Béton armé : avantages, utilisations et mise en œuvre

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1. Qu'est-ce que le béton armé?

1.1. Définition

Le béton armé est un matériau utilisé en construction, qui combine du béton et des armatures métalliques, comme des barres d'acier ou des treillis soudés. Le béton est très résistant à la compression, tandis que les armatures renforcent la structure pour supporter les efforts de traction.

Le béton, composé de ciment, de granulats et d'eau, est extrêmement robuste en compression, mais il présente une faiblesse en traction et en flexion.

Le béton armé, renforcé par des éléments en acier, offre une résistance remarquable à la traction et à la flexion.
La combinaison des propriétés du béton et de l’acier permet de créer des structures particulièrement solides et adaptées à diverses contraintes.
Les armatures métalliques en acier intégrées au béton peuvent prendre différentes formes, notamment :

• Les épingles
• Les étriers
• Les treillis soudés

Intégrées dans le béton, les armatures permettent de combiner la résistance à la compression du béton et la résistance à la traction de l’acier, formant ainsi le béton armé.

Pour garantir cette résistance à la traction, les armatures en acier doivent être placées précisément aux endroits où le béton est soumis à des efforts de traction, généralement dans la partie inférieure des poutres ou des dalles.
Par exemple, une poutre en béton armé, appuyée sur des plots à ses extrémités, supporte les efforts de flexion au niveau de sa partie centrale inférieure grâce aux armatures en acier, qui compensent la faiblesse du béton en traction.

1.2 Les avantages du béton armé

Le béton armé présente de nombreux avantages, tant sur le plan pratique qu'esthétique, en faisant un matériau incontournable dans la construction.

• Robustesse et Résistance Mécanique

Le béton armé associe la résistance à la compression du béton à la résistance à la traction des armatures métalliques, principalement en acier. Les armatures sont positionnées dans les zones soumises à des efforts de traction, renforçant ainsi la structure. Grâce à cette robustesse, il est idéal pour des ouvrages soumis à de fortes contraintes, comme :

• Les ponts
• Les murs de soutènement
• Les bâtiments de grande hauteur

•  Durabilité et Fiabilité

Ce matériau offre une excellente résistance aux intempéries, aux agressions extérieures et au feu, ce qui garantit une longue durée de vie des ouvrages. Sa durabilité limite les besoins en entretien, réduisant ainsi les coûts de maintenance à long terme.

• Facilité de Mise en Œuvre et Adaptabilité

Facile à manipuler, le béton armé peut être moulé en une grande variété de formes, offrant une flexibilité architecturale. Il permet de réaliser des designs personnalisés grâce à un large choix de textures et de teintes, s'adaptant ainsi à toutes les exigences esthétiques et fonctionnelles.

• Sécurité et Conformité

Le béton armé assure une grande sécurité grâce à ses performances mécaniques fiables, sa résistance au feu et sa capacité à absorber les forces sismiques. De plus, sa fabrication respecte des normes rigoureuses de qualité et de sécurité, simplifiant les calculs et les analyses structurelles.

• Résistance Thermique et Environnementale

Avec une faible conductivité thermique, le béton armé agit comme un bon isolant. Bien que la production de ciment ait un impact environnemental, la longévité et les performances du béton armé en font une solution efficace et durable pour des constructions pérennes.

Grâce à ses multiples avantages, le béton armé s’impose comme un matériau de choix pour des projets alliant solidité, esthétique et durabilité.

1.3.Le béton armé est utilisé dans plusieurs structures grâce à sa robustesse et sa résistance :​​​​​​​

Le béton armé est utilisé dans des ouvrages soumis à des contraintes de compression, de traction et de flexion, grâce à ses propriétés de solidité, de durabilité, de résistance au feu et à sa facilité de mise en œuvre.

Couramment employé dans la construction et le génie civil, il est particulièrement adapté pour des éléments structurels tels que :

• Les dalles : Dalles de plancher dans les bâtiments, dalles de terrasse, ou encore plateformes industrielles.
• Les poteaux : Poteaux porteurs dans les immeubles, colonnes pour parkings ou structures de ponts.
• Les poutres : Poutres supportant les planchers dans les maisons, poutres de viaducs ou charpentes de grandes structures.
• Les fondations : Semelles de fondation pour maisons individuelles, fondations profondes pour immeubles ou infrastructures comme les ponts.
• Les murs : Murs porteurs pour habitations, murs de soutènement pour stabiliser des terrains, ou murs pare-feu dans les bâtiments industriels.​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​

2. Quelle est la composition du béton armé ?

• Béton armé :

  • Composé de ciment, granulats et eau.

