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Béton armé. Dispositions constructives.
Formateur Xavier LAUZIN
Formation CTC Alger 2016 Xavier Lauzin
1
Ces règles s’appliquent:
Aux bâtiments
Ponts courants .
Elles ne s’appliquent pas:
Aux ouvrages soumis à des chargements dynamiques (séisme,…)
Aux ouvrages incorporant des barres traités par des revêtements
spéciaux (époxy,…)
Les dispositions constructives de la section 8 de l’EN 1992-1-1 ne sont
pas suffisantes dans les cas suivants:
• Éléments soumis à une action sismique
• Éléments soumis à des vibrations (machines,…)
• Eléments soumis à des charges d’impact.
Généralités..
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L’objet de l’espacement est :
De permettre une mise en place correct du béton (bétonnage et vibration)
De garantir un bon fonctionnement du béton armé (adhérence correcte,…)
L’espacement d entre les barres doit être tel que:
d > Max (ɸ;20 mm; dg+5mm)
Où dg est le diamètre des plus gros granulats.
En cas de mise en place en lits superposés, les barres sont situées sur des verticales et espacées de la valeur de passage des aiguilles vibrantes.
Nota: des dispositions particulières sont adoptées pour les fondations:
• Pieux forés EN 1536
• …
Espacement des armatures.
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Le cintrage des armatures a pour objet:
D’éviter la fissuration de l’acier
De limiter la compression du béton.
Cintrage des armatures.
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Vis-à-vis de la compression du béton, on considère que les dispositions
suivantes sont satisfaisantes:
Les barres ne présentent pas un retour de plus de 5 diamètres au delà de la
courbure
Une barre transversale est disposée à l’intérieur de la courbure
Le diamètre du mandrin est conforme au tableau suivant.
Nota: les conditions de non écrasement du BAEL sont moins exigeantes que
celles de l’EC2. Si l’on compare les valeurs du ratio entre la valeur du
diamètre minimal de cintrage Φm et le diamètre de la barre Φ pour l’EC2 et le
BAEL , on obtient les éléments suivants:
Cintrage des armatures.
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a/Φ 2 4 6 7
EC2 20 15 14 13
BAEL 10 9 8 8
Valeurs de Φm/Φ
a= distance entre axe des barres.
Cintrage des armatures.
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Diamètres intérieurs de cintrage selon la NFA 35-027.
Le rôle de l’ancrage est:
D’assurer une bonne transmission des forces d’adhérence au béton
D’éviter l’apparition de fissures longitudinales et l’éclatement du
béton.
Ancrage des armatures longitudinales.
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Ancrages des armatures longitudinales.
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Le BAEL préconisait les dispositions suivantes:
La qualité de l’ancrage des barres dépend de la qualité de l’adhérence
acier/béton qui est fonction:
• Du type de la barre (acier HA à écrou,…)
• De l’inclinaison de la barre au bétonnage
• De la zone de béton dans laquelle est située l’ancrage (moins bonne
qualité en partie haute des coffrage par exemple,…)
Il en résulte que la capacité à réaliser un bon bétonnage est
primordiale.
La France retient que les classes d’exécution 2 et 3 de la norme NF EN
13670 permettent de garantir une bonne condition de bétonnage.
L’adhérence entre l’acier et le béton, nécessaire à la transmission des
efforts est définie par la contrainte ultime fbd.
La valeur de cette contrainte est donnée par:
Ancrages des armatures longitudinales.
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Ancrages des armatures longitudinales.
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Ancrages des armatures longitudinales.
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La contrainte d’adhérence ultime est alors donnée par la formulation suivante:
Nota: la valeur de 2,25 ne vise que les aciers HA , la valeur de 1 qui concernait les aciers lisses a été supprimée.
Application numérique:
La formule ne traite que des aciers à haute adhérence, en
conséquence les aciers lisses ne sont plus visés par l’EC2.
Considérons un acier HA20 dans du béton de classe C30/37.La
contrainte ultime d’adhérence est donnée par:
fbd=2.25*1*1*2.0/1.5 = 3.00 MPa.
