Si vous avez déjà suivi des discussions en ingénierie des structures, vous avez probablement entendu la même question répétée au moins cent fois : « Les boulons d'ancrage peuvent-ils être utilisés dans une zone sismique ? » Pour quelqu'un qui a passé la dernière décennie à travailler avec des boulons d'ancrage, d'abord en tant qu'ingénieur, maintenant en tant que fournisseur, cette question n'est pas qu'hypothétique. C'est la première chose que je demande à chaque ingénieur, entrepreneur ou propriétaire d'immeuble qui me contacte au sujet de son prochain projet, en particulier ceux situés dans des zones très sismiques comme le nord-ouest du Pacifique, la Californie ou certaines parties du Midwest. La réponse courte est oui, mais seulement si vous choisissez le bon type, l'installez correctement et le concevez pour répondre à des normes sismiques strictes. Décomposons cela, car il y a bien plus à faire que simplement enfoncer un boulon dans le béton et dire que c'est terminé.
J'ai débuté dans cette industrie parce que j'ai vu comment une seule mauvaise fixation pouvait mettre en danger un bâtiment entier. Au début de ma carrière, j'ai travaillé sur une petite rénovation commerciale dans l'Oregon qui a dû être refaite parce que l'entrepreneur utilisait des boulons de qualité standard au lieu de boulons sismiques. Lorsque le séisme de Napa en 2014 a frappé (un événement M6.0), les boulons non sismiques se sont retirés du béton, laissant la charpente en acier du bâtiment se déplacer de quelques centimètres. Personne n’a été blessé, mais les dégâts auraient pu être catastrophiques. Cette expérience m'a appris que les boulons d'ancrage dans les zones sismiques ne sont pas seulement une « bonne idée » : ils constituent un élément non négociable du système de résistance aux charges latérales d'un bâtiment.
Voyons d’abord pourquoi les zones sismiques sont si différentes. Les tremblements de terre créent deux types de forces qui testent les boulons d'ancrage : le cisaillement (force latérale) et la tension (force de traction, vers le haut ou vers le bas). Un boulon qui fonctionne pour un bâtiment de faible hauteur dans une zone non sismique peut échouer lorsqu'il est frappé par des forces de cisaillement intenses et répétées dues aux secousses du sol. La clé est de choisir un boulon d'ancrage conçu pour résister à ces charges dynamiques et cycliques, des charges qui n'agissent pas une seule fois, mais à plusieurs reprises au fur et à mesure que la terre se déplace.
Au fil des années, j'ai vu beaucoup de fausses informations sur les types de boulons adaptés aux applications sismiques. Par exemple, certaines personnes ne jurent que par les J Bolts, mais pas n’importe lesquels, uniquement ceux testés pour leurs performances sismiques. Précisons : les boulons en J sont l'un des boulons d'ancrage les plus courants, utilisés pour tout, de la fixation des plaques de seuil aux fondations en béton en passant par l'ancrage des machines. Mais les boulons J standard (ceux génériques non revêtus que vous pouvez acheter dans un magasin à grande surface) ne sont pas conçus pour les zones sismiques. C'est pourquoi, lorsque nous parlons de boulons en J résistants aux séismes, nous entendons des boulons qui ont été testés pour répondre aux normes telles que l'ACI 318 (Exigences du code du bâtiment pour le béton structurel) et les critères ICC-ES (International Code Council Évaluation Service). Si vous avez besoin d'une option J Bolt fiable pour les applications sismiques, jetez un œil à notre page J Bolt, où tous nos modèles sont testés par des tiers pour les charges sismiques latérales et cycliques :J Boulon.
Un autre type qui revient souvent est le L Bolt. Semblables aux boulons en J, les boulons en L sont façonnés pour s'accrocher au béton, mais leur courbure droite à 90 degrés les rend différents. Les boulons en L sont souvent utilisés dans les applications où la hauteur libre est limitée, comme lors de l'ancrage sur des dalles de béton épaisses. Encore une fois, tous les boulons en L ne sont pas classés sismiquement. Les boulons en L spécifiques sismiques que nous fabriquons sont dotés d'une tige plus épaisse, d'une courbure forgée (et non d'une soudure pliée, qui peut se briser sous une charge cyclique) et sont recouverts d'un revêtement pour résister à la corrosion, ce qui est essentiel pour les performances sismiques, car la corrosion affaiblit la résistance des boulons. Pour les projets où les boulons en L ont plus de sens que d'autres formes, notre gamme de boulons en L sismiques vaut le détour :L Magasin.