  • 25 kg de ciment
  • 50 kg de sable (environ 40 litres)
  • 75 kg de graviers (environ 50 litres)
  • 10 litres d’eau

• Armatures métalliques :

  • Aciers principaux : reprennent les efforts dans les parties tendues.

  • Aciers transversaux : absorbent les efforts de cisaillement et/ou de torsion.

  • Aciers de montage : utilisés pour stabiliser les armatures.

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3. Mise en œuvre du béton désactivé

3.1. Étapes pour la mise en œuvre du béton armé

1. Préparer le coffrage :

   • Installer un coffrage solide et bien ajusté pour éviter toute déformation sous la pression du béton.
   • Utiliser des moules de qualité pour un fini propre.

2. Positionner l'armature :

   • Placer les armatures dans le coffrage en utilisant des cales pour garantir un enrobage correct (3 cm pour les ouvrages intérieurs, 4-5 cm en milieux agressifs).

3. Préparer et couler le béton :

   • Mélanger le béton avec un plastifiant si nécessaire pour une meilleure fluidité.
   • Couler le béton de manière uniforme dans le coffrage et égaliser avec une truelle.

4. Vibrer le béton :

   • Utiliser une aiguille vibrante pour éliminer les bulles d’air et assurer une bonne compacité du béton.
   • Insérer rapidement l’aiguille et la retirer lentement.

5. Décoffrer et attendre :

   • Retirer les joues du coffrage après 24 heures.
   • Laisser durcir le béton 28 jours pour atteindre sa résistance maximale avant de le mettre en charge.

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4. Quelle est l'épaisseur du béton armé ? 

L'épaisseur du béton armé dépend de l'utilisation et des charges qu'il doit supporter :

• Dalle de maison ou plancher : 10 à 15 cm.
• Dalle de garage ou zone de charge modérée : 15 à 20 cm.
• Dalle industrielle ou zones de forte charge : 20 à 30 cm, voire plus selon les besoins spécifiques.

Ces épaisseurs incluent des armatures adaptées pour garantir la résistance et la durabilité de la structure.

5.Quelle est le prix du béton armé ? 

Le prix du béton armé dépend de plusieurs facteurs, notamment ses caractéristiques et les conditions de livraison. En moyenne, il varie entre 130 et 250 € TTC par mètre cube, livré par camion toupie. Pour du béton standard, sans options ni transport, le coût est généralement compris entre 85 et 130 € TTC par mètre cube.

Main-d'œuvre :

• Pose et coffrage : Les tarifs pour ces travaux oscillent généralement entre 30 et 50 €/m³, selon le degré de complexité et la qualité attendue de l’exécution.
• Renforcement des armatures : Les coûts associés au renforcement varient entre 30 et 80 €/m³, en fonction de la densité et de la technicité requise pour l’armature.

Ces estimations dépendent de la nature du projet et des spécificités locales.

6.Comment entretenir le béton armé  ?

6.1.Entretien du béton armé 

Entretenir le béton armé est crucial pour garantir sa longévité et ses performances. Voici les principales actions à réaliser :

• Inspections régulières : Examinez fréquemment le béton pour repérer fissures, éclats, ou traces de rouille indiquant une éventuelle corrosion des armatures.
• Réparation des fissures : Colmatez rapidement les fissures avec des mastics ou mortiers spécifiques pour éviter l'infiltration d'eau et protéger les armatures.
• Protection contre l'humidité : Appliquez un hydrofuge ou un revêtement imperméabilisant pour limiter l'absorption d'eau et la pénétration des agents agressifs.
• Traitement des armatures exposées : Si l'armature est visible, nettoyez la rouille, appliquez un inhibiteur de corrosion et réparez la zone avec un mortier adapté.
• Surveillance des environnements agressifs : En cas d’exposition à des produits chimiques ou à des environnements marins, appliquez des revêtements protecteurs pour améliorer la résistance.

