Principe du béton armé

Etudions le principe de fonctionnement de quelques éléments de béton armé dans une structure courante :

- Poutre - Dalle - Poteau - Fondations

A – Les Poutres

Une poutre en béton armé est

généralement soumise à de la flexion :

- Fibres supérieures comprimées

- Fibres inférieures tendues

Livrons-nous à une série d’expériences de rupture de poutre à la

flexion :

Poussons à la rupture une poutre de béton en flexion sans armature.

Pour une faible charge : F = 6 000 N, la rupture interviendra brutalement.

La forme même de la rupture nous montre que cette dernière

provient d’une insuffisance du béton à la traction.

Nous allons remédier à cette insuffisance en plaçant des barres

d’acier en zone inférieure (aciers longitudinaux), là où se

développent les contraintes de traction. (exemple de section : 4

HA20 = 12,57cm²)

Armée d’aciers longitudinaux en partie tendue, la poutre présente

une résistance grandement améliorée : F = 70 000 N (12 fois

plus)

Ce sont des fissures inclinées, près des appuis, qui vont brusquement s’ouvrir et provoquer la rupture de la poutre…

Ce type de fissure est dû à l’ effort tranchant (ou cisaillement).

Pour empêcher ce type de rupture, nous allons concevoir une 3ème poutre possédant en plus des armatures transversales (cadre)

Ainsi armée (aciers longitudinaux + aciers transversaux), la poutre aura encore une résistance améliorée).

La rupture intervient à F = 110 000 N (18 fois plus)

De manière à stabiliser les armatures, on place des aciers de construction dans les zones de la poutre où il n’y a pas d’acier

longitudinaux :

Aciers de construction en haut si présence d’aciers longitudinaux en bas et réciproquement…

Les poutres peuvent être préfabriquées (en usine ou sur le chantier), on prévoit alors des aciers de levage.

Ces aciers de levage sont des aciers lisses : ils se déforment davantage avant la rupture et cette rupture est moins brusque qu’avec les aciers haute adhérence (HA).

Exemple d’une poutre préfabriquée avec aciers de levage

Bilan des différents types d’aciers :1 - Les aciers longitudinaux : Ces aciers reprennent les efforts de traction amenés par la flexion. Ces aciers sont calculés en fonction des efforts (cours de BA…). Les aciers longitudinaux sont parfois appelés aciers principaux ou de résistance.

2 - Les aciers transversaux : Ces aciers reprennent l’ effort tranchant. Ils sont généralement constitués de cadres, d’épingles ou d’étriers.

Les aciers transversaux ainsi que leur espacement sont également

calculés.3 - Les aciers de construction : Ces aciers permettent de rigidifier la cage d’armatures et de permettre le levage de celle-ci.

Ces aciers ne sont pas calculés. Ils sont également appelés acier de montage 4 - Les aciers de levage : Ils permettent de lever les éléments de béton ou les très lourdes cages d’armatures. Ils sont en aciers lisses.

5 - Les aciers de liaison : Ils permettent de transmettre les efforts entre les différents éléments de la structure…

L’enrobage :

Les aciers doivent être protégés des agressions extérieures et ne

doivent pas gêner le remplissage du béton.

Il faut pour cela respecter une distance d’enrobage c (ou e).

L’enrobage varie selon l’agressivité du milieu : 1, 3 ou 5 cm.

Dispositions constructives

Longueur de recouvrement :

Lorsqu’une barre d’acier n’est pas assez longue, on prolonge avec

une autre barre. Pour que l’effort puisse se transmettre d’une barre

à une autre, il est nécessaire de « recouvrir » les barres sur une

certaine longueur dite longueur de recouvrement.

Cette longueur vaut 50 Φ pour de l’acier courant Fe 500 MPa

Poutre : exemple de plan de ferraillage

Coupe en élévation Section rabattue Nomenclature

Tout comme les poutres, les dalles sont des éléments qui sont soumis à de la flexion (une dalle n’est autre qu’une poutre très large…)

En zone tendue, plutôt que de placer des barres sur toute la surface de la dalle, on utilise des panneaux de Treillis Soudés (TS).

Dans les bâtiments courants, il n’est pas nécessaire de mettre des aciers transversaux (cadre). De ce fait, on ne met pas d’acier de construction…

B – Les Dalles

Sens porteur

Plusieurs lits

Recouvrement.

Sur le pourtour des trémies, on renforce avec des aciers.

Les poteaux des constructions classiques sont soumis à de la compression.

Même si le béton résiste bien à la compression, on ajoute des aciers :

- Pour participer à la résistance à la compression.

- Risque de flambement -> des zones tendues

apparaissent

C – Les Poteaux

Non armé Arm. Longitudinales Arm. Longitudinales + Cadres

NON NON OUI

Il faut au moins 3 cadres pour

assurer le recouvrement.

Dispositions constructives

Poteau : Exemple de plan de ferraillage

D – Les Semelles de fondations

L’effort de compression du poteau se transmet à la fondation par des bielles de compression inclinées.

La résultante horizontale de ces bielles donnent 2 forces de sens opposés : de la traction (flèches vertes).

D’où la nécessité de placer des armatures !

Encastrement

La disposition des aciers permet d’obtenir la liaison voulue

Liaisons des éléments de structure

Des aciers de liaison permettent de relier les éléments de la structure

 BALLAST Ce type de Gravier est utile pour le Gros béton, ponts, tunnels, murs de soutènement, voies ferrées.

 GRAVIER 4/7 Ce type de Gravier est utile pour les nervures voilées, les tuyaux, les agglomérés, Les décorations de cours.

 GRAVIER 5/15 Ce type de Gravier est utile pour les poteaux, les linteaux, les poutres, les dallages, les buses.

 GRAVIER 6/10 Ce type de Gravier est utile pour les travaux divers.

 GRAVIER 10/14 Ce type de Gravier est utile pour ls travaux divers.

 GRAVIER 15/25 Ce type de Gravier est utile pour les coulages, de poteaux linteaux et poutres.

 MOELLON Il est utile pour les murs de soutènement, revêtement mural, décoration, massif de fondation, barrage.

 PAVES Très utile pour habiller les sols.

 SABLE 03 04 05 Le sable carrière est très utile pour la fabrication des parpaings et autres agglomérés, dallages, tuiles, finition enduits, hourdis.

 STERILE DE CARRIERE Le stérile de carrière est utilile pour le dallage du sol, béton de propreté, bourrage des parpaings, coulages divers sans grande exigence de technicité.

 GRAVIER ROULE Il est tres utile pour les revêtements.

 SABLE Très utile dans les travaux diverss: fabrication des parpaings, crépisage des murs, Dalles, Mortiers etc. Il y'en a en plusieurs catégories: gros sable, sable noyé, sable fin de fleuves et rivières etc.

 TOUT VENANT Il est constitué de sable et de gravier (stérile, Mélange, etc).