour 2 106 cycles de
charge V Rk,c
6 0, 5 V Rk,c , résistance à la fatigue, cisaillement, rupture du béton pour 2 10 cycles de charge
V Rk,cp, V Rk,c sont calculées conformément au 7.2.2
8.3.3 Charge combinée de cisaillement et traction Pour la charge combinée en traction et cisaillement, les formules suivantes doivent être vérifiées séparément pour la rupture de l'acier et les modes de rupture autres que la rupture de l'acier : α
α
βN,fat β V,fat 1
(8.1)
avec β N,fat
γ F,fat N Ek ψF,N N Rk
1 / γ M,fat
(8.2)
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β V,fat
γ F,fat V Ek ψF,V V Rk
1 / γ M,fat
(8.3)
où ψF,N
,
α
α s pour la vérification de la rupture de l'acier
ψF,V
sont définies dans les Tableaux 8.1 et 8.2
α c pour la vérification des modes de rupture autres que la rupture de l'acier α s
et
α c
sont donnés dans la Spécification technique européenne de produit pertinente
N Ek , V Ek , N Rk , V Rk sont définies dans les Tableaux 8.1 et 8.2.
Dans la Formule (8.1), il faut prendre la plus grande valeur de β N,fat et β V,fat pour les différents modes de rupture considérés.
9 Vérification sous charges sismiques 9.1 Généralités (1) Cet article définit les exigences pour le calcul des chevilles de fixation et boulons à tête placés avant coulage utilisés pour transmettre des actions sismiques au moyen d'une charge de traction, d'une charge de cisaillement ou d'une combinaison de ces charges entre des éléments structuraux reliés ou entre des pièces à fixer non structurales et des éléments structuraux. (2) En cas de très faible sismicité selon l'EN 1998‐1:2004, 3.2.1 (5), le calcul des fixations peut être effectué comme pour les situations permanentes et transitoires (voir Articles 4 à 7, 11). (3) Pour la situation de calcul sismique à l'état‐limite ultime où la charge de traction de calcul sismique appliquée à une fixation isolée ou à un groupe de fixations est égale ou inférieure à 20 % de la charge de traction de calcul totale pour la même combinaison de charges, la composante de traction agissant sur une fixation isolée ou sur un groupe de fixations peut être vérifiée sans tenir compte des exigences énoncées en 9.2 (3). (4) Pour la situation de calcul sismique à l'état‐limite ultime où la composante de cisaillement de calcul sismique de la charge de calcul appliquée à une fixation isolée ou à un groupe de fixations est égale ou inférieure à 20 % de la charge de cisaillement de calcul totale pour la même combinaison de charges, la composante de cisaillement agissant sur une fixation isolée ou sur un groupe de fixations peut être vérifiée sans tenir compte des exigences énoncées en 9.2 (3). (5) Les fixations avec montage avec écartement ou avec une couche de mortier 0,5 d ainsi que les fixations qualifiées pour une utilisation multiple seulement (voir 7.3) ne sont pas couvertes. (6) Des informations détaillées sur le calcul des fixations sollicitées par des actions sismiques sont données dans l'Annexe C normative.
9.2 Exigences (1) Les fixations destinées à résister aux actions sismiques doivent respecter toutes les exigences en vigueur pour les applications non sismiques.
100
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(2) Seules des fixations approuvées pour le béton fissuré et les applications sismiques doivent être utilisées (voir la Spécification technique européenne de produit pertinente). (3) Pour le calcul des fixations, l'une l'une des options a1), a2) ou b) suivantes doit être satisfaite : a) Calcul sans exigences exigences sur la ductilité des fixations. Il faut supposer que les fixations sont des éléments non dissipatifs et qu'elles ne peuvent pas dissiper l'énergie par l'intermédiaire d'un comportement hystérétique ductile et qu'elles ne contribuent pas au comportement ductile global de la structure. a1) Calcul en capacité : La fixation ou le groupe de fixations est dimensionné pour la charge de traction et/ou de cisaillement maximale pouvant être transmise à la fixation en fonction soit du développement d'un mécanisme d'allongement ductile dans la platine de fixation ou l'élément fixé en tenant compte de l'écrouissage et de la sur‐résistance du matériau, soit la capacité d'un élément fixé résistant. a2) Calcul élastique : La fixation est dimensionnée pour la charge maximale obtenue à partir de combinaisons de charges de calcul qui comprennent des actions sismiques E Ed Ed correspondant à l'état limite ultime (voir l'EN 1998‐1) en supposant un comportement élastique de la fixation et de la structure. En outre, les incertitudes du modèle pour déduire les actions sismiques sur la fixation doivent être prises en compte. b) Calcul avec exigences sur la ductilité des fixations : Cette option n'est applicable qu'à la composante compo sante de traction de la charge agissant sur la fixation. fixatio n. La fixation ou le groupe de fixations est dimensionné pour les actions de calcul incluant les actions sismiques E Ed Ed correspondant à l'état limite ultime (voir l'EN 1998‐1). La capacité en traction de l'acier de la fixation doit être plus petite que la capacité de traction régie par les modes de rupture liés au béton. Une capacité d'allongement suffisante des fixations fixatio ns est nécessaire. Il convient que la fixation ne soit pas supposée dissiper l'énergie dans l'analyse structurale globale ou dans l'analyse d'un élément non structural. La contribution de la fixation à la capacité de dissipation d'énergie de d e la structure (voir l'EN 1998‐1:2004, 4.2.2) 4.2.2 ) n'est pas p as traitée dans la présente norme. Il convient de ne pas choisir l'option b) pour la fixation d'éléments sismiques primaires (voir l'EN 1998-1) en raison des grands déplacements non récupérables de la fixation susceptibles de se produire. En l'absence de moyens supplémentaires permettant de résister aux charges de cisaillement agissant sur la fixation, il convient que des fixations supplémentaires soient fournies et conçues en conformité avec l'option a1) ou a2). Dans l'option b), il est possible de supposer que la fixation dissipe l'énergie si une justification adéquate est fournie, par exemple par une analyse (dynamique) historique temporelle non linéaire (selon l'EN 1998–1) et si le comportement hystérétique de la fixation est fourni par une Spécification technique européenne de produit. (4) Le béton dans la zone de la fixation doit être considéré comme fissuré pour déterminer les résistances de calcul, sauf s'il est démontré conformément à la Formule (4.4) que le béton reste non fissuré au cours de l'événement sismique. (5) Les dispositions de la présente section ne s'appliquent s'appliquent pas au calcul de fixations dans des régions critiques d'éléments en béton dans lesquelles un écaillement du béton ou une déformation plastique de
101
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l'armature peuvent se produire lors d'événements sismiques comme par exemple dans les zones plastiques formant charnière. (6) Le déplacement de la fixation doit être pris en compte dans le calcul. Cette exigence n'est pas requise pour l'ancrage d'éléments non structuraux de faible importance. Le déplacement doit être limité quand on prend pour hypothèse une liaison rigide ou lorsque le fonctionnement de l'élément fixé pendant et après un tremblement de terre doit être garanti. NOTE Les déplacements des fixations pour les applications sismiques dans l'état de limitation des dommages et dans l'état limite ultime sont fournis dans la Spécification technique européenne de produit pertinente pour les fixations présentant une performance sismique de catégorie C2 telle que définie dans l'Annexe C.
(7) En général, dans les situations de calcul sismique, il convient d'éviter les espaces annulaires annulaires entre une fixation et sa platine de fixation. Avec les fixations d'éléments non structuraux dans des applications non critiques mineures, un espace annulaire df d f ,1 est autorisé. L'effet de l'espace annulaire sur le comportement des fixations doit être pris en compte (voir Annexe C). (8) Il est nécessaire d'empêcher le desserrement de l'écrou ou de la vis par des mesures appropriées.
9.3 Obtention des forces agissant sur agissant sur les fixations (1) La valeur de calcul calcul de l'effet des actions sismiques E Ed Ed agissant sur la platine de fixation doit être déterminée conformément à l'EN 1998‐1:2004 et ses parties supplémentaires. Des dispositions supplémentaires sont données dans l'Annexe C. NOTE Les règles nationales pour la détermination des effets de l'action sismique en usage dans un pays peuvent être trouvées dans son Annexe nationale de l'EN 1998–1:2004.
