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COURS

BETON ARME

A .AKEF

P.E.S. Universit

Hassan II

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Chapitre III

LES COMPOSANTS DU

BETON ARME

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I Le bton

1) Quest-ce que le bton

Cest un mlange de :

Liant hydraulique (ciment)

granulats (sable , gravier)

eau

adjuvants : cest des produits chimiques quon ajouteau mlange pour amliorer une qualit.

a- Dfinition

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Rsistance mcanique leve (25-40 MPa) .

Impermabilit leau et absence de raction

chimique (milieu basique) avec lacier.Bonne mise en uvre (facile couler).

Bonne tenue dans le temps

b- Qualits recherches pour le bton

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Ces rsultats seront obtenus, en jouant sur les paramtres

suivants :

La qualit ciment, granulats.Le dosage (quantit).

Un bon mlange (homognit).

c- Remarques

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2) Caractristiques du bton

La masse volumique bton granulats courants

(normal) : 2200 2400 kg/m3

La masse volumique bton granulats lgers : 700

1500 kg/m3

La masse volumique bton granulats lourds : 3500 4000 kg/m3

La masse volumique du bton arm 2500 kg/m3

A- Masse volumique

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le coefficient de dilatation du bton varie de 7.10-6 12.10-6, le

coefficient de dilatation de lacierest de 11.10-6 , dou le bton

arm 10.10-6.

B- Dformations indpendantes des charges

a- Dformation thermique

LTLL

Coefficient de dilatation Diffrence de tempratureLongueur de la poutre

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le bton aprs sa confection (fabrication) contient un excs

deau, si le durcissement se fait lairlibre leau va svaporer.

Cette vaporation saccompagne automatiquement par une

diminution du volume. Cette diminution sappelle le retrait.

b- Retrait hygromtrique

Lx%0,0L 3

Estimation du retrait:

Lraccourcissement de llment

L

longueur de llment

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c- Facteur qui influencent le retrait

le retrait augmente avec :

la quantit du ciment : le retrait augmente si la quantit

du ciment augmente.addition des adjuvants : plus deau qui ragit.

la scheresse de lair: plus le climat est sec plus il ya

du retrait.

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d- Remarque

Pour les constructions courantes, les effets d aux variations de

temprature et au retrait seront ngligs, si on prvoit des joints

de dilatation tout les 20 30 mtre.Les joints de dilatation sont de 1 2 cm.

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C- Dformation du bton

a- Rsistance la compression

Eprouvette 16 cm x 32 cm

Fr

2

4

d

rF

Essai de compression

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Mode de rupture des prouvettes cylindriques en compression

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La rsistance la compression varie dans le temps selon la loi

suivante :

Evolution avec lge du bton

2883,076,4

ccj fj

jf

2895,04,1

ccj fj

jf

joursjpourff ccj 2828

fcj rsistance la compression j jours

fc28 rsistance la compression 28 jours

pourfc28 40 MPa

pourfc28 > 40 MPa

j 28 jours

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28cf

cjf

jjours28

fc28 est appele rsistance caractristique du bton

20 MPa fc28 200 MPa

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b- Rsistance la traction

Eprouvette 16 cm x 32 cm

L d

r

F2

Fr

Traction par fendage

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Dispositif pour lessai de rupture par fendage

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Rsistance caractristique la traction

2806060 ctj . f,,f

fcj rsistance la traction par fendage j jours

fc28 rsistance la traction par fendage 28 jours

1028c

tj ff

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D- Dformations instantanes et de longues dures

Un lment de bton comprim admet ds l'application de la

charge une dformation instantane. Mais au cours du temps, cette

dformation va continuer crotre du fait du retrait et du fluage

(dformation dans le temps, sous charge constante) et sera mme

trois fois plus importante que la dformation instantane.

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a- Module de dformation instantan

On admet la relation suivante sous des contraintes normales

dune dure dapplication < 24 H.

311000 cjij f.E

30 GPa Ei28 40 GPa

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b- Module de dformation diffr

3ij

j

EE

joursjpourff ccj 2828

33700 cjij f.E

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Diagramme contrainte dformation de calcul (ELS)

cjf.6,0

bsf

bs

bsE

cjbsbsbsbs f,et f. Ef 60

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Application

Un poteau en bton arm de section 30cm x 40cm et de

hauteur 2,5m supporte une charge verticale de 0,7 MN. La

rsistance du bton est prise gale 25 MPa.En tenant compte du retrait hygromtrique, calculer le

rtrcissement du poteau aprs quatre mois.

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c- Rsistance en compression et calcul lELU

La rsistance en compression pour le calcul lELU est donnpar :

b

cj

bu

ff

.

.85,0

1 pour les charges appliques plus de 24h

0,9 entre 1 et 24h

0,85 si < 1h

1,5 lELU normal

1,15 lELU accidentel.

b

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Diagramme contrainte dformation de calcul (ELU)

28cf

bcf

bu

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II Lacier

1) Dfinition

Cest lalliage fer et carbone. On distingue des aciers doux, desaciers mi-durs et des aciers durs.

Acier doux % carbone 0,15 - 0,25 %

Acier mi dur et dur % carbone 0,25 - 0,45 %

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2) Essai de traction

eF

st

rF

e rst

Domaine

plastique

Rupture

de striction

Zone

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Dans le domaine lastique, lexpression de la contrainte en

fonction de lallongement sera : st = Es . E = 210 GPa: module de young

: la dformation.