Nota 1: le BAEL définissait la contrainte d’adhérence par:
Ƭ=0.6Ψs2ft28 = 0.6*1.52*2.4 = 3.24 MPa
Nota 2: les aciers en chapeaux de poutres ou de dalles supérieures à
20 cm sont très pénalisés car il convient de considérer un
bétonnage médiocre. La longueur d’ancrage est globalement
majorée de 30%.
Ancrages des armatures longitudinales
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La longueur d’ancrage de référence est définie par:
Ancrages des armatures longitudinales
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Si l’on remplace les valeurs de
la formule par:
σsd = fyd AS,c/Amis en place
La longueur d’ancrage de référence
vaut alors:
lb,rqd = ɸ/4 . fyd/fbd AS,c/Amis en place
Ancrages des armatures longitudinales
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La longueur d’ancrage de référence est définie en fonction des
conditions de bétonnage selon :
Le BAEL définissait les valeurs ci-contre. Les conditions de bétonnage n’étaient pas reprises.
Les valeurs du BAEL sont inférieures à celles de l’EC2 du fait que le BAEL calculait la longueur à partir de la limite élastique et non de la contrainte de calcul.
La longueur d’ancrage de calcul est donnée par:
Ancrages des armatures longitudinales.
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Les valeurs de Cd (effet d’enrobage) sont données par:
Ancrages des armatures longitudinales.
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Barres droites avec cd=Min(a/2;c1;c)
Barres avec crochet ou coude avec cd=Min(a/2;c1)
Barres avec boucle et cd= c
Ancrages des armatures longitudinales.
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Les valeurs de K et λ (effet de confinement des armatures transversales ) sont données par:
Ast: désigne l’aire de la section des armatures transversales le long de l’ancrage de calcul Ast,min désigne l’aire de la section minimale des armatures transversales (0,25 AS pour les poutres et 0 pour les dalles). As section d’une barre ancrée
Ancrages des armatures longitudinales.
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Exemple d’application:
Ancrages des armatures longitudinales.
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Exemple d’application:
L’ancrage des armatures transversales peut être assuré par:
• Des aciers coudés (avec un filant à l’intérieur)
• Des crochets (avec une barre à l’intérieur)
• Des aciers soudés.
Ancrages des armatures transversales
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Nota: les schémas c) et d) ne sont applicables qu’en zone sismique 1 en DCL.
Ancrages des armatures transversales
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L’ancrage par barre soudée peut être réalisé de la façon suivante:
Pour servir d’ancrage la barre soudée doit résister à l’entrainement . Ce système d’ancrage est une nouveauté de l’EC2 applicable aux cadres en échelle des poutres. La valeur de la résistance à l’entrainement est donnée par:
Le recouvrement des armatures permet d’assurer la continuité de la
reprise d’efforts (comme les coupleurs ou le soudage).
Il doit être dimensionné pour:
- Éviter l’éclatement du béton au voisinage des jonctions
- Eviter l’apparition de fissures pouvant affecter le comportement de la
structure.
Les principes adoptés par l’EN 1992-1-1 sont les suivants:
Décaler les recouvrements et ne pas les disposer dans des zones de
structure fortement sollicitées
Disposer les recouvrements de façon symétrique
Respecter la proportion des barres en recouvrement suivante:
Barres tendues : disposées sur plusieurs lits : limitation à 50%
Barres comprimées: aucune restriction
Le recouvrement des armatures.
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Nota: il faut faire la différence entre les recouvrements voisins (barres
voisines mais dans des sections différentes) et les recouvrements
voisins de barres dans une même section (les barres peuvent ne pas
être voisines).
Pour les recouvrements dans une même section, l’espacement entre
les axes transversaux de recouvrement doit être supérieur à 0,65 l0.
Pour les recouvrements dans une section différente ,l’espacement
entre les axes transversaux de recouvrement doit être supérieur à 1,30
l0.
Le recouvrement des armatures.
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Le recouvrement des armatures.
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La longueur de recouvrement l0 des barres est donnée par:
Les valeurs des coefficients αi sont donnés ci-dessus. La valeur de α6 dépend du nombre de barres en recouvrement dans la même section:
Pourcentage de barres en recouvrement
α6
˂ 25% 1
33% 1,15
50% 1,4
≥ 50% 1,5
Des armatures de coutures sont à disposer transversalement aux
recouvrements pour reprendre les tractions engendrées par les
bielles de béton selon les 2 cas suivants:
Si le diamètre des barres se recouvrant est inférieur à 20 mm ou si
le pourcentage de barres en recouvrement est inférieur à 25%, les
armatures transversales minimales prévues pour la reprise de
l’effort tranchant sont suffisantes
Dans les autres cas, il faut couturer le recouvrement de la façon
suivante:
Le recouvrement des armatures.