(2) La répartition des forces sur les fixations individuelles d'un groupe doit être en conformité avec l'Article 6 si la platine de base reste élastique dans la situation situ ation de calcul sismique.
9.4 Résistance (1) La résistance caractéristique sismique Rk,eq d'une fixation doit être déterminée conformément à l'Annexe C en tenant compte des coefficients de réduction sismiques α gap et α eq . Les résistances sismiques caractéristiques de base pour la rupture de l'acier, la rupture par extraction‐glissement et la rupture combinée par extraction‐glissement et du béton sous une charge de traction, ainsi que la rupture de l'acier sous une charge de cisaillement sont données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. Pour tous les autres modes de rupture, Rk,eq doit être déterminé en fonction de la résistance caractéristique obtenue pour la situation de projet durable et transitoire selon l'Article 7 telle que décrite à l'Annexe C. (2) Les coefficients partiels de résistance γ M,eq doivent être déterminés selon 4.4.2.
10 Vérification pour la résistance au feu (1) La vérification des fixations en cas d'exposition d'exposition au feu doit inclure tous les modes de rupture à l'état froid (voir Article 7). (2) Les exigences applicables de l'EN 1992‐1‐2, par exemple les coefficients coeffi cients partiels et les combinaisons de charges, doivent être satisfaites.
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(3) L'Annexe D informative présente une méthode de calcul pour les boulons à tête placés avant coulage, les rails d'ancrage et les chevilles de fixation exposés au feu.
11 Vérification de l'état limite l'état limite de service (1) Pour les vérifications vérifications requises, voir 4.2 et 4.3. (2) Le déplacement admissible C d doit être évalué par le concepteur en tenant compte du type d'application en question (par exemple l'élément structural à fixer). Il peut être supposé que les déplacements C d sont une fonction linéaire de la charge appliquée. En cas de charges combinées de traction et cisaillement, les déplacements pour les composantes de cisaillement et de traction de la charge résultante doivent être ajoutés sous forme vectorielle. (3) Le déplacement caractéristique caractéristique de la fixation située dans du béton béton fissuré ou non fissuré sous des charges de traction et de cisaillement données est à prendre dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. (4) La sollicitation de fixations avec renforcement supplémentaire peut induire des fissures locales à l'état limite de service. Toutefois, les largeurs des fissures sont généralement acceptables car elles sont prises en compte de façon implicite dans les exigences détaillées relatives au renforcement supplémentaire.
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Annexe A (normative) Règles supplémentaires pour la vérification d'éléments en béton sollicités par des charges appliquées par des fixations
A.1 Généralités (1) La conformité aux méthodes de calcul données dans le présent document se traduira par la transmission satisfaisante des charges de la platine de fixation à l'élément en béton. (2) La transmission des charges de la fixation de l'élément en béton à ses supports doit être démontrée pour l'état limite ultime et l'état limite de service, conformément à l'EN 1992‐1‐1. Les dispositions données au A.2 clarifient les méthodes pour se conformer à l'EN 19 92‐1‐1:2004, 6.2.1 (9). (3) Il n'est possible de supposer que les charges appliquées à la face inférieure d'un élément préfabriqué avec un revêtement structural ajouté sont transférées à l'ensemble de la construction composite que si a) un renforcement de cisaillement adéquat est prévu à l'interface entre l'élément préfabriqué et le revêtement in situ dans les cas où les fixations sont fixées uniquement à l'élément préfabriqué ; ou b)
hef est supposée être la profondeur d'ancrage des fixations dans
le revêtement.
Dans d'autres cas, seuls les plafonds légers ou constructions similaires (sollicités par un chargement unitaire ne dépassant pas 1 kN/m²) peuvent être fixés aux éléments préfabriqués.
A.2 Vérification de la résistance au cisaillement de l'élément en béton A.2.1 Dans ce qui suit, il est supposé que les charges des fixations soient appliquées à la face sollicitée
en traction d'un élément en béton. A.2.2 Si l'une des conditions suivantes est remplie, aucune vérification supplémentaire de la
transmission locale des charges n'est nécessaire. a) La force de cisaillement de calcul charges dues aux fixations, est
le support provenant des actions de calcul, y compris les
pour un élément en béton sans armature d'effort tranchant (A.1)
VEd 0, 8 V Rd,c
V Ed sur
0,8 min VRd,s ; V Rd,max
pour un élément en béton avec armature d'effort tranchant (A.2)
où V Rd,c, V Rd,s, V Rd,max
sont les résistances au cisaillement conformément à l'EN 1992‐1‐1
b) Sous la combinaison caractéristique des actions sur la platine de fixation, la force de traction caractéristique résultante N Ek des fixations sollicitées en traction est N Ek 30kN et l'entraxe entre les fixations les plus extérieures de groupes adjacents ou entre les fixations extérieures d'un groupe et des fixations individuelles vérifie la Formule (A.3) :
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a 200 N Ek
(A.3)
avec N Ek [kN] c) Les charges caractéristiques sur la fixation sont reprises par un renforcement en suspente supplémentaire qui contient l'armature de traction et est ancré à l'opposé de l'élément en béton. Sa distance par rapport à une fixation individuelle ou aux éléments les plus éloignés d'un groupe doit être inférieure à hef . Le renforcement en suspente déjà présent dans la structure mais sous‐utilisé peut être utilisé à cette fin. d) La profondeur d'ancrage de la fixation est hef 0, 8 h .
A.2.3 Si les conditions de A.2.2 ne sont pas remplies, les forces de cisaillement de calcul V Ed,a sur le support causées par les charges de la fixation doivent remplir la condition suivante. VEd,a 0, 4 V Rd,c
pour un élément en béton sans armature d'effort tranchant (A.4)
0,4 min VRd,s ;V Rd,max
pour un élément en béton avec armature d'effort tranchant (A.5)
Lors du calcul de V Ed,a, les charges sollicitant la fixation doivent être considérées comme des charges ponctuelles avec une largeur d'application de charge t1 st 1 2hef et t2 st 2 2h ef avec st1 (st2) égale à l'entraxe entre les fixations extérieures d'un groupe dans la direction 1 (2). La largeur active sur laquelle la force de cisaillement est transmise doit être calculée selon la théorie de l'élasticité.
A.2.4 Si, sous la combinaison caractéristique des actions sur la platine de fixation, la force de traction caractéristique résultante N Ek des fixations sollicitées dans un groupe est N Ek 60 kN , les conditions indiquées en A.2.2c) ou A.2.2 d) doivent être remplies.
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Annexe B (informative) Durabilité
B.1 Généralités (1) En l'absence d'informations plus précises dans les réglementations nationales ou dans la Spécification technique européenne de produit pertinente, les dispositions de la présente Annexe peuvent être utilisées. Ces dispositions sont fondées sur une durée de vie prévue supposée de 50 ans pour la fixation. (2) La corrosion électrolytique doit être évitée entre des métaux différents au moyen d'une séparation adaptée ou par le choix de matériaux compatibles.
B.2 Fixations en conditions intérieures sèches (1) Ces conditions sont semblables aux classes d'exposition X0 et XC1 conformément à l'EN 1992‐1‐1 pour un environnement sec. (2) En général, aucune protection particulière contre la corrosion n'est nécessaire pour les pièces en acier car les revêtements prévus contre la corrosion au cours du stockage avant utilisation dans le but d'assurer un fonctionnement correct sont considérés comme suffisants. De façon générale, les pièces en fonte malléable ne nécessitent aucune protection.
B.3 Fixations exposées à l'atmosphère ou à des conditions intérieures humides permanentes (1) Ces conditions sont similaires aux classes d'exposition XC2, XC3 et XC4 conformément à l'EN 1992‐1‐1. (2) Il convient d'employer des fixations en acier inoxydable de qualité adaptée. Il convient que la qualité de l'acier inoxydable adaptée aux différents environnements de service (marine, industrie, etc.) se conforme aux réglementations nationales. En général, des aciers austénitiques contenant au moins 17 % de chrome et 12 % de nickel ainsi qu'un ajout de molybdène, par exemple les matériaux 1.4401, 1.4404, 1.4571, 1.4578 et 1.4439 conformément aux EN 10088‐2, EN 10088‐3 ou équivalent, peuvent être utilisés.
