Écoutez des podcasts: Comment faire le choix des armatures ?
Le choix des armatures dans une poutre en béton armé dépend de plusieurs facteurs, notamment la résistance de l'acier, les dimensions de la poutre, les charges appliquées, et les normes en vigueur (comme l'Eurocode 2). Voici les étapes clés pour sélectionner les armatures de manière appropriée :
1. Déterminer la section d’acier nécessaire As
Comme expliqué dans la réponse précédente, la première étape consiste à calculer la section d’acier requise pour résister au moment fléchissant maximal Med
2. Choisir le type d’acier d’armature
En fonction des normes locales et des exigences du projet, plusieurs types d’aciers sont disponibles pour l'armature. Le type le plus couramment utilisé est l'acier à haute adhérence de classe B500B, avec une limite d'élasticité Fy de 500 MPa. D'autres classes peuvent être choisies en fonction des besoins spécifiques du projet.
3. Sélectionner le diamètre des barres d’armature
Les armatures sont disponibles sous forme de barres de différents diamètres standards. Voici quelques diamètres courants : 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 32, 40 mm.
Le choix du diamètre dépend :
- De l’encombrement : Les barres d’un grand diamètre peuvent ne pas être pratiques pour certaines poutres de faible hauteur.
- Du nombre de barres nécessaires : Si la section d’acier calculée est grande, on peut opter pour des barres de plus grand diamètre afin de limiter le nombre de barres à poser.
- Des contraintes de mise en place : L'espacement minimal entre les barres et la facilité de mise en œuvre sont également à considérer.
4. Calcul du nombre de barres
La section d’acier totale As calculée est obtenue en choisissant un nombre de barres nnn de diamètre ϕ adéquat.
La section d'une barre d'acier A(barre) est donnée par la formule :
5. Disposer les barres d’armature
- Armature longitudinale (tension) : Ces barres sont placées dans les zones où la poutre subit des efforts de traction. Elles doivent être correctement espacées pour garantir une bonne adhérence avec le béton.
- Armature transversale (étriers) : Les étriers sont utilisés pour confiner l'acier longitudinal et empêcher le flambement. Ils jouent aussi un rôle dans la résistance au cisaillement. Ils sont souvent disposés à intervalles réguliers le long de la poutre.
Il faut respecter un espacement minimal entre les barres pour assurer une bonne mise en œuvre du béton et éviter les zones de faiblesse dues à une mauvaise compaction. Cet espacement est déterminé par les normes (par exemple, en général, l'espacement minimal est supérieur au plus grand de ϕ\phiϕ ou 25 mm).
6. Respecter les règles d’enrobage
L’enrobage est l'épaisseur de béton qui entoure les barres d'acier pour les protéger contre la corrosion et les incendies. En fonction des conditions environnementales, l’enrobage minimal varie :
- Milieu normal : Enrobage minimal de 20 à 30 mm.
- Milieu agressif (bord de mer, industrie) : Enrobage plus important, souvent supérieur à 40 mm.
7. Vérifier les contraintes et les critères de ductilité
Après avoir choisi et disposé les barres d'acier, il est nécessaire de vérifier que :
- Les contraintes dans l’acier ne dépassent pas la limite élastique fy
- Le béton ne subit pas de contraintes excessives en compression.
- La ductilité de la section est assurée, c'est-à-dire que les barres d'acier peuvent se déformer suffisamment avant de casser, garantissant un comportement ductile de la poutre.
8. Vérification au cisaillement et à la torsion
Outre la flexion, la poutre doit aussi être vérifiée pour les efforts tranchants (cisaillement) et la torsion. Les armatures transversales (étriers) sont utilisées pour résister à ces efforts.
Exemples de disposition d'armatures :
- Poutres à simple appui : Les armatures longitudinales sont principalement placées dans la partie inférieure de la poutre, là où se situent les efforts de traction.
- Poutres continues : Les armatures longitudinales sont disposées à la fois dans les parties supérieures et inférieures, selon les moments négatifs et positifs.
- Etriers : Ils sont généralement répartis sur toute la longueur de la poutre, avec un espacement plus serré aux extrémités, là où les efforts tranchants sont les plus importants.
Le choix des armatures dépend des calculs structurels, des normes locales et des considérations pratiques liées à la mise en œuvre. Il est important de respecter à la fois les exigences de dimensionnement pour la résistance et celles relatives à la durabilité, notamment l’enrobage et la qualité des matériaux.
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