Une équipe dans un chantier de préfabrication s'apprête à soulever un panneau mural de 6,4 t. Quatre ancrages à tête sphérique sont coulés dans le panneau, le calcul semble donc simple : 6,4 divisé par quatre équivaut à 1,6 t par ancrage, et les 2,5 t d'ancrage dans le rack devraient être plus que suffisants. Le panneau s'élève de 300 mm et un ancrage tire un cône de béton hors de la face. L'ancre elle-même n'est pas endommagée. Le béton qui l’entourait ne l’était pas.
C’est dans cet écart entre le numéro imprimé sur l’ancre et la charge réellement transportée que réside la plupart des problèmes de levage. Une ancre de montage de 2,5 t ne pèse que 2,5 t dans un ensemble de conditions définies : une résistance minimale du béton au moment du levage, une distance minimale au bord, un espacement minimal, une direction de traction définie et un embrayage qui repose correctement sur la tête. Changez une condition et la capacité réelle peut se situer bien en dessous de l’étiquette.
Ce qui suit est une présentation pratique de la façon dont les ancres de levage pour le béton sont choisies, comment les tableaux de charges doivent être lus, quels détails sont manqués dans le chantier et ce qu'il faut inclure dans une demande lorsque vous achetez des ancres, des embrayages et les accessoires magnétiques qui les maintiennent dans le moule.
La réponse courte : la capacité est le plus petit de deux nombres
La capacité d'une ancre de levage est déterminée par la première partie qui tombe en panne, l'ancre en acier ou le béton qui l'entoure.
- Dans un béton solide, épais et bien confiné, l'acier d'ancrage prévaut généralement. Soit la tête tient, soit elle ne tient pas.
- Dans le béton jeune, les panneaux minces ou les ancrages placés à proximité d'un bord libre, c'est le béton qui domine. L'ancre survit au levage, mais elle repart avec un cône du panneau attaché.
En pratique, la charge utile d'une ancre de levage coulée est toujours la plus petite entre la capacité de l'acier et la capacité d'arrachement du béton, évaluée à la résistance du béton qui existe lorsque le crochet de la grue se resserre. Tout le reste dans un catalogue est une note de bas de page de cette phrase.
Trois questions déterminent presque chaque sélection, et elles méritent d'être répondues par écrit avant de commander une ancre :
- Quel est le poids de l’élément et dans quelle mesure les ancres partageront-elles ce poids de manière inégale ?
- Quelle résistance du béton aura le panneau au moment du levage, et non à 28 jours ?
- Dans quelle direction la charge agira-t-elle et quel degré d’amplification dynamique accompagne la prise du relais ?
Une ancre dimensionnée en fonction du poids de l'élément ne répond qu'à la première question. C'est pourquoi deux usines peuvent acheter la même ancre de 5 t et en obtenir des résultats très différents.
Lecture du tableau de charge : les détails qui définissent la classe de charge réelle
La plupart des demandes commencent par un poids et s'arrêtent à une classe de charge. Les différences entre les fournisseurs résident dans les hypothèses situées sous le chiffre global, et ces hypothèses sont rarement imprimées sur un devis. Un catalogue peut indiquer une résistance minimale du béton de 15 N/mm2 au levage, un autre peut supposer 20 N/mm2. L'un peut supposer une traction purement axiale, l'autre peut autoriser un petit angle. Comparer les classes de charge nue entre deux marques est donc un raccourci peu fiable.
| Classe de charge | Longueur d'ancrage typique | Épaisseur minimale typique du panneau | Élément typique |
|---|---|---|---|
| 1,3 tonne | 90 à 120 mm | 100 à 120 mm | Murs fins, volées d'escaliers, petites colonnes |
| 2,5 tonnes | 130 à 170 mm | 120 à 140 mm | Panneaux muraux, poutres, colonnes |
| 5,0 tonnes | 180 à 230 mm | 150 à 180 mm | Grands panneaux muraux, poutres en T |
| 10 tonnes | 250 à 320 mm | 200 à 250 mm | Poutres lourdes, éléments de pont |
| 20 tonnes | 350 à 470 mm | 300 mm et plus | Poutres, éléments préfabriqués massifs |
Derrière cette table se trouvent cinq autres personnages qui décident si la classe choisie résiste dans la pratique. La résistance minimale du béton au levage, la distance minimale au bord, l'espacement minimal des ancrages, le facteur de réduction pour une traction non axiale et le facteur dynamique appliqué au levage. Demandez les cinq par écrit. Un fournisseur qui ne peut pas les produire en un seul document est un fournisseur qui vous laissera le calcul.