B.4 Fixations fortement exposées à la corrosion par du chlore et du dioxyde de soufre (1) Les conditions pour les chlorures sont similaires aux classes d'exposition XD et XS conformément à l'EN 1992‐1‐1. Les exemples comprennent l'immersion permanente ou alternée dans l'eau de mer ou la surface d'éclaboussures de l'eau de mer, l'atmosphère chlorée des piscines couvertes, les tunnels routiers ou les aires de stationnement, où sont utilisés des matériaux de dégivrage. (2) Les exemples d'exposition au dioxyde de soufre comprennent l'atmosphère à pollution chimique extrême (par exemple dans les usines de désulfuration) où il est nécessaire d'apporter une attention particulière à la résistance à la corrosion.
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(3) Il convient que les parties métalliques de la fixation (boulon, vis, écrou et rondelle) soient en acier inoxydable adapté à un fort risque de corrosion et qu'elles respectent les réglementations nationales. En général, en cas de forte exposition à l'action corrosive, il convient d'employer de l'acier inoxydable contenant environ 20 % de chrome, 20 % de nickel et 6 % de molybdène (par exemple les matériaux 1.4565, 1.4529 et 1.4547) conformément à l'EN 10088‐2 et à l'EN 10088‐3 ou équivalent.
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Annexe C (normative) Calcul des fixations sous charges sismiques
C.1 Généralités (1) La présente annexe fournit des exigences détaillées pour les fixations utilisées pour transmettre les actions sismiques en plus de l'Article 9. (2) On distingue les types de raccordement suivants : — Type « A » – Raccordement entre des éléments structuraux d'éléments sismiques principaux et/ou secondaires conformément à l'EN 1998‐1. — Type « B » – Fixation d'éléments non structuraux.
C.2 Catégories de performance (1) La classification de la performance sismique des fixations soumises à une charge sismique est effectuée au moyen des catégories de performance C1 et C2. La catégorie de performance C1 fournit des capacités de fixations uniquement en termes de résistances à l'état limite ultime, tandis que la catégorie de performances C2 fournit des capacités des fixations en termes de résistances à l'état limite ultime et de déplacements à l'état de limitation des dommages et à l'état limite ultime. Les exigences de la catégorie C2 sont plus strictes que celles de la catégorie C1. La catégorie de performance d'une fixation est indiquée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. (2) Le Tableau C.1 établit une correspondance entre les catégories de performance sismique C1 et C2, le niveau de sismicité et la classe d'importance du bâtiment. Le niveau d'activité sismique est défini comme une fonction du produit ag ·S , où, conformément à l'EN 1998‐1, ag est l'accélération de calcul du sol sur un sol de Type A et S le coefficient de sol. NOTE Les catégories de performance sismique recommandées sont données dans le Tableau C.1. La valeur de ag ou celle du produit ag ·S utilisé dans un pays pour définir les valeurs seuils pour les classes pour les classes de sismicité peut être trouvée dans son Annexe nationale de l'EN 1998 -1. En outre, l'attribution des catégories de performance sismique C1 et C2 au niveau de sismicité et aux classes d'importance de construction dans un pays peut être obtenue dans son Annexe Nationale de la présente EN.
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Tableau C.1 —Catégories de performance sismique recommandées pour les fixations Niveau de sismicitéa
Classe d'importance selon l'EN 1998‐1:2004, 4.2.5
1
Classe
ag S c
2
Très faibleb
ag S 0,05 g
3
Faibleb
0,05 g ag S 0,1 g
C1
4
faible
a g S 0,1 g
C1
I
II
III
IV
Aucune catégorie de performance sismique n'est requise C1d ou C2e
C2 C2
Les valeurs définissant les niveaux de sismicité sont soumis à une Annexe nationale. Les valeurs recommandées sont données ici. b Définition selon l'EN 1998–1:2004, 3.2.1. a
c
ag = accélération de calcul du sol sur un sol de type A (voir EN 1998–1:2004, 3.2.1), S = coefficient de sol (voir EN 1998–1:2004, 3.2.2).
d e
C1 pour la fixation d'éléments non structuraux à des structures ( Raccordements de type « B ») C2 pour la fixation d'éléments structuraux à des structures (Raccordements de type « A »)
C.3 Critères de calcul (1) Pour le calcul des fixations selon 9.2 (3), option a1), « calcul en capacité » pour les raccordements de type « A » et de type « B », la fixation est calculée pour la charge maximale pouvant être transmise à l'ancrage en fonction, soit du développement d'un mécanisme d'allongement ductile dans le composant en acier fixé (voir Figure C.1 a)) ou dans la platine de fixation en acier (voir Figure C.1 b)) en tenant compte des effets d'écrouissage et de sur‐résistance du matériau, soit de la capacité d'un composant fixé résistant ou d'un élément structural (voir Figure C.1 c)). L'hypothèse d'une charnière plastique dans la platine de fixation (voir Figure C.1 b)) nécessite de prendre en compte des aspects spécifiques, par exemple la redistribution des charges sur les fixations individuelles d'un groupe, la redistribution des charges dans la structure et le comportement de la platine en fatigue oligocyclique.
Légende a) déformation plastique dans l'élément fixé ; b) déformation plastique dans la platine de fixation ; c) capacité de l'élément fixé
Figure C.1 — Conception sismique par protection de la fixation
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(2) Pour le calcul des fixations selon 9.2 (3), option a2) « calcul élastique », les effets des actions pour les raccordements de type « A » doivent être déterminés selon l'EN 1998‐1 avec un coefficient de comportement q = 1,0. Pour les raccordements de type « B », les effets des actions doivent être déterminés avec qa 1, 0 pour l'élément fixé. qa est défini comme le coefficient de comportement pour les éléments non structuraux. Si les effets des actions sont déterminés selon l'approche simplifiée donnée en C.4.4 avec qa 1, 0 , ils doivent être multipliés par un coefficient d'amplification égal à 1,5. Si les effets des actions sont déterminés à partir d'un modèle plus précis, cette amplification supplémentaire peut être omise. (3) Pour le calcul de fixations selon 9.2(3), option b) « calcul avec exigences sur la ductilité des fixations », les conditions supplémentaires suivantes doivent être remplies. a) La fixation doit avoir une Spécification technique européenne de produit qui comprend une qualification pour la catégorie de performance C2. b) Pour assurer la rupture de l'acier de la fixation, la condition (b1) doit être satisfaite pour les ancrages comportant une fixation sollicitée en traction et la condition (b2) doit être satisfaite pour les groupes comportant plusieurs fixations sollicitées en traction. En outre, pour les groupes comportant plusieurs boulons à tête et fixations mécaniques sollicités en traction, la condition (b3) s'applique. NOTE En cas de fixations avec renforcement supplémentaire, lors de la vérification, la résistance à la rupture par cône de béton est remplacée par la résistance du renforcement supplémentaire (niveau minimal de rupture de l'acier et de l'ancrage.
b1) Ancrages comportant une fixation sollicitée en traction : Rk,s,eq 0,7
Rk,conc,eq
(C.1)
γ inst
où Rk,s,eq
est la résistance sismique caractéristique minimale pour la rupture de l'acier calculée conformément à la Formule (C.8)
Rk,conc,eq
est la résistance sismique caractéristique minimale pour tous les modes de rupture liée au béton (rupture par cône de béton, rupture par extraction‐glissement (boulons à tête et fixations mécaniques), rupture combinée du béton et par extraction‐glissement (fixations à scellement), rupture par éclatement du béton et rupture par fendage du béton) calculée conformément à la Formule (C.8)
est le coefficient tenant compte de la sensibilité à l'installation conformément à la Spécification technique européenne de produit pertinente b2) Pour les groupes de fixations comportant plusieurs fixations sollicitées en traction, la Formule (C.2) doit être vérifiée pour ces dernières : γ inst
Rk,s,eq Rk,conc,eq 0,7 Edh E dg γ inst
(C.2)
où Rk,conc,eq
110
est la résistance sismique caractéristique minimale pour la rupture par cône de béton, rupture combinée du béton et par extraction‐glissement (fixations à
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scellement uniquement), rupture par éclatement du béton et rupture par fendage du béton) calculée conformément à la Formule (C.8) b3) Pour un groupe de boulons à tête ou de fixations mécaniques sollicitées comportant plusieurs éléments de fixation sollicités en traction, il est nécessaire de vérifier la rupture par extraction‐ glissement de la fixation la plus sollicitée selon la Formule (C.1), où R k,conc,eq est la résistance à l'arrachement sismique d'une fixation. c) Les fixations qui transmettent des charges de traction doivent être ductiles et doivent avoir une longueur d'allongement d'au moins 8d , sauf détermination différente par l'analyse. Des illustrations des longueurs d'allongement sont présentées dans la Figure C.2 a) et b). 1) Une fixation est considérée comme ductile si la résistance à la traction nominale de l'acier de la section transférant la charge ne dépasse pas f uk 800N/mm2 , si le rapport de la résistance élastique nominale à la résistance à la traction nominale ne dépasse pas fyk / f uk 0,8 et si l'allongement à la rupture (mesuré sur une longueur égale à 5d ) est au moins égal à 12 %. 2) La résistance caractéristique de l'acier N uk de fixations qui comportent une section réduite (filetage, par exemple) sur une longueur inférieure à 8 d (d = diamètre de la fixation de section réduite) doit être supérieure à 1,3 fois la résistance élastique caractéristique N yk de la section non réduite.
