Béton armé - Définition

Introduction

Le béton armé est un matériau composite constitué de béton et d'acier qui allie la résistance à la compression du béton à la résistance à la traction de l'acier. Il est utilisé comme matériau de construction, notamment pour le génie civil.

Armatures métalliques de renforcement du béton

Pylône de lampadaire en béton

Ferraillage d'une station de pompage en rivière (South River, West Sacramento, Californie)

Principe de fonctionnement du béton armé

Le béton est un matériau peu cher, qui résiste bien à la compression mais très mal à la traction.

L'acier est un matériau qui résiste aussi bien à la compression qu'à la traction mais bien plus cher que le béton.

Dans une structure en béton armé, les aciers principaux sont positionnés dans les parties tendues de béton pour compenser la mauvaise résistance du béton en traction. Pour une dalle en béton armé par exemple, on place les armatures principales en partie basse des travées et en partie haute au niveau des appuis.

Les premiers ouvrages en béton armé utilisaient des barres d'acier doux lisses, par la suite les barres furent constituées d'acier haute adhérence comprenant des aspérités et ayant une meilleure résistance.

Dispositions courantes de ferraillage

Façonnage du ferraillage d'une semelle sur le chantier du nouvel l'aéroport international de Ouagadougou

Dans un ferraillage, il existe plusieurs types d'armatures :

• les aciers principaux qui reprennent les efforts dans les parties tendues du béton ;
• les aciers transversaux pour reprendre les effets de l'effort tranchant et/ou de la torsion ;
• les aciers de comportement (pourcentage minimum d'armatures principalement pour limiter la fissuration) ;
• les aciers de montage pour fixer les aciers et les maintenir au bon emplacement.

En général les aciers sont calculés et mis en œuvre que dans les parties où le béton est en traction. Dans certains cas où le béton est fortement comprimé, par exemple des poutres fortement fléchies ou certains poteaux dont la géométrie est fixée par l'architecture de l'ouvrage, il arrive que le béton seul ne soit pas suffisant pour résister aux efforts de compression. On met alors en œuvre des aciers comprimés pour reprendre une partie de ces efforts.

Les dispositions indiquées ci-après concernent uniquement les aciers principaux.

Poutres

Les poutres sont armées par des aciers principaux longitudinaux, destinés à reprendre les efforts de traction dus à la flexion, et des aciers transversaux, cadres et épingles (ou étriers), destinés à reprendre l'effort tranchant.

Les espaces entre cadres varient en fonction de l'effort tranchant, resserrés quand l'effort tranchant est important, en général près des appuis, et plus espacés quand l'effort tranchant est faible, en général vers le milieu des poutres.

Poteaux

Les poteaux sont armés par des aciers longitudinaux et transversaux destinés à limiter le flambement.

Les aciers transversaux sont espacés régulièrement et resserrés dans les zones de recouvrement avec les aciers en attente.

Dalles

Transport de treillis soudés sur un chantier

Les dalles sont généralement armées par une nappe basse en treillis soudés, et au niveau des appuis par des aciers en nappe haute appelés chapeaux.

Les aciers transversaux sont assez rares mais peuvent être mis en œuvre dans le cas d'un cisaillement localisé important ou d'une reprise de bétonnage comme par exemple une prédalle (partie inférieure de dalle préfabriquée et utilisée comme coffrage pour la partie supérieure).

Voiles

Les voiles sont des murs en béton, suivant les cas, ils peuvent être non armés ou armés.

Poutres-voiles ou parois fléchies

Une poutre-voile ou paroi fléchie est une poutre de grande hauteur dont le rapport hauteur sur longueur est supérieur à 0,5 dans laquelle il se développe un effet de voute. Les poutres-voiles sont armées, en partie basse, par un tirant qui reprend la traction engendrée par l'effet de voute et par des armatures horizontales et verticales qui reprennent les effets du cisaillement.

Murs de soutènement

Il s'agit d'ouvrages destinés à retenir les terres, ils sont armés par des aciers longitudinaux destinés à reprendre les efforts de flexion.

Fondations

Le terme fondations regroupe tous les éléments de structure qui transmettent les efforts d'un ouvrage vers le sol. On distingue deux types de fondations:

• Fondations superficielles (semelle, radier) : elles travaillent par contact entre la surface d'assise de la fondation et le sol;
• Fondations profondes (puits, pieux) : elles travaillent soit par friction entre la face latérale de la fondation et le sol, soit en pointe.

Ferraillage

• Les semelles sont armées d'une nappe d'acier en partie basse et en partie haute si besoin.;
• Les radiers se comportent comme des dalles à l'envers, de façon analogue ils sont armés d'une nappe haute, et d'aciers en partie basse au niveau des longrines, voiles ou poteaux;
• Les pieux sont, suivant les cas, non armés ou armés par des d'aciers longitudinaux et transversaux;
• Les puits sont rarement ferraillés.

Coques

Il s'agit de tous les ouvrages en béton à surfaces non planes, cela concerne par exemple des silos, des réservoirs, des toitures.

Les coques peuvent être armées d'une seule nappe d'armatures située au milieu ou bien de deux nappes, une sur chacune des faces.