Maintenant, qu’en est-il des boulons d’ancrage pour les charges plus lourdes, comme le support de colonnes en acier ou de gros équipements dans les zones sismiques ? C'est là que les boulons d'ancrage à plaque entrent en jeu. Les boulons d'ancrage à plaque ont une large plaque plate à une extrémité qui affleure le béton, répartissant la charge sur une plus grande surface au lieu de la concentrer sur un seul point. Cela change la donne pour les applications sismiques, car lorsque le sol tremble, la charge sur l'ancre n'est pas seulement un cisaillement ou une tension, mais souvent une combinaison des deux (appelée charge combinée). La large plaque empêche le boulon de traverser le béton sous cette charge combinée. Nous testons nos boulons d'ancrage à plaque pour résister à des charges de cisaillement jusqu'à 50 kips et à des charges de tension jusqu'à 30 kips, ce qui les rend idéaux pour les projets sismiques à forte demande. Si vous travaillez dans un entrepôt, un hôpital ou toute autre grande structure commerciale dans une zone sismique, les boulons d'ancrage à plaque sont généralement la bonne solution :Boulon d'ancrage de plaque.
Des clients m'ont également posé des questions sur les boulons d'ancrage à poignée de parapluie pour une utilisation sismique. Ces boulons tirent leur nom de leur ancrage expansé en forme de parapluie à l'extrémité, qui s'étend à l'intérieur du béton une fois installé. Cela les rend parfaits pour les applications où vous ne pouvez pas accéder au fond du béton (comme lors de l'ancrage à une fondation existante). Mais même les boulons d’ancrage de la poignée de parapluie doivent être évalués pour une utilisation sismique. Nos boulons d'ancrage sismiques pour poignée de parapluie sont conçus pour se dilater uniformément dans le béton, créant un verrouillage mécanique qui résiste à l'arrachement même en cas de fortes secousses du sol. Ils sont souvent utilisés pour des projets de rénovation où le forage à travers le bas d'une fondation n'est pas possible, ils constituent donc un incontournable pour de nombreux ingénieurs sismiques travaillant sur des bâtiments plus anciens :Boulon d'ancrage pour poignée de parapluie.
Les boulons d'ancrage à griffes sont une autre option que je recommanderais pour les applications sismiques, en particulier pour les structures temporaires ou les projets où une installation rapide est essentielle. La conception en griffe à l'extrémité du boulon s'enfonce dans le béton, créant ainsi un maintien sûr sans avoir besoin d'élargir le boulon. Nos boulons d'ancrage à griffes parasismiques ont été testés pour résister aux charges de cisaillement et de tension lors d'essais sismiques cycliques, et ils sont rapides à installer avec un marteau perforateur standard, aucun outil spécial n'est nécessaire. Cela en fait un favori pour les chantiers de construction où vous devez ancrer une clôture temporaire, un échafaudage ou un coffrage dans une zone sismique. Pour plus de détails, consultez notre page Boulons d'ancrage à griffes :Boulon d'ancrage à griffe.
Mais voilà : même le meilleur boulon d'ancrage au monde ne fonctionnera pas s'il est mal installé. J'ai vu des entrepreneurs rogner sur l'installation – percer à la mauvaise profondeur, ne pas nettoyer le trou dans le béton, ignorer les spécifications de couple – tout cela parce qu'ils pensaient qu'« un boulon est un boulon ». Dans les zones sismiques, l’installation est tout aussi critique que le choix du bon type de boulon. Laissez-moi vous donner un exemple : j'ai travaillé sur la rénovation d'une école en Californie il y a quelques années, où l'entrepreneur a utilisé les bons boulons d'ancrage à plaque, mais ils ont percé les trous 1 pouce trop peu profonds. Lorsque l'ingénieur en structure a effectué un test de charge, le boulon s'est retiré à 70 % de sa capacité nominale. Cela aurait été un désastre en cas de tremblement de terre.
Une autre erreur courante consiste à ne pas tenir compte de la corrosion. Les zones sismiques sont souvent côtières ou ont une humidité élevée, et même de petites quantités de rouille sur un boulon peuvent réduire sa résistance jusqu'à 30 %. C'est pourquoi tous nos boulons d'ancrage parasismiques sont dotés d'un revêtement galvanisé à chaud ou époxy, qui répond aux normes ASTM A153 en matière de résistance à la corrosion. Il s'agit d'un petit coût supplémentaire qui fait une énorme différence en termes de sécurité à long terme.