Légende 1 longueur d'allongement a) illustration de la longueur d ’allongement – chaise d'ancrage ; b) illustration de la longueur d'allongement – manchon ou longueur descellée ; c) déplacements et rotations de la fixation
Figure C.2 — Calcul sismique par déformation plastique d'une fixation ductile
C.4 Obtention des forces agissant sur les fixations – Analyse C.4.1 Généralités (1) La valeur de calcul de l'effet des actions sismiques E Ed agissant sur la platine de fixation doit être déterminée conformément à l'EN 1998‐1 et 9.2(3). Des dispositions complémentaires à l'EN 1998‐1, notamment les actions sismiques verticales agissant sur les éléments non structuraux, sont fournies dans le présent article.
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(2) La valeur maximale de chaque effet d'action (composante de traction et de cisaillement des forces pour une fixation) doit être considérée comme agissant simultanément, à moins qu'un autre modèle plus précis ne soit utilisé pour l'estimation de la valeur simultanée probable de chaque effet d'action.
C.4.2 Ajout à l'EN 1998‐1:2004, 4.3.3.5 Pour le calcul des fixations dans les raccordements de type « A », la composante verticale de l'action sismique doit être prise en compte selon l'EN 1998‐1:2004, 4.3.3.5.2 (2) à (4) si l'accélération verticale théorique du sol avg est supérieure à 2,5 m/s 2.
C.4.3 Ajout à l'EN 1998‐1:2004, 4.3.5.1 Lors du calcul de fixations pour des éléments non structuraux soumis à des actions sismiques, il convient d'ignorer tout effet positif du frottement dû à la gravité.
C.4.4 Ajouts et modifications à l'EN 1998‐1:2004, 4.3.5.2 (1) Dans les cas où l'EN 1998‐1:2004, 4.3.5.1 (3) s'applique, les effets horizontaux de l'action sismique d'éléments non structuraux peuvent être déterminés conformément à l'EN 1998‐1:2004, Formule (4.24). Toutefois, le coefficient de comportement qa eut être tiré du Tableau C.2. NOTE Le Tableau C.2 comprend des informations en plus des valeurs qa donnes dans l'EN 1998–1:2004, Tableau 4.4. La détermination des effets des actions sismiques des éléments non structuraux en usage dans un pays peut être trouvée dans son Annexe nationale à la présente EN. La règle recommandée consiste en l'application de la Formule (4.24) de l'EN 1998–1:2004 associée à la Formule (C.3).
(2) La Formule (4.25) de l'EN 1998‐1:2004 peut être réarrangée sous la forme :
S a α S 1
z Aa 0,5 α S H
(C.3)
avec Aa
3 2
T 1 1 a T 1
(C.4)
Le coefficient d'amplification sismique Aa peut être calculé conformément à la Formule (C.4) ou tiré du Tableau C.2 si l'une des périodes de vibration fondamentales n'est pas connue. NOTE Lors du calcul des forces agissant sur les éléments non structuraux conformément à l'EN 1998–1:2004, Formule (4.25), il peut être difficile d'établir avec certitude la période de vibration fondamentale T a de l'élément non structural. Le Tableau C.2 fournit une approche pragmatique.
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Tableau C.2 — Valeurs de qa et Aa pour les éléments non structuraux Type de l'élément non structural
qa
Aa
1
Garde‐corps ou ornements en porte‐à‐faux
3,0
2
Panneaux et panneaux d'affichage
3,0
3
Cheminées, mâts et réservoirs sur poteaux se comportant en consoles non contreventées sur plus de la moitié de leur hauteur totale, ou contreventées ou haubanées à la structure au niveau ou au‐dessus de leur centre de gravité
1,0
3,0
4
Stockage de matières dangereuses, tuyauteries de fluides dangereux
3,0
5
Murs extérieurs et intérieurs
1,5
6
Cloisons et façades
1,5
7
Cheminées, mâts et réservoirs sur pieds agissant comme des consoles sans soutien sur moins de la moitié de leur hauteur totale ou contreventés ou haubanés à une hauteur égale ou supérieure à celle de leur centre de masse
1,5
8
Ascenseurs
1,5
9
Faux‐plancher informatique, équipement électrique et de communication
2,0
3,0
10 Convoyeurs
3,0
11 Éléments d'ancrage pour armoires et étagères permanentes reposant sur le sol
1,5
12 Éléments d'ancrage pour faux plafonds (suspendus) et fixations d'éclairages
1,5
13 Tuyauterie haute pression, tuyauterie du réseau incendie
3,0
14 Tuyauterie de fluides pour matières non dangereuses
3,0
15 Étagères pour matériel informatique, de communication et de stockage
3,0
(3) Il convient de déterminer les effets verticaux de l'action sismique en appliquant à l'élément non structural une force verticale F Va agissant au centre de masse de l'élément non structural et définie comme suit :
FVa S Va W a γ a / qa
(C.5)
S Va α V A a
(C.6)
avec
qa, Aa peuvent être supposées égaux aux valeurs valables pour les forces horizontales. NOTE Les effets verticaux de l'action sismique F Va pour les éléments non structuraux peuvent être négligés pour la fixation lorsque la composante verticale de l'accélération de calcul du sol aVg est inférieure à 2,5m /s 2 et que les charges de gravité sont transférées par l'appui direct de la platine de fixation sur la structure (voir la fixation 2 dans la Figure C.3). La détermination des effets des actions sismiques verticales des éléments non structuraux, en usage dans un pays peut être trouvée dans son Annexe nationale à la présente EN. La règle recommandée consiste en l'application de la Formule (C.5).
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Légende 1 inclure F Va 2 négliger F Va si aVg 2,5m/s2 3 force de gravité 4 mur 5 plafond ou plancher
Figure C.3 — Effets verticaux de l'action sismique – Exemple
C.4.5 Ajouts et modifications à l'EN 1998‐1:2004, 4.3.5.4 Les valeurs supérieures du coefficient de comportement qa pour les éléments non structuraux peuvent être choisies dans le Tableau C.2.
