Cependant, 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 de béton, d'armatures (barres ou treillis soudés) en acier, matériau qui présente une bonne résistance à la traction.
Le béton armé est une association hétérogène de deux matériaux : le béton et l'acier. Cette association est rendue possible grâce à leur coefficient de dilatation très proche qui permet aux deux matériaux de travailler conjointement lors des effets thermiques : (10 × 10–6) pour le béton ; (11 × 10–6) pour l'acier.
Dans une structure en béton armé, les aciers principaux sont positionnés dans les parties tendues du béton pour compenser la mauvaise résistance du béton en traction.
Comportement du béton et de l'acier : La fissuration. Du point de vue mécanique, le béton est caractérisé par sa faible capacité d'allongement et sa faible résistance en traction. L'acier est donc utilisé dans les zones tendues. Son allongement sous l'effet des tractions entraîne donc la fissuration du béton tendu.
Concrètement il s'agit d'intégrer au béton des armatures en fer, pour le rendre « armé ». Le fer emprisonné ainsi dans les fondations les rendra plus flexibles et donc plus résistantes. Cette étape intervient après le terrassement et le coulage d'une première couche de béton de propreté.
En effet, le béton, matériau résistant à la compression, ne supporte pas la traction. En revanche, l'acier résiste à la fois à la traction et à la compression. L'association des deux matériaux permet donc au béton armé d'être à la fois résistant à la compression et à la traction.
Si la dalle est destinée à former un plancher, reposant librement sur au moins deux appuis ou si elle est encastrée au niveau des murs, elle doit obligatoirement être ferraillée.
Contraintes admissibles de l'acier
La limite d'élasticité visée est la limite apparente d'élasticité ou si cette dernière ne peut être saisie, la limite conventionnelle d'élasticité est à 0,2% d'allongement rémanent.
Composition des structures en béton armé
Egalement, le pH alcalin du béton entraîne la formation d'une couche de passivation de quelques nanomètres en surface de l'acier, ce qui diminue très fortement la vitesse de corrosion du fer ; le fer est alors dans le domaine de passivation.
Le béton est un matériau résistant à la compression. Mais il supporte mal les efforts de traction que peut subir un ouvrage de maçonnerie. Le ferraillage permet d'éviter les désordres inhérents à ces contraintes physiques.
L'élévation de la température ambiante accélère les réactions chimiques et modifie la cristallisation des silicates de calcium du ciment. En outre, l'hydratation du ciment est une réaction exothermique dont l'effet se cumule à celui des températures ambiantes élevées.
Le rôle de la cure du béton est important car la cure permet de minimiser l'évaporation lors du début de la phase de prise du béton. Un manque d'eau dans le béton entraîne une diminution des liaisons chimiques internes, des forces de cohésion entre les éléments du béton, et diminue ainsi la résistance du béton.
Revêtements Anti-Corrosion : Application de revêtements spéciaux pour protéger les armatures contre la corrosion. Utilisation d'Adjuvants : L'ajout d'adjuvants au béton peut améliorer la résistance aux agents corrosifs. Protection Cathodique : Utilisation de courant électrique pour prévenir la corrosion.
L'équation d'équilibre de la barre permet de déterminer l'expression de la longueur de scellement droit : τsu π D ls=fe π . En général, ls=50 est une valeur forfaitaire adoptée pour les aciers HA à défaut de calculs plus précis.
ARMATURE - n.f. :
Ensemble d'éléments incorporé dans un matériau pour le renforcer ou pour augmenter sa résistance.
En résumé : Le béton armé a donc pour propriété d'avoir une grande résistance à la fois en compression et également en traction.
La corrosion s'amorce dès que la teneur en chlorures au niveau des armatures atteint un certain seuil de dépassivation. Ce seuil est fonction du pH de la solution interstitielle et de la teneur en oxygène au niveau des armatures ; il est de l'ordre de 0,4 à 0,5 % par rapport au poids du ciment.
L'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2) est notamment affecté. Plus communément appelé portlandite, cet hydrate joue un rôle fondamental dans le maintien d'un pH élevé protégeant les armatures du béton armé (le pH d'un béton non carbonaté est de l'ordre de 12 à 13).
Cela se traduit par l'apparition d'oxydes à caractère parfois expansif, amenant à la destruction du béton d'enrobage, puis à terme à la perte de propriétés mécaniques des structures.
L'ajout d'une petite quantité de carbone a pour effet d'augmenter la dureté, la limite d'élasticité et la résistance à la traction du matériau.
La norme NF EN 10080 définit l'acier pour béton armé comme un produit en acier de section circulaire ou pratiquement circulaire qui convient pour l'armature du béton.
L'acier contient un peu plus de carbone que le fer pur puisqu'il s'agit d'un alliage. Lorsque la teneur en carbone de l'acier augmente, il devient plus durable.
Lors de la seconde phase qui est celle de la prise du béton, le béton est rigide et dégage une forte chaleur. La troisième phase qui est celle du durcissement se poursuit pendant plusieurs semaines. Il faut attendre 28 jours pour que le béton atteigne sa résistance maximale.
Ferrailler ce matériau à l'aide de barres d'armature permet de renforcer un ouvrage et de remédier aux faiblesses du matériau, qui parvient ainsi à supporter le cisaillement et la traction. Le fait de le ferrailler le rend par conséquent des plus résistants.
Le béton armé est composé de béton ordinaire fait avec du ciment, des granulats et de l'eau auquel sont ajoutées les armatures métalliques. Le dosage du béton pour le béton armé nécessite un peu plus de ciment que le béton classique. Ainsi, on suit généralement le dosage suivant : 25 kg de ciment.