Encore une habitude à adopter : concevoir comme si seules deux ancres supportaient la charge, même lorsque quatre étaient coulées. Les panneaux préfabriqués sont rarement parfaitement plats, et un panneau légèrement courbé transfère la majeure partie de la charge vers deux ancrages tandis que les deux autres restent presque inutilisés. Il s’agit d’une pratique courante dans de nombreux chantiers de préfabrication et c’est l’assurance la moins chère disponible.
Ancrages de montage, ancrages à deux trous et embrayages de levage
Trois composants forment un système de levage intégré, et chacun résout une partie différente du problème.
Ancrages de montage à tête sphérique pour pics verticaux droits
Une ancre de montage à tête sphérique est coulée dans l'élément avec sa tête ronde posée dans un évidement peu profond à la surface du béton. Un embrayage annulaire tombe sur la tête, s'enclenche mécaniquement et tire le long de l'axe de l'ancre. Il s'agit du choix le plus rapide et le plus prévisible dans une usine de préfabrication, c'est pourquoi il s'agit du choix par défaut pour les panneaux muraux, les colonnes et les poutres qui sont soulevés verticalement hors du lit.
Ancre de montage L'ancre de montage est un outil spécialisé conçu pour soulever et sécuriser les éléments préfabriqués en béton pendant le transport, l'installation et l'assemblage. Produit par... Voir le produit → Ancrages à deux trous pour basculer, tourner et élinguer
Une ancre à deux trous est une plaque d'acier plate avec deux ouvertures, coulées à fleur ou légèrement en retrait. Une élingue ou une manille en câble métallique traverse la plaque, ce qui permet à l'élément de tourner de 90 degrés sans forcer la charge dans une tête conçue pour une traction axiale. Lorsqu'un panneau doit être incliné de plat à vertical, ou retourné pour la finition, un ancrage à deux trous offre la flexibilité qu'un ancrage à tête sphérique ne peut pas offrir. Il répartit également la charge sur une plaque soudée ou forgée plus longue, ce qui convient aux éléments plus épais et plus lourds.
Ancrage à deux trous Description courte du produit Voir le produit → Embrayages de levage : la moitié réutilisable qui s'use
Les ancrages restent dans le béton. Les embrayages restent dans la cour et retournent au travail des centaines de fois. Cela fait de l’embrayage la pièce mobile du système, et les pièces mobiles s’usent. La profondeur d'engagement, la force du ressort, l'état des goupilles et toute déformation au niveau du rayon porteur modifient tous le chemin de charge entre le crochet de la grue et le béton. Un embrayage qui ne s'enclenche que partiellement concentre la charge sur une petite zone de la tête, et la défaillance qu'il produit ressemble à un défaut d'ancre même si l'ancre n'a jamais été chargée comme prévu.
Résistance du béton au levage : la note de bas de page derrière la plupart des échecs
Voici la comparaison qui change la façon dont la plupart des gens lisent un tableau de chargement. La capacité de rupture du béton évolue approximativement avec la racine carrée de la résistance à la compression, la relation utilisée dans la conception des ruptures du béton. Faites passer le béton de 30 N/mm2 à 15 N/mm2 au moment du levage et la capacité contrôlée du béton ne diminue pas de moitié, mais elle tombe à environ 71 pour cent de la valeur du tableau (la racine carrée de 0,5). Sur une ancre nominale de 2,5 t cela laisse environ 1,77 t de capacité réelle, pour la même ancre, dans le même panneau, avec la même grue.
Les usines de préfabrication se lèvent tôt, parfois dans les 10 à 14 heures suivant la coulée, ce qui est normal et acceptable tant que les conditions de résistance indiquées dans le tableau de charges sont respectées. Le problème est qu’un seul régime de durcissement ne produit pas une seule résistance. Un panneau durci à la vapeur au milieu d'un moule en batterie peut atteindre 25 à 35 N/mm2 pendant la nuit, tandis qu'un panneau coulé en même temps dans un coin froid de la cour peut rester entre 8 et 12 N/mm2. Même mix, même équipe, capacité de levage très différente.
Les cubes ou cylindres durcis à côté de l'élément sont la seule mesure honnête, et ils doivent être testés au moment de la levée plutôt qu'à 28 jours. Une habitude de travail utile consiste à marquer la force de levage requise sur le moule et à maintenir la grue jusqu'à ce que l'échantillon la passe, quelle que soit la manière dont le quart de travail se déroule. Le fait de soulever un panneau une heure plus tôt est la voie la plus courante menant à une rupture d'un cône de béton, et cela laisse une ancre qui semble toute neuve à côté d'un cratère face à l'élément.
