Le béton possède une grande résistance à la compression et une résistance moindre à la traction. Dans les structures en béton se développe un ensemble de contraintes générées par les diverses actions auxquelles elles sont soumises.
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Pourquoi mettre des aciers dans le béton ?
Le béton possède une grande résistance à la compression et une résistance moindre à la traction. Dans les structures en béton se développe un ensemble de contraintes générées par les diverses actions auxquelles elles sont soumises. La résistance à la compression du béton lui permet d’équilibrer correctement les contraintes de compression. Par contre, du fait de la relative faiblesse de sa résistance à la traction, il n’en est pas de même pour les contraintes de traction. C’est pourquoi l’on dispose dans les parties tendues d’une pièce en béton, des armatures (barres ou treillis soudés) en acier (matériau qui présente une bonne résistance à la traction). Chaque constituant joue ainsi son rôle au mieux de ses performances : le béton travaille en compression et l’acier en traction.
Les structures en béton armé sont ainsi capables de résister à l’ensemble des charges qui leur sont appliquées : leur poids propre, les charges d’exploitation sur les planchers par exemple, le trafic routier sur les ponts, les charges de vents, les effets de la dilatation thermique, les efforts engendrés lors des séisme, etc…
Le béton constitué de ciment, agrégats, d’eau et d’adjuvants présente un PH basique qui est primordial pour la durabilité de la structure puisque ce milieu basique bloque la corrosion des armatures tant que la fissuration reste maîtrisée. C’est pour cette raison que des structures en béton armé datant de plusieurs décennies sont encore parfaitement en bon état de fonctionnement et de résistance. Par contre des structures dont le béton a été mal formulé ou présentant des matériaux de médiocre qualité voient après quelques années de fonctionnement des désordres apparaître ; c’est le cas des ouvrages routiers en montagne soumis aux alternances de gel-dégel et aux sels de déverglaçage ou des ouvrages maritimes agressés par l’eau saumâtre.
Il est également à noter la bonne tenue du béton armé au feu qui moyennant des dispositions d’armatures particulières et une formulation adéquate résiste plusieurs heures permettant aux occupants de pouvoir évacuer lors d’un incendie. Cette caractéristique propre au béton armé ne se retrouve pas pour les structures métalliques ou en bois.
Quelles sont les différentes natures de barres pour béton armé ?
Il existe globalement trois grandes familles de barres pour béton armé qui sont : les barres lisses, les barres à haute adhérence HA (acier au carbone) et les barres HA en inox.
Les barres lisses
Les barres lisses, comme leur nom l’indique, ne présentent aucun relief en surface et sont réalisées en France avec un acier de limite élastique 235 MPa. Cet acier présente une très grande ductilité, c’est-à-dire des allongements à rupture très important ; ce ne sont pas des aciers dits fragiles (« ils s’étirent avant de casser »).
Ces barres lisses, historiquement présentes dans le béton armé depuis le début ont été remplacées par les barres HA. Les barres lisses sont par contre utilisées pour réaliser obligatoirement les boucles de levage, certains frettages.
Les barres en HA
Les barres en HA présentent l’avantage d’être mieux ancrées dans le béton grâce aux reliefs, appelés « verrous », réalisés lors du laminage à leur surface. Cette adhérence au béton est primordiale car elle permet d’en limiter la fissuration.
Les barres HA ont en France une limite élastique de 500 MPa et plusieurs nuances de ductilité : A à C.
La lecture des nuances se fait de la manière suivante : B500A / B500B / B500C ; le premier B indique qu’il s’agit de Barre pour béton armé, 500 indique la limite élastique de l’acier et A, B ou C indiquent la ductilité.
Ductilité A : 2.5% / B : 5% et C : 7.5%. Plus la ductilité est élevée et plus l’acier est apte à s’allonger avant sa rupture. C’est pour cette raison que les ouvrages construits dans des zones sismiques ne doivent pas utiliser de ductilité A. De même le règlement sur les ponts routiers interdit l’utilisation de barres HA de ductilité A.
Les barres HA en inox
Enfin les barres HA en inox présentent des caractéristiques proches de celles en acier carbone. Elles sont surtout mises en œuvre que très exceptionnellement compte tenu de leur coût dans des ouvrages où la corrosion est très sévère, notamment les ouvrages maritimes.
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Quelle est la gamme des diamètres courants des armatures pour béton armé ?
Les diamètres des barres pour béton armé sont standardisés. La gamme peut être légèrement différente entre les pays. En France la gamme des diamètres courants est la suivante : 8 / 10 / 12 / 14 / 16 / 20 / 25 / 32 / 40 mm.
Des diamètres plus faibles existent et sont notamment utilisés dans les treillis soudés. Le diamètre 6 a progressivement disparu et remplacé par équivalence de section par le diamètre 8. L’intérêt principal de cette évolution porte sur l’amélioration de la rigidité des cages préfabriquées en 8mm vs 6mm. La géométrie des cadres est meilleure et les éventuelles déformations des cages lors des manutentions ou au transport sont limitées, gage de respect des enrobages et donc gage de qualité.
Les boites d’attente sont généralement confectionnées à partir des diamètres 8 / 10 / 12.
Les coupleurs, liaison mécanique entre deux barres à liaisonnées, couvrent les diamètres 12 / 14 / 16 / 20 / 25 / 32 / 40mm.
Notions sur l’enrobage des armatures pour béton armé
L’ennemi principal du béton armé est le risque de corrosion des armatures si celles-ci ne sont pas en inox. Le phénomène de corrosion de l’acier déclenché par la présence d’humidité et d’oxygène doit être maîtrisé pour éviter le gonflement des armatures et l’éclatement progressif du béton.
Pour cela, la réglementation impose notamment de placer les armatures suffisamment profondément dans l’élément en béton. On parle ainsi d’enrobage correspondant à la couverture de béton placée au-dessus des armatures les proches de la surface de l’élément en béton.
Cet enrobage dépend de nombreux paramètres définit dans les eurocodes et notamment EN 1992 ainsi que dans la norme sur les bétons EN 206-1. Les paramètres principaux sont l’importance de l’agressivité de l’environnement, la nature de cette agressivité, la durée de vie du projet, la résistance du béton, etc…
Globalement pour les cas courants de bâtiments, un enrobage de 3cm suffit. Par contre pour des ouvrages maritimes, pour des fondations profondes (pieux ou parois moulées) l’enrobage peut aller jusqu’à 7cm.
Dans tous les cas, il est important que l’enrobage spécifié sur les plans du bureau d’études soit respecté car les calculs de l’ouvrage en tiennent compte.
Un enrobage trop faible conduirait à des risques de corrosion. Un enrobage trop important conduirait quant à lui à un risque de sur-fissuration et une carence de résistance.
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