C.5 Résistance (1) La résistance de calcul sismique d'une fixation est donnée par : Rd,eq
Rk,eq
γ M,eq
(C.7)
avec γ M,eq selon 4.4.2
(2) La résistance de calcul sismique caractéristique Rk,eq d'une fixation doit être déterminée comme suit : 0 Rk,eq α gap α eq Rk,eq
où
114
(C.8)
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est le coefficient de réduction pour tenir compte des effets d'inertie dus à un espace annulaire entre la fixation et la platine de fixation en cas de charge de cisaillement, donné dans la Spécification technique européenne de produit pertinente α gap
α eq est le coefficient pour prendre en compte l'influence des actions sismiques et de la fissuration
associée sur a) la résistance du cône de béton et la contrainte d'adhérence du renforcement supplémentaire et b) la résistance de groupes due à un transfert de charge inégal aux fixations individuelles dans un groupe, voir le Tableau C.3 0 Rk,eq est la résistance sismique caractéristique de base pour un mode de rupture donné, déterminée de la manière suivante :
Pour la rupture de l'acier et la rupture par extraction‐glissement sous charge de traction et la rupture 0 de l'acier sous charge de cisaillement, la valeur de R k,eq doit être prise dans la Spécification technique européenne de produit pertinente (c'est‐à‐dire N Rk,s,eq, N Rk,p,eq, V Rk,s,eq). Pour la rupture combinée du béton et par extraction‐glissement en cas de fixations à scellement, la 0 valeur de Rk,eq doit être déterminée conformément à 7.2.1.6 (c'est‐à‐dire N Rk,p), en utilisant, toutefois, l'adhérence caractéristique τRk,eq donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. 0 Pour tous les autres modes de rupture, la valeur de Rk,eq doit être déterminée comme pour la situation de calcul persistante et transitoire conformément à l'Article 7 (c'est‐à‐dire pour une charge de traction : N Rk,c, N Rk,sp, N Rk,cp, N Rk,re, N Rk,a γ c N Rd,a , et pour une charge de cisaillement : V Rk,c, V Rk,cp, N Rk,re, N Rk,a γ c N Rd,a ).
NOTE Les forces exercées sur les fixations sont amplifiées en présence, sous charge de cisaillement, d'un espace annulaire dû à un effet de marteau sur la fixation. Pour des raisons de simplification, cet effet n'est considéré que dans la résistance de la fixation. En l'absence d'informations dans la Spécification technique européenne de produit, les valeurs suivantes α gap peuvent être utilisées ; ces valeurs sont fondées sur un nombre limité d'essais.
Charge de cisaillement : = 1,0, pas d'espace annulaire entre la fixation et la platine de fixation (cas général, voir
α gap
9.2 (7)) = 0,5, raccordements avec espace annulaire selon le Tableau 6.1 (3) La vérification de l'interaction entre les forces de traction et de cisaillement doit être effectuée de façon analogue à 7.2.3.1 et 7.2.3.2. Cette interaction doit être déterminée séparément pour la rupture de l'acier et les modes de rupture autres que la rupture de l'acier selon la Formule (C.9).
115
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Tableau C.3 — Coefficient de réduction α eq Charge
n o i t c a r t
t n e m e l l i a s i c
a
Fixation isoléea
Groupe de fixations
Rupture de l'acier
1,0
1,0
Rupture par cône de béton — Boulons à tête et fixations à verrouillage de forme avec le même coefficient k 1 que les boulons à tête — tous les autres éléments de fixation
1,0 0,85
0,85 0,75
Rupture par extraction‐glissement
1,0
0,85
Rupture combinée du béton et par extraction‐glissement (fixation à scellement)
1,0
0,85
Rupture par fendage du béton
1,0
0,85
Rupture par éclatement du béton
1,0
0,85
Rupture de l'acier de l'armature
1,0
1,0
Rupture d'ancrage de l'armature
0,85
0,75
Rupture de l'acier
1,0
0,85
Rupture du béton par effet de levier — Boulons à tête et fixations à verrouillage de forme avec le même coefficient k 1 que les boulons à tête — tous les autres éléments de fixation
1,0 0,85
0,85 0,75
Rupture du bord du béton
1,0
0,85
Rupture de l'acier de l'armature
1,0
1,0
Rupture d'ancrage de l'armature
0,85
0,75
Mode de rupture
Ceci s'applique également lorsqu'une seule fixation dans un groupe est soumise à une charge de traction.
k15
k 15
NEd V Ed 1 NRd,i,eq V Rd,i,eq
(C.9)
où N Ed, V Ed sont les actions de calcul sur les fixations incluant les effets sismiques pour les modes de rupture correspondants. k 15
= 1 pour la rupture de l'acier = 2/3 pour les fixations comportant un renforcement supplémentaire pour reprendre les charges de traction ou de cisaillement seulement = 1 dans tous les autres cas
116
FprEN 1992‐4:2016 (F)
NOTE Des valeurs plus précises pour k 15 peuvent être tirées de la Spécification technique européenne de produit pertinente.
Les valeurs suivantes doivent être utilisées dans la Formule (C.9) — en cas de rupture de l'acier : N Rd,s,eq et V Rd,s,eq pour N Rd,i,eq et V Rd,i,eq, respectivement. — en cas de modes de rupture autres que la rupture de l'acier : Les plus grands rapports pour N Ed/N Rd,i,eq et V Ed/V Rd,i,eq.
C.6 Déplacement de fixations (1) Le déplacement d'une fixation sous des charges de traction et de cisaillement à l'état de limitation des dommages (DLS) doit être limité à une valeur δ N,reqDLS et δ V,reqDLS pour répondre aux exigences concernant, par exemple, la fonctionnalité et aux conditions d'appui supposées. Ces valeurs doivent être sélectionnées en fonction des besoins de l'application spécifique. Lorsqu'il suppose un appui rigide dans l'analyse, le concepteur doit établir le déplacement limitant compatible avec l'exigence de comportement structural. NOTE Dans un certain nombre de cas, le déplacement acceptable associé à une condition d'appui rigide est considéré se situer dans la plage de 3 mm.
(2) Si des déformations (déplacements ou rotations) sont pertinentes pour le calcul de la connexion (comme, par exemple, sur des éléments sismiques secondaires ou des éléments de façade), il doit être démontré que ces déformations peuvent être acceptées par les fixations. La rotation de la connexion θp (voir Figure C.2 c)) est définie par la Formule (C.10) : θp δ N,eq / smax
(C.10)
où δ N,eq
est le déplacement de la fixation sous une charge sismique ;
smax est la distance entre la rangée de fixations la plus extérieure et le bord opposé de la platine de base. (3) Si les déplacements de la fixation δ N,eqDLS sous une charge de traction et/ou δ V,eqDLS sous une charge de cisaillement, indiqués dans la Spécification technique européenne de produit, sont plus élevés que les valeurs requises correspondantes δ N,req DLS et/ou δ V,reqDLS , la résistance de calcul peut être réduite conformément à la Formule (C.11).
NRd,eq,r ed N Rd,eq
VRd,eq,red V Rd,eq
δ N,reqDLS
δ N,eqDLS
δ V,reqDLS
δ V,eqDLS
(C.11a)
(C.11b)
117
FprEN 1992‐4:2016 (F)
(4) Si des fixations et des éléments fixés doivent être opérationnels après un tremblement de terre, les déplacements correspondants doivent être pris en compte.
118
FprEN 1992‐4:2016 (F)
Annexe D (informative) Exposition au feu – méthode de calcul
D.1 Généralités (1) La méthode de calcul est valable pour les boulons à tête placées avant coulage, les rails d'ancrage et les chevilles de fixation et elle complète l'EN 1992‐1‐2. (2) Il convient que les fixations en cas d'exposition au feu aient une Spécification technique européenne de produit pour l'utilisation dans du béton fissuré. (3) Il convient de prendre les résistances caractéristiques en cas d'exposition au feu dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. En l'absence de ces données, des valeurs prudentes sont donnés en D.4. Toutefois, pour les rails d'ancrage, il convient que les seuls modes de rupture du béton et de rupture par extraction‐glissement soient vérifiés avec l'approche donnée, tandis qu'il convient que la vérification de la rupture de l'acier soit fondée sur les valeurs indiquées dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. Dans le cas de fixations à scellement sollicitées en traction, lors de la vérification de la rupture combinée de l’adhérence et du béton, il convient que la valeur τ Rk,fi soit prise dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. (4) La résistance au feu est classée selon l'EN 13501‐2 en utilisant la courbe normalisée température‐ temps (STC) de l'ISO. (5) La méthode de calcul couvre les fixations exposées au feu d'un seul côté. Pour une exposition au feu sur plus d'un côté, la méthode de calcul ne peut être utilisée que si la distance au bord de la fixation est c 300mm et c 2hef . (6) En général, le calcul en cas d'exposition au feu est effectué selon la méthode de calcul pour la température ambiante donnée dans la présente EN. Toutefois, des coefficients partiels et des résistances caractéristiques en cas d'exposition au feu sont utilisés à la place des valeurs correspondantes à température ambiante. (7) L'écaillement du béton dû à l'exposition au feu doit être évité par des mesures appropriées ou pris en compte dans le calcul.