Vous vous interrogez peut-être également sur la différence entre les boulons d'ancrage coulés et les boulons d'ancrage post-installés, car il s'agit d'un grand débat dans la communauté sismique. Les boulons coulés sont installés lorsque le béton est coulé pour la première fois, de sorte que le boulon est intégré directement dans la fondation. Les boulons post-installés sont percés dans le béton existant une fois le béton durci. Les deux peuvent être utilisés dans des zones sismiques, mais ils doivent répondre à des normes différentes. Les boulons coulés sont souvent préférés pour les nouvelles constructions car ils ont un chemin de charge plus fiable, mais les boulons post-installés (comme nos boulons d'ancrage pour poignée de parapluie, qui sont testés pour une utilisation post-installée) sont essentiels pour les rénovations. Pour les applications sismiques post-installées, vous devez vous assurer que le boulon est répertorié pour une utilisation post-installée conformément à la norme ACI 318, chapitre 17, qui comprend des tests de résistance à l'arrachement, au cisaillement et aux charges cycliques.
Parlons des données de tests sismiques réels pour étayer cela. L'année dernière, nous avons soumis notre gamme J Bolt à un laboratoire tiers indépendant pour des tests de charge sismique cyclique. Le test a simulé les forces d’un séisme de M7,0, qui est à peu près de la taille du séisme de Northridge de 1994. Nos boulons en J ont résisté à 50 cycles de charge de cisaillement latéral à 80 % de leur capacité nominale, sans aucun signe de fissuration ou d'arrachement. C'est exactement le genre de performances dont vous avez besoin dans une zone sismique. Si le boulon avait été un boulon J générique et non classé, il serait tombé en panne après seulement quelques cycles.
Je tiens également à mentionner la combinaison de charges, car c'est là que de nombreux ingénieurs se trompent. Dans la conception sismique, vous ne pouvez pas simplement examiner la charge statique sur un boulon : vous devez la combiner avec la charge sismique. Par exemple, un boulon qui maintient une plaque de seuil de 1 000 livres n'aura peut-être besoin que de supporter 1 000 livres dans une zone non sismique, mais dans une zone sismique, cette charge peut doubler, voire tripler, en raison de l'accélération du sol. C'est pourquoi les boulons résistants aux séismes ont des capacités de charge ultime plus élevées et sont conçus pour supporter ces charges statiques et dynamiques combinées.
Donc, en résumé : oui, les boulons d'ancrage peuvent absolument être utilisés dans les zones sismiques, mais seulement si vous sélectionnez des boulons testés par des tiers et évalués pour leurs performances sismiques, si vous les installez correctement conformément aux directives du fabricant et du code, et si vous tenez compte des combinaisons de corrosion et de charge. Il n'existe pas de solution universelle, c'est pourquoi il est important de travailler avec un fournisseur qui connaît les codes sismiques et qui peut vous aider à choisir le bon boulon pour votre projet spécifique.
Si vous travaillez sur un projet dans une zone sismique, qu'il s'agisse d'un nouveau bâtiment commercial, d'une rénovation résidentielle, d'un hôpital ou d'un entrepôt, et que vous ne savez pas quel boulon d'ancrage vous convient, je vous encourage à contacter notre équipe. Nous avons travaillé sur des milliers de projets sismiques à travers les États-Unis et pouvons vous aider à sélectionner le bon type de boulon, confirmer qu'il répond aux codes de construction locaux et même fournir des données de test de charge pour soutenir votre conception. Ne prenez pas de risques en matière de sécurité sismique : choisissez des boulons d'ancrage conçus pour fonctionner lorsque cela est le plus important.
Références :
ACI 318-19, Exigences du Code du bâtiment pour le béton structurel et commentaires. Institut américain du béton.
ICC-ES AC193, Critères d'acceptation pour les chevilles adhésives post-installées dans le béton. Service d'évaluation du Conseil international du code.
FEMA 450, réglementations sismiques recommandées par le NEHRP pour les nouveaux bâtiments et autres structures. Agence fédérale de gestion des urgences.
ASTM F1554, Spécification standard pour les boulons d'ancrage, acier, limite d'élasticité 36, 55 et 105 ksi. Société américaine pour les tests et les matériaux.