La contrainte correspondante la limite de proportionnalit entre

contrainte et dformation est appele limite lastique ou limite

dlasticit, elle est note par Fe.

Dans la zone de striction la contrainte atteint un maximum; on

lappelle contrainte de rupture et elle sera note par Fr.

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3) Diagramme rglementaire de calcul lELU

seF /

s

L

st

Domaine

plastique

31010.

A lELU normal s = 1,15 et lELU accidentel s = 1.

On limite dallongement des aciers la valeur 10 %.

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4) Calcul lELS: contraintes admissibles

En tat limite de service, les vrifications effectuer pour les

aciers portent sur l'tat limite d'ouverture des fissures.

L'apprciation du degr de nocivit de l'ouverture des fissures

dpend de l'environnement (agressif ou non), de la nature de la

structure, de l'utilisation de l'ouvrage, de la limite lastique des

aciers utiliss et de l'exprience sur des ouvrages analogues. Il

appartient au matre duvre de juger de ce degr de nocivit.

Contrainte de traction des armatures

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C'est le cas d'ouvrages situs en milieu peu agressif. Le BAEL

prcise qu'il s'agit d'lments situs dans des locaux clos et couverts,non soumis des condensations.

Dans ce cas aucune vrification particulire n'est demande sur les

aciers si ce n'est qu'il conviendra dans la mesure du possible:

- de n'utiliser les gros diamtres que dans les pices suffisammentpaisses,

- d'viter les trs petits diamtres dans les pices exposes aux

intempries,

- de prvoir le plus grand nombre de barres compatibles avec une

mise en place correcte du bton.

Fissuration peu prjudiciable

limitation Fe (aucune vrification)

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)f;.F( tjest .1103

2min

Fissuration prjudiciable

La fissuration est considre comme prjudiciable lorsque les

lments en cause sont exposs aux intempries, descondensations, ou peuvent tre alternativement noys et immergs

en eau douce.

: Coefficient de fissuration qui dpend du type dacier

Fe : limite d'lasticit des aciers utiliss (MPa)

ftj = rsistance caractristique en traction du bton (MPa)

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Fissuration trs prjudiciable

La fissuration est considre comme trs prjudiciable lorsque les

lments en mis en uvre sont exposs un milieu agressif (eaude mer, atmosphre marine telle que embruns et brouillards salins,

eau trs pure, gaz ou sol particulirement corrosifs) ou bien

doivent assurer une tanchit.

: Coefficient de fissuration qui dpend du type dacier

Fe : limite d'lasticit des aciers utiliss (MPa)

ftj = rsistance caractristique en traction du bton (MPa)

)f;.F( tjest .902

1min

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1,0 pour les RL et les TSL

1,3 pour les HA et les TSHA F < 6mm1,6 pour les HA et les TSHA F 6mm

Coefficient de

fissuration

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5) Diffrent types dacier pour bton arm

Acier rond lisse.

Acier haute adhrence.Treillis souds.

a- Acier rond lisse

Nuance Fe (Mpa) (10-3) FrFeE215 215 1,075 330-490

FeE235 235 1,175 410-490

b- Acier haute adhrenceNuance Fe (Mpa) (10-3) Fr

FeE400 400 2 480

FeE500 500 2,5 550

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5) Classification des aciers pour bton arm

Acier rond lisse.Acier haute adhrence.

Treillis souds.

a- Acier rond lisse : symbole F ou RL

Ce sont des aciers doux, lamins chaud et de surface lisse, ne

prsentant aucune asprits.

Les nuances utilises sont les Fe E 215 et Fe E 235.

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Acier rond lisse

Nuance Fe (Mpa) (10-3) Fr

FeE215 215 1,075 330-490

FeE235 235 1,175 410-490

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b- Armature haute adhrence : symbole HA

Ils sont obtenus par laminage chaud d'un acier naturellement dur,

soit dont les caractristiques mcaniques sont dues une composition

chimique approprie.

Ces armatures ont leur surface marque par des crnelures (nervures)

de formes diverses suivant les marques commerciales, de faon

assurer une meilleure adhrence avec le bton. Ces aciers existent

dans les nuances Fe E 400 et Fe E 500.

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Acier haute adhrence

Nuance Fe (Mpa) (10-3) Fr

FeE400 400 2 480FeE500 500 2,5 550

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c- Treillis souds : symbole TS

Si les autres types dacier se prsentent en barres, ces derniers sontsoit en rouleaux, soit en panneaux et de dimensions normalises.

Leur largeur standard est de 2,40m. La longueur des rouleaux est de

50m et celle des panneaux est de 4,80m ou 6m.

Les treillis souds sont constitus par des fils se croisant

perpendiculairement et souds lectriquement leurs croisements.

On distingue les treillis souds fils trfils lisses dits TSL destreillis souds fils haute adhrence dits TSHA.

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Typesd'aciers

Dsignation

Limitelas. fe(MPa)

R. larupt. fr(MPa)

Allongt la

Rup.(%)

Coef. descellem.Ys

Coef. deFissur.h

Diamt.Couran.

(mm)

RL

FeE 215

FeE 235

215

235

330-490

410-490

22

22

1

1

1

1

6-8-10-12

HA FeE 400

FeE 500

400

500

480

550

14

12

1,5

1,5

1,6

1,6

6-8-10-1214-16-20-

25-32-40

TSL 500 550 8 1 1 3,5 9mm

pas: 0,5mm

TSHA 500 550 8 1,5F