D.2 Coefficients partiels (1) La valeur du coefficient utilisé pour tenir compte de la sensibilité à l'installation, γ inst , des fixations a été initialement établie lors de la pré‐qualification du produit et dépend de celui‐ci. Par conséquent, il convient de ne pas la modifier. (2) Les coefficients partiels pour les matériaux, γ M,fi , peuvent être trouvés dans l'Annexe nationale à la présente EN. NOTE
La valeur recommandée est γ M,fi 1, 0 pour la rupture de l'acier et les modes de rupture liée au béton sous des charges de cisaillement. Pour les modes de rupture liée au béton sous charges de traction γ M,fi 1, 0 γ inst .
119
FprEN 1992‐4:2016 (F)
D.3 Actions Il convient que les actions sur les fixations en cas d'exposition au feu soient déterminées en utilisant les combinaisons de charges accidentelles données dans l'EN 1990.
D.4 Résistance D.4.1 Généralités Si des résistances caractéristiques en cas d'exposition au feu ne sont pas disponibles dans une Spécification technique européenne de produit, les valeurs prudentes indiquées ci‐dessous peuvent être utilisées.
D.4.2 Charge de traction D.4.2.1 Rupture de l'acier La résistance à la traction caractéristique σ Rk,s,fi d'une fixation dans le cas de rupture de l'acier en cas d'exposition au feu donnée dans les Tableaux D.1 et D.2 ci‐après est valable pour la pièce en acier non protégée de la fixation à l'extérieur du béton et peut être utilisée dans le calcul. La résistance caractéristique N Rk,s,fi est obtenue comme suit : N Rk,s,fi σ Rk,s,fi A s
(D.1)
Tableau D.1 — Résistance à la traction caractéristique d'une fixation en acier au carbone en cas d'exposition au feu Résistance à la traction caractéristique σ Rk,s,fi d'une fixation non protégée en acier au carbone selon la série EN 10025 en cas d'exposition au feu
Diamètre du boulon/filetage de la cheville
Profondeur d'ancrage hef
30 min (R15 à R30)
60 min (R45 à R60)
90 min (R90)
120 min R120
Ø6
30
10
9
7
5
Ø8
30
10
9
7
5
Ø10
40
15
13
10
8
Ø12 et supérieur
50
20
15
13
10
120
FprEN 1992‐4:2016 (F)
Tableau D.2 — Résistance caractéristique à la traction d'une fixation en acier inoxydable en cas d'exposition au feu
Diamètre du boulon/filetage de la cheville
Profondeur d'ancrage
Résistance à la traction caractéristique σ Rk,s,fi d'une fixation non protégée en acier inoxydable au moins de nuance A4 selon la série EN ISO 3506 en cas d'exposition au feu
hef
120 min
30 min (R15 à R30)
60 min (R45 à R60)
90 min (R90)
R120
Ø6
30
10
9
7
5
Ø8
30
20
16
12
10
Ø10
40
25
20
16
14
Ø12 et supérieur
50
30
25
20
16
D.4.2.2 Rupture par cône de béton (1) Il convient que la résistance caractéristique pour la rupture par cône de béton soit déterminée selon 7.2.1.4 (boulons à tête et chevilles de fixation) ou selon 7.4.1.4 (rails d'ancrage) avec les modifications suivantes. (2) La résistance caractéristique d'une fixation isolée (cheville ou rail d'ancrage) non influencée par les fixations voisines (chevilles) ou les bords du béton, installées dans du béton de classe de résistance C20/25 à C50/60, peut être obtenue à partir des Formules (D.2) et (D.3). 0 NRk,c,fi 90
hef 0 0 NRk,c N Rk,c 200
0 NRk,c,fi 0,8 120
hef 0 0 NRk,c N Rk,c 200
pour une exposition au feu jusqu'à 90 min
(D.2)
pour une exposition au feu comprise entre 90 min et 120 min(D.3)
où hef
est la profondeur d'ancrage effective
est la résistance caractéristique d'une fixation isolée dans du béton C20/25 fissuré à température ambiante selon 7.2.1.4. (3) Il convient que l'entraxe caractéristique scr,N et la distance au bord ccr,N soient pris de la manière suivante : 0 N Rk,c
scr,N = 2 ccr,N = 4 hef (boulons à tête et chevilles de fixation) = 2 ccr,N selon la Formule (7.63) mais non inférieure à 4 hef (rails d'ancrage).
D.4.2.3 Rupture par extraction‐glissement La résistance caractéristique des boulons à tête et des fixations mécaniques installées dans du béton de classes C20/25 à C50/60 peut être obtenue à partir des Formules (D.4) et (D.5).
121
FprEN 1992‐4:2016 (F)
NRk,p,fi90 0,25 N Rk,p
pour les expositions au feu jusqu'à 90 minutes
(D.4)
NRk,p,fi120 0,20 N Rk,p
pour les expositions au feu comprises entre 90 et 120 minutes
(D.5)
où N Rk,p
est la résistance caractéristique pour la rupture par extraction‐glissement donnée dans la Spécification technique européenne de produit pertinente dans du béton C20/25 fissuré à température ambiante.
Pour une cheville à scellement et une cheville à scellement et expansion, l'adhérence en cas d'exposition au feu dépend du produit spécifique. En règle générale, aucune valeur d'adhérence inférieure n'est disponible. La résistance caractéristique pour la rupture par extraction‐glissement doit être déterminée par des essais au feu.
D.4.2.4 Rupture par fendage du béton L'évaluation d'une rupture par fendage du béton induite en cas exposition au feu n'est pas requise car les forces de fendage sont supposées être reprises par l'armature.
D.4.2.5 Rupture par éclatement du béton L'évaluation de la rupture par éclatement du béton n'est pas nécessaire en raison de la distance au bord requise.
D.4.3 Charge de cisaillement D.4.3.1 Rupture de l'acier (1) Pour la résistance au cisaillement caractéristique τ Rk,s,fi d'une fixation en cas de charge de cisaillement sans bras de levier et de rupture de l'acier en cas d'exposition au feu, les valeurs données dans les Tableaux D.1 et D.2 pour la résistance à la traction caractéristique peuvent être utilisées τRk,s,fi σRk,s,fi . Ces valeurs sont applicables à la pièce en acier non protégée de la fixation à l'extérieur du béton et peuvent être utilisées dans le calcul. La résistance caractéristique V Rk,s,fi est obtenue comme suit : V Rk,s,fi σRk,s,fi A s
(D.6)
NOTE Des essais en nombre limité ont indiqué que le rapport de la résistance au cisaillement à la résistance à la traction en cas d'exposition au feu est supérieur à celui relatif au calcul à la température ambiante normale. Ici, il est supposé que ce rapport est égal à 1,0. Il s'agit d'un écart par rapport au comportement à l'état froid où le rapport est inférieur à 1.
(2) La résistance au cisaillement caractéristique d'une fixation en cas de charge de cisaillement avec bras de levier peut être calculée conformément à 7.2.2.3.2. Toutefois, la résistance à la traction caractéristique est limitée conformément à D.4.2.1 et il convient que la résistance caractéristique à la 0 flexion d'une fixation isolée en cas d'exposition au feu, M Rk,s,fi , soit obtenue à partir de la Formule (D.7). 0 MRk,s,fi 1,2 W el σRk,s,fi
122
(D.7)
FprEN 1992‐4:2016 (F)
avec σ Rk,s,fi
NOTE
selon D.4.2.1 Cette approche est fondée sur des hypothèses.
D.4.3.2 Rupture du béton par effet de levier Il convient que la résistance caractéristique en cas de fixations installées dans du béton de classe C20/25 à C50/60 soit obtenue à partir des Formules (D.8) et (D.9). VRk,cp,fi90 k8 N Rk,c,fi 90
pour une exposition au feu jusqu'à 90 min
(D.8)
VRk,cp,fi120 k8 N Rk,c,fi120
pour une exposition au feu comprise entre 90 min et 120 min
(D.9)
où k 8
est le coefficient issu de la Spécification technique européenne de produit pertinente (température ambiante)
N Rk,c,fi(90), N Rk,c,fi(120)
sont calculées conformément à D.4.2.2.
