Le béton armé – Principe et généralités

1 EdC - Construction 1/6 Le b ton arm Principe et g n ralit s Le b ton arm est un mat riau tr s utilis dans les constructions du BTP (b timents, routes, ouvrages d ). Son succ s repose d une part sur ses qualit s de r sistance, mais galement sur les m thodes de mise en uvre qui permettent d obtenir des formes vari es (selon les coffrages) r pondant aux exigences architecturales les plus diverses. Enfin, le co t de fabrication et de mise en uvre du b ton arm est particuli rement comp titif.

2 1/ POURQUOI ARMER LE BETON ? Lorsqu une poutre en b ton non arm est soumise une sollicitation de flexion (fig 1), on constate rapidement l apparition de fissures importantes dans la zone inf rieure de la poutre. Les contraintes de traction d velopp es dans la zone tendue de la poutre sont trop importantes et le b ton rompt. Par ailleurs le b ton r siste parfaitement aux contraintes de compression d velopp es dans la zone sup rieure de la poutre. La solution consiste renforcer la partie tendue de la poutre par des armatures capables de supporter les contraintes de traction pr sentes (fig 2).

3 Chargement de la poutre en b ton non arm . Zone de la poutre fortement comprim e. Zone de la poutre fortement tendue. Apparition de fissures. Fig 1 Apparition de micro-fissures. Leur ouverture est stopp e par l armature. Chargement de la poutre en b ton arm . Fig 2 EdC - Construction 2/6 Cette association du b ton et de l armature ne peut fonctionner que s il existe une parfaite adh rence entre les deux mat riaux.

4 Si l armature est lisse et graiss e, la poutre se comporte comme une poutre de b ton seul. Le b ton arm est un mat riau composite constitu de b ton et d armatures, g n ralement m talliques (treillis soud ou barres). Son utilisation est relativement r cente, les premi res applications datent du XIX me si cle : LAMBOT propose une barque en ciment arm en 1848 et MONIER labore des caisses horticoles en ciment arm en 1849. Les premi res applications du b ton arm au b timent sont dues COIGNET (fers profil s noy s dans le b ton en 1852) et HENNEBIQUE qui, partir de formules simples, r alise les projets les plus divers.

5 - premi re dalle en b ton arm de fer ronds (1880), - poutre avec triers (1892), - pont route de Ch tellerault (1898), - premier immeuble en b ton arm , rue Danton Paris (1900) Le premier cours de b ton arm est donn l Ecole Nationale des Ponts et Chauss es en 1898 et le premier r glement fran ais de calcul des ouvrages en b ton arm para t en 1906. Le BAEL91 (B ton Arm aux Etats Limites) est le dernier r glement en vigueur avant la parution de l Eurocode 2. 2/ CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX Caract ristiques m caniques du b ton. Selon le dosage de ses constituants et la qualit de sa mise en uvre, le b ton est caract ris par sa r sistance la compression 28 jours f c28 ( ge du durcissement complet d un b ton) par essais r glementaires NF P 18 406.

6 Caract ristiques m caniques des aciers pour b ton arm Les sp cifications concernant les aciers pour b ton arm sont d taill es dans les normes NF A 35 015 (barres lisses), NF A 35 016 (aciers haute adh rence) et NF A 35 022 (treillis soud s). Les aciers b ton sont d sign s par : - leur limite lastique e en [Mpa], - leur nuance, doux ou dur, - leur tat de surface (lisse ou haute adh rence), - leur diam tre. Contrainte de traction 28 jours ft 28 3 MPa Contrainte de compression 28 jours fc 28 30 MPa D formation Contrainte [MPa} f c28 10xf t28 Caract ristiques m caniques du b ton EdC - Construction 3/6 NUANCE Acier doux Lisse Acier dur Haute Adh rence HA Treillis soud Fils lisses Treillis soud Haute adh rence >6mm <6mm DESIGNATION FeE 215 FeE 235 FeE 400 FeE 500]

7 TSL 500 TSL 520 TSHA 500 UTILISATION Aciers transversaux Aciers longitudinaux Dalles, dallages, voiles *Les valeurs exprim es repr sentent la limite lastique de ces aciers. Les aciers en barres sont propos s en longueurs de 6, 12 ou 15 m selon des diam tres normalis s: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 30, 32 et 40 mm 3/ CONDITIONS D ADHERENCE ACIER-BETON Le Principe du b ton arm repose sur une parfaite adh rence entre les deux mat riaux. Lorsque les efforts dans les armatures sont importants, l utilisation d armatures haute adh rence HA est alors indispensable pour viter le glissement de celle-ci dans le b ton.

8 C est le cas des armatures dites longitudinales. Les barres HA comportent des reliefs am liorant consid rablement l adh rence acier b ton n cessaire au fonctionnement du BA (fig 3). La forme des verrous permet d identifier la soudabilit des armatures (obliques en forme de croissants). Fig 3 e = 235 MPa D formation Contrainte [MPa} e = 500 MPa Acier HA FeE500 Acier doux FeE235 12% 25% Caract ristiques m caniques des aciers b ton Module d Young E = 200 000 MPa EdC - Construction 4/6 3/1 Ancrage des armatures L adh rence acier-b ton est obtenue en partie courante par l tat de surface des armatures (HA).]

9 Aux extr mit s l adh rence est obtenue par une surlongueur appel e longueur de scellement Ls. En pratique cette surlongueur n est pas toujours r alisable. L ancrage des armatures peut alors tre courbe (fig 4). Longueur de scellement droit - Ls Le BAEL91 (art A 6 1 1221) fixe la longueur de scellement droit en fonction de la r sistance la compression du b ton, de la nuance et du diam tre de l armature. On retient les valeurs forfaitaires suivantes : Ancrages courbes Les courbures normalis es retenues r glementairement sont les suivantes (fig 5) : Equerre Normalis e, Crochet Normalis , Retour Normalis , Recouvrement des armatures - Lr Pour transmettre correctement les efforts, les barres ne peuvent tre positionn es bout bout.

10 C est le cas au niveau des reprises de b tonnage ou des l ments de dimension sup rieure celle des barres. La liaison des armatures est effectu e par recouvrement (fig 6). Acier lisses FeE235 Ls = 50 barre Acier HA FeE500 Ls = 40 barre Fig 5 Ls longueur de scellement droit L armature peut tre prolong e sur la trav e de gauche. L armature ne peut tre prolong e au del du poteau. L ancrage est dit courbe. Poteau BA Poteau BA Poutre BA Fig 4 Ls EdC - Construction 5/6 4/ PROTECTION DES ARMATURES La corrosion des armatures est un ph nom ne d oxydo-r duction qui une fois d clench conduit la ruine des structures.