7.La compatibilité entre le béton et l’acier

7.1. L’association du béton et de l’acier est possible grâce à plusieurs facteurs favorables :

• Dilatation thermique équivalente

Le béton et l’acier possèdent des coefficients de dilatation thermique similaires. Cela signifie qu’ils se dilatent et se contractent de manière équivalente sous l’effet des variations de température, assurant ainsi la stabilité de la structure.

• Adhérence naturelle

L’acier, en tant que matériau ductile, adhère naturellement au béton lorsqu’il y est noyé, contribuant à l’homogénéité du matériau composite.

• Protection contre la corrosion

Le béton, avec son pH élevé (12-13), forme un environnement basique qui réagit chimiquement avec la surface des armatures métalliques. Cette réaction crée un film protecteur anticorrosion appelé film de passivation, garantissant la durabilité des armatures en acier.

Définitions utiles

• Ductilité : Propriété d’un matériau qui peut être étiré ou allongé sans se rompre.
• pH : Indicateur chimique mesurant l’acidité ou l’alcalinité d’un matériau sur une échelle de 1 à 14.

Grâce à cette compatibilité et à leur complémentarité, le béton armé est devenu un matériau incontournable pour la construction moderne, adapté à une large gamme d’applications structurelles.

7.2. Différence entre béton et béton armé

• Béton : Matériau de construction composé de ciment, d’eau, de sable et de graviers, il offre une excellente résistance à la compression mais est fragile face aux forces de traction.

• Béton armé : Ajoute des armatures métalliques (comme des fers à béton) pour renforcer le matériau. Cela permet de combiner la résistance à la compression du béton avec la résistance à la traction de l’acier, rendant le béton armé idéal pour des structures soumises à diverses contraintes (flexion, traction).

8.Où placer les armatures dans un ouvrage en béton armé ?

8.1. Disposition des armatures dans une structure en béton armé

Dans une structure en béton armé, les armatures métalliques sont placées dans les zones tendues pour renforcer la faible résistance du béton à la traction. Voici comment elles sont disposées dans différents éléments :

• Poteaux en béton :

  • Des armatures longitudinales renforcent la résistance à la flexion.
  • Des armatures transversales évitent le flambement (déformation latérale sous charge).

• Poutres en béton :

  • Les armatures longitudinales sont placées en partie basse, où les efforts de traction sont les plus forts, tout en respectant un enrobage suffisant pour protéger l’acier.

• Dalles en béton :

  • Les treillis soudés sont positionnés dans le tiers inférieur de l’épaisseur, pour contrer les efforts de traction similaires à ceux d’une poutre. Exemple typique : dalle d’une maison individuelle.

• Semelles filantes de fondation :

  • Les armatures sont posées dans la partie inférieure pour répartir les charges et renforcer la fondation face à la traction.

Cette disposition permet d’optimiser la résistance des éléments et d’assurer la durabilité de la structure.

Le béton armé est un matériau de construction essentiel, combinant la résistance en compression du béton et la résistance en traction de l’acier. Il est principalement utilisé pour des ouvrages nécessitant une haute résistance, comme les poutres, poteaux et dalles. Pour sa réalisation, il est crucial de respecter des étapes précises : un coffrage solide, un placement correct des armatures, un béton bien dosé et une vibration pour assurer une bonne compacité. L'épaisseur du béton armé varie en fonction des charges à supporter, allant de 7 à 20 cm. Enfin, pour garantir la durabilité et la solidité de la structure, il est important de laisser le béton durcir correctement et de respecter les délais de décoffrage.

Points clés sur le béton armé

• Composition : Le béton armé combine le béton (résistant à la compression) et l'acier (résistant à la traction).
• Compatibilité : Le béton et l’acier partagent des coefficients de dilatation thermique similaires, garantissant leur stabilité.
• Protection contre la corrosion : Le pH basique du béton forme une couche anticorrosion autour de l’acier.
• Utilisations : Employé pour dalles, poutres, poteaux, fondations, murs, et grands ouvrages comme ponts ou stades.
• Armatures : Les aciers sont placés dans les zones de traction pour renforcer la structure.
• Durabilité : Résiste aux intempéries, au feu et aux charges mécaniques, offrant une longue durée de vie.
• Adaptabilité : Peut être moulé dans diverses formes pour des constructions esthétiques et complexes.