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Nota: ΣAst≥As avec As = section des barres du recouvrement.
Dans les zones tendues, les armatures de couture sont à disposer sur
les 1/3 extrêmes des zones de recouvrement des barres
longitudinales.
L’annexe française autorise une répartition homogène le long de la
zone de recouvrement.
Dans les zones comprimées, les coutures peuvent être disposées sur
le recouvrement avec une armature en dehors de cette zone à une
distance inférieure à 4Φ.
L’annexe française n’impose pas cet acier de couture en dehors de la
zone de recouvrement.
Le recouvrement des armatures.
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Le recouvrement des barres de fort diamètre est autorisé dans les
sections dont les dimensions sont au minimum de 1m ou lorsque la
contrainte de traction dans les barres est inférieure à 80% de fyd.
La répartition des armatures transversales au droit des zones
d’ancrage doit respecter:
Cas des barres de fort diamètre.
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L’ancrage des barres de fort diamètre peut être réalisé:
Par des organes métalliques spécifiques (manchons,…)
Par des ancrages rectilignes complété par des armatures
transversales (confinement par des cadres et étriers). La section
minimale de l’armature transversale est de :
Cas des barres de fort diamètre.
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Les règles précédentes pour une barre seule sont applicables à une
barre fictive représentant le paquet, le diamètre équivalent vaut:
Cas des paquets de barres.
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Nota: 2 barres accolées et superposées ne sont pas considérées par l’Annexe Nationale comme un paquet mais comme une barre isolée.
L’ancrage des paquets de barres peut être réalisé de la façon suivante:
Si le diamètre équivalent est inférieur à 32mm, le groupe de barres
peut être arrêté sans qu’il soit nécessaire de décaler l’arrêt de
chaque barre
Sinon on prévoira un ancrage en quinconces
Si toutes les barres du paquet sont ancrées individuellement, la
longueur d’ancrage peut être évaluée sur la base de ɸn.
Cas des paquets de barres.
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Cas des barres comprimées:
• lorsque le diamètre nominal est inférieur à 32mm, l’arrêt décalé
n’est pas obligatoire.
• Sinon prévoir 4 épingles de diamètre 12mm en extrémité du groupe
de barres.
• Le recouvrement des paquets de barres est à réaliser de la façon
suivante:
Cas des paquets de barres.
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Les recouvrements doivent être prévus dans des zones où les sollicitations aux
ELU ne sont pas supérieures à 80% de la résistance de calcul de la section.
Dans le cas contraire, la hauteur utile considérée dans le calcul en flexion doit
prendre en compte le lit le plus éloigné du coté tendu (bras de levier plus
faible).
Il convient également de majorer de 25% la contrainte de traction de l’acier dans
les zones de recouvrement pour le calcul de l’ouverture des fissures wk.
Cas des treillis soudés.
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Les longueurs de recouvrement des barres principales doivent ignorer l’effet favorable apporté par les barres transversales (a3=1).
En cas de chargement de fatigue, seul le recouvrement dans un même plan est admis.
Pour les armatures de répartition, le recouvrement est donné dans le tableau suivant:
Cas des treillis soudés.
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Pourcentage de recouvrement dans une même section:
Le pourcentage de barres principales pouvant se recouvrir dans une
même section est de :
• 100% si la section totale d’armature ramené à leur inter distance est
telle que As/s≤ 12 cm²/m
• 60% sinon.
Dans ce cas le recouvrement des barres est à décaler de 1,3 l0 (voir ci-
dessus).
Le pourcentage de barres de répartition pouvant se recouvrir dans une
même section est de 100%.
Les longueurs de recouvrement sont alors les suivantes:
Cas des treillis soudés.
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Φ≤6 mm 6≤Φ≤8,5mm
8,5≤Φ≤12 mm
15 cm et 1 maille sur la longueur
25 cm et 2 mailles 35 cm et 2 mailles.