D.4.3.3 Rupture du bord du béton (1) Il convient que la résistance caractéristique d'une fixation comportant des boulons à tête et des chevilles soit calculée conformément à 7.2.2.5 et que la résistance caractéristique d'une cheville de rail d'ancrage soit calculée conformément à 7.4.2.5, avec la modification suivante. (2) Il convient que la résistance caractéristique d'une fixation isolée installée dans du béton de classe C20/25 à C50/60 soit obtenue à partir des Formules (D.10) et (D.11). 0 0 VRk,c,fi 0,25 V Rk,c 90
pour une exposition au feu jusqu'à 90 min
(D.10)
0 0 VRk,c,fi 0,20 V Rk,c 120
pour une exposition au feu comprise entre 90 min et 120 min
(D.11)
où 0 V Rk,c est la valeur initiale de la résistance caractéristique d'une fixation isolée dans du béton C20/25 fissuré à température ambiante normale selon 7.2.2.5 (pour les boulons à tête et les chevilles de fixation) et selon 7.4.2.5 (pour les rails d'ancrage)
D.4.4 Charge combinée de cisaillement et traction Il est possible d'effectuer les vérifications selon 7.2.3 pour les boulons à tête et les chevilles de fixation et selon 7.4.3 pour les rails d'ancrage. Toutefois, il convient que les actions de calcul et les résistances de calcul utilisées dans ces vérifications correspondent à l'exposition au feu.
123
FprEN 1992‐4:2016 (F)
Annexe E (normative) Caractéristiques pour le calcul de fixations devant être fournies par la Spécification technique européenne de produit
Les valeurs caractéristiques utilisées pour le calcul des fixations doivent être fournies par les Spécifications techniques européennes de produit correspondantes. Les caractéristiques des Tableaux E.1 doivent être indiquées pour des fixations sous sollicitations statiques. Les caractéristiques du Tableau E.2 sont requises pour le calcul de fixations sollicitées en fatigue et celles du Tableau E.3 sont en outre requises pour les fixations subissant des actions sismiques. Tableau E.1 — Caractéristiques utilisées pour le calcul de fixations sous charge statique à prendre dans une Spécification technique européenne de produit Caractéristique
Référencée dans
Type de fixation cheville mécanique
à scellement
placée avant coulage boulon à tête
rail d'ancrage
hef
1.3 (2)
x
x
x
x
limitation selon la classe de résistance du béton
1.5
x
x
x
x
γ inst
4.4.2.1
x
x
6.2.1
x
x
x
x
N Rk,s
7.2.1.3
x
x
x
k cr,N ; k ucr,N
7.2.1.4 (2) ; 7.4.1.5 (3)
x
x
x
ccr,N
7.2.1.4 (3)
x
x
x
N Rk,p
7.2.1.5 ; 7.4.1.4
x
0 ψsus
7.2.1.6 (2)
(facultative)
E s
; τ Rk,cr ;
x
x
x
x
τ Rk,ucr cmin ; smin ; hmin
7.2.1.7 (1) ; 7.4.1.6 (1)
x
x
x
x
ccr,sp
7.2.1.7 (2) ; 7.4.1.6 (2)
x
x
x
x
7.2.1.7 (2)
x
x
x
7.2.1.8 (2)
(x)
7.2.2.3.1 (1)
x
0
N Rk,sp Ah 0
V Rk,s
124
x x
x
FprEN 1992‐4:2016 (F)
k 7
7.2.2.3.1 (2)
x
x
x
0 M Rk,s
7.2.2.3.2 ; 7.4.2.3.2
x
x
x
x
k 8
7.2.2.4 (2) ; 7.4.2.4
x
x
x
x
d nom ; l f
7.2.2.5 (5)
x
x
x
k 11
7.2.3.2 (2)
x
x
x
N Rk,s,a ; N Rk,s,c ; 0 N Rk,s,l ; N Rk,s ; M Rk,s,flex
7.4.1.3 (1)
x
sl,N
7.4.1.3 (2)
x
scr,N
7.4.1.5 (1b)
x
V Rk,s ; V Rk,s,a ; V Rk,s,c ; V R0k,s ,c
7.4.2.3.1 (1)
x
sl,V
7.4.2.3.1 (2)
x
k cr,V ; k ucr,V
7.4.2.5 (2)
x
scr,V
7.4.2.5 (3)
x
hcr,V
7.4.2.5 (5)
x
k 13 ; k 14
7.4.3.1
x
déplacement de la fixation sous une charge de traction et de cisaillement donnée
11 (3)
x
x
x
x
N Rk,s,fi ; V Rk,s,fi ; 0 M Rk,s ,fi
D.1 (3)
x
x
x
x
N Rk,p,fi
D.1 (3)
x
x
x
τ Rk,fi
D.1 (3)
0 F Rk0 ; M Rk,s ; γ M ;
G.2; G.3
x
x
x
G.2
x
x
x
x
x
x
x
; scr ; ccr ;
γ Ms
hmin ψc
; smin ; cmin
γ c
;
a
γ Ms,l a
x
Voir Tableau 4.1 pour les valeurs recommandées ; il convient d'ajouter une référence à une Norme nationale.
125
FprEN 1992‐4:2016 (F)
Tableau E.2 — Caractéristiques supplémentaires utilisées pour le calcul des fixations sous charge de fatigue à prendre dans une Spécification technique européenne de produit Type de fixation Référencée dans
Caractéristique
ψF,N
;
N Rk,s
ψF,V
;
V Rk,s
α s
;
;
N Rk,p
α c
nombre maximal cycles de charge
Cheville
placée avant coulage
mécanique
à scellement
boulon à tête
8.3.1
x
x
x
8.3.2
x
x
x
8.3.3
x
x
x
x
x
x
de
rail d'ancrage
Tableau E.3 — Caractéristiques supplémentaires utilisées pour le calcul de fixations sous charge sismique à prendre dans une Spécification technique européenne de produit Type de fixation Référencée dans
Caractéristique
catégorie performance allongement rupture (A5)
à
de
C.2 (1)
la
C.3 (3) c)
Cheville
placée avant coulage
mécanique
à scellement
boulon à tête
x
x
x
x
x
x
α gap
C.5 (2)
x
x
x
N Rk,s,eq ; V Rk,s,eq
9.4 (1) ; C.5 (2)
x
x
x
N Rk,p,eq
9.4 (1) ; C.5 (2)
x
τRk,eq
9.4 (1) ; C.5 (2)
k 15
C.5 (3)
x
x
x
x x
δ N,eqULS
;
δ V,eqULS
9.2 (6)
x
x
x
δ N,eqDLS
;
δ V,eqDLS
9.2 (6) ; C.6 (3)
x
x
x
126
rail d'ancrage
FprEN 1992‐4:2016 (F)
Annexe F (normative) Hypothèses pour les dispositions de calcul concernant la mise en œuvre des fixations
F.1Généralités Dans la présente Norme européenne, les hypothèses suivantes ont été faites concernant la pose et la mise en œuvre du type de fixation correspondant et concernant le calcul de soudure des boulons à tête. Il convient que les instructions d'installation reflètent les hypothèses présentées ci‐dessous pour le type de fixation correspondant.
F.2Chevilles a) Le béton a été correctement compacté dans la zone de la fixation. Il convient que cela soit contrôlé avant et pendant l'installation, par exemple par examen visuel. Les exigences concernant le forage et le trou sont satisfaites lorsque : 1) Les trous sont forés perpendiculairement à la surface du béton, sauf indication contraire dans les instructions d'installation du fabricant ; 2) Le forage est effectué conformément aux instructions d'installation du fabricant. 3) Des forets à béton conformes aux normes ISO (par exemple ISO 5468) ou nationales sont utilisés. 4) Le diamètre des segments pour forage au diamant est conforme au diamètre prescrit. 5) Les trous sont nettoyés conformément aux instructions d'installation du fabricant qui sont généralement indiquées dans les Spécifications techniques européennes de produit. 6) Les trous abandonnés ou inutilisés sont remplis de mortier sans retrait d'une résistance au moins égale à celle du matériau et 4 0 N / m m 2 . De nombreux forets comportent une marque indiquant qu'ils sont conformes aux normes ISO (par exemple, ISO 5468) ou nationales. Si les forets ne portent pas une telle marque de conformité, il convient de fournir une preuve qu'ils sont aptes à l'usage prévu. L'inspection et l'approbation de l'installation correcte des fixations sont réalisées par du personnel qualifié. Il convient que l'armature située à proximité immédiate de la position du trou ne soit pas endommagée au cours du forage. Dans les éléments en béton précontraint, la distance entre le trou et l'armature précontrainte doit être au moins égale à 50 mm. Pour la détermination de la position de l'armature précontrainte dans la structure, un dispositif adapté tel qu'un détecteur d'armature peut être utilisé.
