béton armé principes et technologie

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Horta 2010-11 RDM _ Béton _ ir. G. Martin 1 Béton armé Principes et technologie

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principe et technologie du béton armé

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Béton arméPrincipes et technologie

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1. Principes généraux• Usage

– Traction• Faible résistance• Fissurations

– Compression• Exclusivement• Maçonnerie

– Flexion• Armatures• Béton armé > matériau

composite• Contraintes

Coulage d’une poutre en béton arméhttp://www.jexpoz.com/537-3-coulage-poutre-beton-arme

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1. Principes généraux• Colonne en

compression pure– Régime élastique

• Répartition des effortsen fonction des raideursdu béton et de l’acier

– Etat plastique• Répartition des efforts

en fonction descontraintes deplastification desmatériaux

• Effort A-B inchangé surtoute la hauteur

• Adhérence importe peuPhoto artistiquehttp://jldphoto70.unblog.fr/2007/04/24/colonne-de-beton/

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1. Principes généraux• Poutre en flexion

– Poutre uniformément chargée• Fibre supérieure comprimée

• Fibre inférieure tendue > armatures– Cisaillement < Effort tranchant

• Contraintes principales de traction et de compression à 45° par rapportà l’axe > bielles en compression et zones de traction

• Armatures placées à 45°

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1. Principes généraux• Poutre en flexion

– Cisaillement < Effort tranchant• « Barres inclinées » > étriers = armatures verticales dans la pratique• Comportement =poutre en treillis• Distance étriers ≤ z• Pratique : étriers plus rapprochés > plusieurs poutres décallées

superposées

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1. Principes généraux

• Poutre en flexion– Résistance des assemblages > résistance des noeuds

• Adhérence béton-acier en pied de bielle• Ancrage des armatures à l’extrémité de la poutre

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1. Principes généraux• Poutre en flexion

– Percements• Passage de canalisations• Examen du schéma en treillis > localisation des zones de percements

possibles• Matière strictement nécessaire

– Calcul des poutres en béton• Vérification des contraintes dans le béton• Dimensionnement des armatures

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1. Principes généraux• Armatures - fibres d’acier

– Résistance à la traction• Fibres de +- 5 cm de longueur pour une section de l’ordre du mm2

• Ancrages aux extrémités (pliage, surépaisseur)• Quantité : 30 kg/m3

– Résistance à la fissuration• Couturent les fissures

– Bonne ductilité– Usage

• Faible résistance à la traction > Dalles sur le sol• Dimensionnement des armatures

– Aspect économique• Fibres inutiles dans les zones en compression

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2. Armatures

2.1. Caractéristiques mécaniques

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2. Armatures2.2. Caractéristiques géométriques

• Diamètre nominal> Définit la section de l’armature– Diamètre en mm

• 6,8,10,12,14,16,18,20,25,28,32,40

• Diamètre d’encombrement– Circonférence circonscrite à la barre

et englobant les nervuresd’adhérence

• Pliage des armatures– Rayon de courbure minimum

• Éviter l’allongement excessif de lafibre extérieure qui pourrait conduireà la fissuration de l’acier et à larupture de l’armature dans la zoned’ancrage > armature inutile

• Crénelures– Garantit l’adhérence acier-béton

• Livraison– Longueurs standards : 12 ou 14m– Limitation des chutes lors du

ferraillage

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage - Recouvrement

2.3.1.Adhérence• Permet les transferts d’efforts entre acier et béton

• Où? A l’ancrage des pieds de bielles (adhérence en pleine barre) et àl’ancrage des armatures à leurs extrémités.

• Obtenue par Adhérence directe entre les matériaux acier et béton (prise autour de l’armature) Frottement consécutif aux efforts radiaux résultant du retrait du béton autour de

l’armature Crénelures de l’armature

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage - Recouvrement

2.3.1.Adhérence> Mesures des caractéristiques d’adhérence> Essai « d’extraction » d’une barre scellée dans le béton

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage - Recouvrement

2.3.2. Ancrage• Armatures ancrées à leurs extrémités• Par sécurité, la résistance de l’ancrage > effort nécessaire à la plastification de

l’armature -> prévenir toute rupture fragile• Types d’ancrages : droits, par pliage, en crosse

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage - Recouvrement

2.3.2. Ancrage• Armatures ancrées à leurs extrémités• Par sécurité, la résistance de l’ancrage > effort nécessaire à la plastification de

l’armature -> prévenir toute rupture fragile• Types d’ancrages : droits, par pliage, en crosse

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage -

Recouvrement

2.3.2. Ancrage

• Dans le cas de l’ancrage droit• S= sécurité prise sur la contrainte

d’adhérence acier-béton• Longueurs d’ancrages

• définies par la norme > contraintedans l’armature

• Première approximation : la = 30ø• Ancrage de l’armature

• tout le périmètre concerné

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage - Recouvrement

2.3.3. Recouvrement

• Liaisons entre armatures• Pour obtenir de grandes longueurs• Bétonnage par phase

• Transfert de l’effort par recouvrement

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage - Recouvrement

2.3.3. Recouvrement

• Effort tangentiel à l’interface acier béton• Formation de bielles de compression entre armatures qui assurent le transfert des efforts