Distance du bord, espacement et épaisseur du panneau
Chaque table d'ancrage publie trois numéros de disposition, et la distance au bord est celle qui fait l'objet de discussions, généralement parce que l'ancre semble plus ordonnée plus près du coin.
Pour une ancre de classe 5 t, les distances de bord minimales publiées sont comprises entre 150 et 250 mm et augmentent avec la classe de charge car le cône de béton qui résiste à la traction a besoin d'espace pour se développer. Une traction agissant parallèlement à un bord libre est la pire orientation de tout le système, et les catalogues appliquent normalement une forte réduction ou refusent carrément la disposition. Si la géométrie de l'élément ne permet pas la distance minimale au bord, le dispositif de levage doit changer : davantage d'ancrages de classe inférieure, une position d'ancrage différente ou un cadre de levage qui maintient la charge axiale.
L'espacement fonctionne de la même manière. Deux ancrages espacés de 300 mm n'offrent pas deux fois la capacité d'un ancrage, car leurs cônes en béton se chevauchent et le même volume de béton résiste aux deux charges. Les tableaux typiques exigent un espacement minimum exprimé soit en millimètres par classe de charge, soit en multiple de la longueur de l'ancrage, et l'exigence devient plus stricte à mesure que la classe de charge augmente.
L'épaisseur du panneau découle de la longueur de l'ancrage et du revêtement inférieur, généralement de 20 à 30 mm. Couper une ancre plus courte pour l'adapter à un panneau plus fin supprime exactement l'encastrement qui fournit la capacité. Lorsqu'un mur de 120 mm doit être soulevé, la réponse est une ancre courte conçue pour les éléments minces, et non une ancre standard avec 60 mm rectifiée à l'extrémité.
Fixer l'ancre dans le moule sans la déplacer
Une cheville qui se déplace de 15 mm lors de la vibration est une cheville différente en ce qui concerne le béton, car la distance au bord mesurée n'est plus celle indiquée sur le dessin. La fixation magnétique résout ce problème proprement. Les aimants d'insertion maintiennent fermement la tige ou la plaque de l'ancre de levage contre la face du moule, de sorte que les vibrateurs internes passent dessus sans faire glisser l'ancre hors de sa position. La tolérance de position dans la plupart des ouvrages préfabriqués est indiquée comme étant de plus ou moins 5 à 10 mm, et elle est vérifiée après la coulée plutôt que supposée.
Insérer des aimants L'aimant d'insertion est utilisé dans les structures de production de béton préfabriqué pour former des espaces libres dans les pièces à travailler pour fixer les inserts en béton. Les aimants à insérer sont utilisés dans ... Voir le produit → Le renfoncement de la tête mérite la même attention. Si de la pâte à béton s'écoule dans l'évidement pendant le coulage, l'embrayage ne peut pas s'asseoir sur toute sa profondeur et la charge atterrit sur une fraction de la tête. Vérifiez que le formeur d'évidement est bien serré contre la tête, nettoyez-le à chaque cycle et rejetez toute ancre dont l'évidement est rempli de béton durci plutôt que d'essayer de l'écailler sur le lit. Pour examiner de plus près la mécanique, il y a une explication utile de comment les aimants d'insertion maintiennent le matériel de levage dans les moules préfabriqués qui couvre le positionnement, la force de l’aimant et le déclenchement.
Modes de défaillance et ce qui les déclenche
| Mode de défaillance | Déclencheur typique | Contrôle |
|---|---|---|
| Cône de béton cassé | Levage en dessous de la résistance minimale indiquée ou un ancrage fixé à l'intérieur de la distance minimale du bord | Tester les cubes au moment du levage ; marquez la distance minimale du bord sur le dessin du moule |
| Fracture de l'acier d'ancrage | Surcharge, mauvaise classe de charge ou traction oblique que la table ne couvre pas | Taille sur le poids réel de l'élément avec partage inégal et facteurs dynamiques ; appliquer des réductions d'angle |
| Extraction avec blessure à la tête | Une ancre sous-dimensionnée ou une ancre raccourcie pour s'adapter à un panneau mince | Gardez l'intégration complète ; spécifier un ancrage pour panneau mince au lieu de raccourcir un ancrage standard |
| Débrayage sous charge | Un embrayage usé, une tête qui n'est pas complètement en place ou du béton dans l'évidement de la tête | Inspecter les embrayages selon un cycle fixe ; nettoyer la niche ; n'utilisez jamais un embrayage partiellement engagé |
| Ancre hors de position | Un aimant d'insert déplacé par vibration ou un moule modifié sans mise à jour de la position | Fixez fermement les aimants contre la face du coffrage et mesurez la position après la coulée. |
| Écaillage autour de la niche | Prise de charge soudaine sans prétension | Rattraper le jeu lentement avant que le panneau ne quitte le lit de coulée |
Remarquez combien peu de ces défaillances sont causées par l’acier d’ancrage lui-même. La plupart d'entre eux se trouvent dans le béton, dans l'aménagement ou dans le matériel réutilisable, ce qui signifie que la plupart d'entre eux peuvent être évités avec de la paperasse et une liste de contrôle plutôt qu'avec une ancre plus lourde.