127
FprEN 1992‐4:2016 (F)
F.3Boulons à tête Les fixations sont installées conformément à un système qualité qui doit au moins comprendre les points suivants : — le mode opératoire de soudage des goujons est réalisé conformément aux dispositions indiquées dans la Spécification technique européenne de produit pertinente ; — la fixation est ancrée de façon à ce qu'elle ne puisse pas se déplacer lors de la mise en place de l'armature ou du coulage et du compactage du béton ; — les exigences d'un compactage adéquat, particulièrement sous la tête du boulon et sous la platine de fixation, ainsi que des dispositions pour les ouvertures d'évent dans les platines de fixation sont satisfaites. En général, les platines de fixation de dimensions 400 mm 400 mm ou plus nécessiteront des ouvertures d'évent ; — l'inspection et l'approbation de l'installation correcte des fixations sont réalisées par du personnel dûment qualifié. Les fixations peuvent être insérées par vibration (et pas simplement enfoncées) dans le béton humide immédiatement après coulage, à condition que les exigences suivantes soient satisfaites : — la taille de la platine de fixation et le nombre de fixations sont tels que l'ancrage peut être simultanément placé par le personnel disponible, lors de la vibration. En général, les platines de fixation de dimensions 200 mm 200 mm et moins, comportant jusqu'à 4 fixations, répondront à l'exigence ; — les fixations ne sont pas déplacées à l'issue de la vibration ; — le béton sous la tête du boulon ainsi que sous la platine de fixation est correctement compacté.
F.4Rails d'ancrage a) Le rail d'ancrage est fixé de façon à ce qu'il ne puisse pas se déplacer lors de la mise en place de l'armature ou du coulage et du compactage du béton. b) Le béton, en particulier sous la tête du boulon et sous le rail, est correctement compacté. c) La mise en place des rails d'ancrage en les enfonçant simplement dans le béton frais n'est pas autorisée. d) Les rails d'ancrage peuvent être insérés par vibration dans le béton humide immédiatement après coulage conformément à un système qualité qui doit au moins comprendre les éléments suivants : 1) La longueur du rail d'ancrage est limitée à 1 m si le rail est posé par une seule personne, de sorte qu'il puisse être posé simultanément pendant la vibration. Il convient que les rails de longueur plus importante soient posés par au moins deux personnes. 2) Les rails d'ancrage ne sont pas déplacés à l'issue de la vibration. 3) Le béton dans la région de la cheville et du rail d'ancrage est correctement compacté. e) L'inspection et l'approbation de l'installation correcte des rails d'ancrage sont réalisées par un personnel dûment qualifié.
128
FprEN 1992‐4:2016 (F)
Annexe G (informative) Calcul des chevilles de fixation – méthodes simplifiées
G.1 Généralités G.1.1 La présente annexe s'applique lorsque
— les forces sur les fixations ont été calculées selon la théorie de l'élasticité. — les exigences de 4.5 et de l'Annexe F sont satisfaites. G.1.2 Trois méthodes différentes sont disponibles pour le calcul des chevilles de fixation à l'état limite
ultime. Les méthodes diffèrent entre elles par le niveau de simplification, au détriment de la prudence. Méthode A : La résistance est déterminée pour toutes les directions de charges et pour tous les modes de rupture, en utilisant les valeurs effectives de la distance au bord c par rapport aux fixations et de l'entraxe entre les fixations dans un groupe (voir 7.2). Méthode B : Une seule valeur de résistance est utilisée pour toutes les directions de charges et pour tous les modes de rupture. Cette résistance est liée aux valeurs caractéristiques ccr et scr. Il est permis d'utiliser des valeurs plus faibles pour c et s mais il convient que la résistance soit alors modifiée comme indiqué (voir G.2). Méthode C : Similaire à la méthode B mais les valeurs de c et s ne sont pas inférieures à ccr et scr (voir G.3). Chaque méthode a des options supplémentaires en ce qui concerne : Simplification accrue et prudence
a) l'utilisation de fixations dans du béton fissuré et non fissuré ou dans du béton non fissuré seulement ; et b) la classe de résistance du béton pour laquelle la résistance est valable. La méthode de calcul à appliquer et les données correspondantes sont données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente. Chaque méthode de calcul nécessite son propre ensemble de données techniques. Pour les méthodes de calcul A, B et C, les données requises sont fournies dans les Tableaux E.1, G.2 et G.3, respectivement.
G.2 Méthode B La méthode B utilise une seule valeur de résistance caractéristique F Rk0 valable pour toutes les directions de charges et tous les modes de rupture et une résistance à la compression du béton donnée dans les conditions suivantes :
129
FprEN 1992‐4:2016 (F)
a) La résistance de calcul F Rd est égale à la résistance de calcul de base F Rd0 selon la Formule (G.1) si l'entraxe scr et la distance au bord ccr sont respectés.
FRd0 F Rk0 / γ M
(G.1)
b) Si les valeurs effectives pour l'entraxe et la distance au bord sont inférieures aux valeurs scr et ccr, la résistance de calcul doit être calculée conformément à la Formule (G.2).
1 A F Rd c0 ψs ψre ψc F Rd0 n Ac
(G.2)
où n
est le nombre de fixations sollicitées
L'effet de l'entraxe et de la distance au bord est pris en compte par les coefficients Ac / Ac0 et convient que les coefficients Ac / Ac0 et
ψs
ψs .
Il
soient calculés conformément à 7.2.1.4, en remplaçant
0 respectivement Ac,n, Ac,N , scr,N et ccr,N par Ac0 , scr et ccr. (5)L'effet d'une armature à espacement étroit est pris en compte par le coefficient ψre . Le coefficient ψre est calculé conformément à 7.2.1.4 (5). Le coefficient ψc tient compte de l'influence de la résistance à la compression du béton sur la résistance. Le coefficient ψc est donné dans la Spécification technique européenne de produit.
c) Dans le cas de groupes de fixations, il doit être démontré que la charge de calcul agissant sur la fixation la plus sollicitée ne dépasse pas la valeur indiquée dans la Formule (G.2). d) Dans le cas d'une charge de cisaillement avec bras de levier, la résistance caractéristique d'une fixation V Rk,s,M doit être calculée selon la Formule (7.37), en remplaçant N Rd,s dans la Formule (7.38) par la résistance de calcul F Rd0 selon la Formule (G.1). e) La valeur V Rk,s / γ Ms doit être limitée à la valeur F Rd selon la Formule (G.2). f)
Pour les fixations à scellement, la valeur F Rk0 doit être multipliée par
ψ su s
selon la Formule (7.14).
0 Les valeurs F Rk0 , M Rk,s , γ M , γ Ms , ψc , scr, ccr, smin, cmin et hmin sont données dans la Spécification technique européenne de produit pertinente.
G.3 Méthode C La méthode C utilise une seule valeur de résistance caractéristique F Rk valable pour toutes les directions de charges et pour tous les modes de rupture. La méthode C n'est valable que pour des valeurs c et s respectivement non inférieures à ccr et scr La résistance de calcul F Rd est calculée de la manière suivante :
FRd F Rk / γ M
(G.3)
Dans le cas d'une charge de cisaillement avec bras de levier, la résistance caractéristique de la fixation V Rk,s,M doit être calculée selon la Formule (7.37), en remplaçant N Rd,s dans la Formule (7.38) par la résistance de calcul F Rd. La valeur V Rk,s / γ Ms doit être limitée à F Rd.
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FprEN 1992‐4:2016 (F)
Pour les fixations à scellement, la valeur F Rk doit être multipliée par 0 Les valeurs F Rk , M Rk,s , γ M , de produit.
γ Ms
ψsus
selon la Formule (7.14).
, scr, ccr et hmin sont données dans la Spécification technique européenne
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