• Efforts extérieurs de poussée au vide• Repris le plus souvent par butée contre le béton, plus rarement contre d’autres armatures

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage - Recouvrement

2.3.3. Recouvrement

• Dans ce système de transfert d’effort• La totalité du périmètre des barres n’est pas également impliquée > les longueurs de

recouvrement sont plus importantes que les longueurs d’ancrage (1,5 à 2 fois)

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage - Recouvrement

2.3.3. Recouvrement

• Zones de recouvrement• Plus faibles qu’en pleine barre• Eviter de les placer dans des zones de

sollicitations maximales• Eviter de concerner la totalité des barres

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2. Armatures2.3. Adhérence - Ancrage - Recouvrement

2.3.3. Recouvrement• Liaison entre armatures

• Manchon

• Soudage des armatures• En usine

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3. Dispositions constructives3.1. Armatures structurelles - armatures technologiques

• Armatures structurelles– Assurent la stabilité de l’ouvrage– Définies par calcul– Position privilégiée et bien protégées– Exemples : armatures de flexion d’une poutre, armatures de reprise

de l’effort tranchant,…

• Armatures technologiques à caractères structurel

• Armatures technologiques de montage

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3. Dispositions constructives3.1. Armatures structurelles - armatures technologiques

• Armatures structurelles

• Armatures technologiques à caractères structurel– Objectif : limitation de la fissuration liée au retrait, aux sollicitations

secondaires,…– Déterminées par la bonne pratique et les normes– Déterminante pour la durabilité des ouvrages– Exemples : étriers des poutres dans les zones où ils ne sont pas

nécessaires du point de vue structurel, armatures de répartition desdalles,…

• Armatures technologiques de montage

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3. Dispositions constructives3.1. Armatures structurelles - armatures technologiques

• Armatures structurelles

• Armatures technologiques à caractères structurel

• Armatures technologiques de montage– Destinées à permettre la réalisation du ferraillage– Servent à maintenir les étriers et à constituer une cage d’armatures– Exemples : armatures supérieures des poutres quand elles ne

sont pas nécessaires du point de vue structurel

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3. Dispositions constructives3.2. Positionnement des armatures

3.2.1. Généralités

• Enrobées de béton > ordre degrandeur de 2,5 cm (suivantconditions d’exposition)

- Protection (corrosion et feu)- Adhérence à développer sur toute la

périphérie• Positionnées par rapport au

coffrage par des dispositifs« écarteur » en matière plastique ouen fibro-béton

• Placées sur toutes les faces desouvrages sauf pour les facescomprimées des dalles

Types de support en fibro-ciment et enplastiqueM. Provost

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3. Dispositions constructives3.2. Positionnement des armatures

3.2.1. Généralités

• Distance maximale entre armatures≈ 20cm pour limiter la fissuration

• Distance minimale entre armaturessupérieure au plus gros granulat etau moins égale au diamètre del’armature pour le développementde l’adhérence acier-béton. ≈ 3cm

• Ligature des armatures pourassurer leur positionnement encours de bétonnage

• Possibilité de préfabrication descages d’armatures en usine >assemblage par soudage

Types de support en fibro-ciment et enplastiqueM. Provost

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3. Dispositions constructives3.2. Positionnement des armatures

3.2.2. Colonnes

• Armatures verticales• Renforcer la section pour la

compression• Reprendre la traction pour la flexion

• Armatures technologiques• Imposées par la norme

• Etriers et épingles• Empêchent le flambement des

armaturesM. Provost

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3. Dispositions constructives3.2. Positionnement des armatures

3.2.3. Poutres

• Armatures principales disposées àl’intérieur des étriers pour assurer ladécomposition des efforts, un meilleurenrobage des armatures principales etfaciliter la réalisation du ferraillage

• Préfabrication des armatures des poutressous forme de cages placées ensuitedans le coffrage

• Attentif au placement des armatures deflexion car l’espace disponible estnettement inférieur à la largeur de lapoutre

M. Provost

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3. Dispositions constructives3.2. Positionnement des armatures

3.2.4. Dalles

• Dalles portant dans une direction >Fonctionnement semblable à unensemble de poutres placées côte à côte

• Dans la réalité, les dalles ne sontquasiment jamais uniformémentchargées > flexions transversales àreprendre

M. Provost

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3. Dispositions constructives3.2. Positionnement des armatures

3.2.4. Dalles

• Dalles portant dans une direction >Fonctionnement semblable à unensemble de poutres placées côte à côte

• Dans la réalité, les dalles ne sontquasiment jamais uniformémentchargées > flexions transversales àreprendre

• Armatures de répartition pour la reprisedes flexions transversales

M. Provost

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3. Dispositions constructives3.2. Positionnement des armatures

3.2.4. Dalles

• Dans la réalité, les dalles ne sont quasiment jamais uniformément chargées > flexionstransversales à reprendre

• Armatures de répartition pour la reprise des flexions transversales

• Point de vue microscopique

M. Provost

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3. Dispositions constructives3.2. Positionnement des armatures

3.2.4. Dalles

• Section des armatures de répartition fixée par la norme à au moins 20% de celle desarmatures principales

• Armatures principales placées en premier lit > maximise le bras de levier

M. Provost