Inspection, réutilisation et stockage
Les ancrages coulés sont des articles à usage unique. Rien dans une ancre encastrée n'est conçu pour une seconde coulée, et une ancre qui a été tirée jusqu'à sa limite ne doit plus être fiable même si elle semble inchangée.
Les embrayages, élingues, émerillons et manilles sont réutilisables, c'est exactement pourquoi ils nécessitent une routine d'inspection écrite plutôt qu'un coup d'œil avant le quart de travail. Vérifiez la profondeur d'engagement par rapport aux dimensions de la nouvelle pièce, recherchez une goupille pliée ou coincée, un ressort fatigué, des fissures au niveau du rayon porteur et peignez suffisamment épais pour masquer la distorsion. Remplacez selon une limite d'usure fixe plutôt qu'après une panne et notez la date de remplacement sur l'unité.
Le rangement est un petit détail qui a un grand effet. Gardez les ancres au sec et dans leurs groupes de classe de charge d'origine, car une boîte mixte est l'un des moyens les plus simples de placer une ancre de 2,5 t là où une ancre de 5 t était prévue. Une légère rouille superficielle sur une tête n'est pas automatiquement un rejet, mais elle doit être nettoyée et vérifiée avant l'embrayage. Tout ce qui est plié, fissuré ou déformé va dans la poubelle et non sur le rack.
Que confirmer avant de passer une commande
Une demande d'ancrage de levage qui répond aux points suivants revient généralement avec une classe de charge utilisable dans la première réponse, au lieu de trois séries de questions sur l'épaisseur du panneau.
- Poids de l'élément, plus la tolérance pour un partage inégal entre les ancres.
- Résistance du béton au moment du levage, tirée du planning de production plutôt que du chiffre sur 28 jours.
- Distance de bord et espacement minimum disponibles sur le panneau réel, et non sur un dessin idéalisé.
- Longueur d’ancrage contre l’épaisseur du panneau, y compris le revêtement inférieur.
- Direction de traction pendant le levage, la rotation et le montage, avec les facteurs d'angle appliqués.
- Diamètre de la tête et modèle d'embrayage exact qui lui convient, comme référence croisée sur la commande.
- Le tableau des charges par écrit, y compris les réductions de résistance et d'angle.
- Dessins dimensionnels avec tolérances et si le formeur d'évidement est fourni avec l'ancrage.
- Délai de livraison pour les échantillons et pour le lot, et comment les ancrages sont emballés par classe de charge.
- Disponibilité d'embrayages de remplacement et de pièces de rechange de la même source.
Les usines qui gèrent plusieurs familles d'éléments trouvent généralement moins cher de standardiser sur deux ou trois classes de charge et de conserver les embrayages correspondants dans le même chariot. Moins de combinaisons sur le lit signifie moins de chances de placer la mauvaise ancre un vendredi après-midi.
Foire aux questions sur les ancres de levage pour le béton
Qu’est-ce qu’une ancre de levage pour béton exactement ?
Il s'agit d'un composant en acier moulé intégré dans un élément préfabriqué afin qu'une grue puisse saisir, tourner, transporter et ériger cet élément. Les deux formes courantes sont les ancres de montage à tête sphérique, qui sont engagées par un embrayage à anneau, et les ancres à deux trous, qui acceptent une élingue ou une manille en câble métallique. Les deux fonctionnent en transférant la charge du crochet dans un volume défini de béton.
De quelle classe de charge ai-je besoin pour un panneau de 5 t ?
Si quatre ancres sont coulées et que la conception permet un partage inégal, le chiffre de travail est de 5 t divisé par deux, soit 2,5 t par ancre avant les facteurs dynamiques et angulaires. Cela fait d'une classe de 2,5 t le plancher absolu et d'une classe de 5 t le choix le plus indulgent, en particulier lorsque le panneau sera incliné ou que la traction ne sera pas parfaitement axiale. Confirmez par rapport au tableau de charge du fournisseur pour la décision finale.
À quelle profondeur une ancre de levage doit-elle être encastrée ?
Quels que soient les états du tableau de charge pour cette classe. Les longueurs typiques du catalogue vont d'environ 90 à 120 mm pour une ancre de 1,3 t jusqu'à 350 à 470 mm pour une ancre de 20 t. La profondeur d'encastrement définit à la fois la capacité du béton et l'épaisseur minimale du panneau, ce n'est donc pas une dimension à ajuster sur site.
Le béton peut-il être soulevé avant qu’il n’atteigne une résistance de 28 jours ?
Oui. Les éléments préfabriqués sont normalement démontés et soulevés en une journée, et les tableaux de charges sont rédigés pour cette réalité. La condition est que le béton ait atteint la résistance minimale indiquée pour l'ancrage au moment du levage, vérifiée avec des cubes ou des cylindres durcis à côté de l'élément. Le chiffre de 28 jours n’a presque rien à voir avec la décision de levée.
À quelle distance du bord peut-on placer une ancre ?
Jamais plus près que le minimum publié, et ce minimum augmente avec la classe de charge. Pour une ancre de classe 5 t, les distances de bord minimales typiques publiées se situent entre 150 et 250 mm. Si la géométrie du panneau ne le permet pas, la disposition de levage doit changer plutôt que la distance au bord, car une traction parallèle à un bord libre est le cas le moins indulgent de tout le système.
Les ancres de levage sont-elles réutilisables ?
Les ancrages eux-mêmes ne le sont pas, car ils sont coulés dans le béton et y restent. Les embrayages, les manilles et les élingues sont réutilisables et ce sont les pièces qui nécessitent un cycle d'inspection documenté et un remplacement en fonction d'une limite d'usure plutôt qu'après une panne.
Que se passe-t-il lorsqu'une pochette est usée ?
La profondeur d'engagement diminue, la charge se concentre sur une zone plus petite de la tête et l'embrayage peut se relâcher pendant que le panneau est en l'air. Comparez la dimension d'engagement avec le chiffre de la nouvelle pièce à chaque inspection et traitez tout embrayage qui échoue au contrôle comme de la ferraille.
L’angle de traction change-t-il vraiment la capacité ?
C’est le cas, et souvent plus que prévu. La capacité est la plus élevée lorsque la charge agit le long de l’axe de l’ancrage. À mesure que la traction s'éloigne de cet axe, la capacité diminue et la plupart des catalogues publient des facteurs de réduction ou exigent une classe de charge plus grande. À moins qu’il soit certain qu’une portance est axiale, les facteurs d’angle font partie du calcul.
Combien d’ancrages un panneau doit-il avoir ?
Deux est le minimum habituel, et quatre est courant sur les éléments plus grands ou plus flexibles, car cela donne à la grue plus de contrôle sur le panneau lorsqu'elle quitte le lit. Un plus grand nombre d'ancrages ne divise pas la charge de manière égale, de sorte que la conception permet normalement qu'une part de la charge soit supportée par un nombre inférieur d'ancrages que le nombre total d'ancrages coulés.
Que dois-je envoyer à un fournisseur pour une recommandation précise ?
Un dessin du panneau avec l'épaisseur, le poids de l'élément, la résistance du béton au levage, les distances de bord disponibles, la direction de traction et le nombre d'embrayages requis. Ce seul package suffit généralement pour recevoir une recommandation de classe de charge et une référence d’embrayage correspondante sans avoir à deviner.
Deux choses comportent un risque dans un ascenseur préfabriqué, et aucune d'elles n'est le numéro imprimé sur la boîte d'ancrage. Le béton doit être suffisamment résistant ce jour-là et l'embrayage doit engager la tête comme il le faisait lorsqu'il était neuf. Obtenez ces deux bons résultats et une ancre de 2,5 t fera exactement ce que le tableau indique.
La routine pratique est courte. Confirmer la résistance du béton au moment de la levée plutôt qu'à 28 jours. Gardez l'ancre à l'intérieur de sa distance de bord et de son espacement publiés. Maintenez l'ancre dans le moule avec un aimant qui ne bougera pas sous l'effet des vibrations. Enregistrez l’usure de l’embrayage par rapport à un chiffre fixe. Normalisez sur un petit nombre de classes de charge afin que le lit ne puisse pas être chargé avec la mauvaise.
Faites ces cinq choses et le tableau de chargement devient un document utilisable au lieu d'une feuille marketing. Évitez-les et l'ancre aura toujours l'air parfaite après l'ascenseur, assise dans un cratère auquel personne ne s'attendait.
