LE FERRAILLAGE

Le ferraillage complte la rsistance des ouvrages en bton en apportant essentiellement de la rsistance en traction. Il assouplie galement le bton afin de le rendre moins fragile.La mise en uvre des armatures demande de transformer et d'assembler des barres dacier pour leur donner la forme ncessaire en vrifiant des tolrances de fabrication.

LES ARMATURES

Les armatures sont des barres dacier haute adhrence, faonnes, assembles en cage darmature, et qui rentrent dans la constitution du bton arm.

L'ACIER

Les armatures sont en acier.Lacier est un alliage de fer et de carbone. Cet alliage possde une bonne rsistance mcanique en traction et en compression. Le fer apporte une base de rsistance importante et de la souplesse. La souplesse permet au matriau de se dformer notablement sans se rompre. Cest une proprit intressante car la souplesse permet de transformer la forme du matriau aisment. Cela lui donne aussi de bonnes capacits pour rsister aux chocs en les encaissant. Le carbone accrot de faon considrable la rsistance de lacier. Mais cest un matriau rigide qui fait perdre de la souplesse lacier. La nuance delacier est donc le rsultat dun compromis entre la rsistance et la souplesse. La dformation des lments en bton arme tant toutefois limite, lalliage est riche en carbone pour privilgier la rsistance mcanique. Cela signifie quil faut prendre des prcautions pour mettre en forme les armatures. La rsistance mcanique courante des armatures vaut 500 MPa en compression comme en traction.

LA FORME DES ACIERS D'ARMATURE

Les aciers darmature se prsentent sous forme de barres dont les bords sont stris. Ces stries contribuent empcher le glissement de lacier dans le bton.Les plus petits diamtres peuvent tre fournis en rouleau, comme sous forme de barres droites de 6 ou 12m de longueur. Les autres diamtres sont fournis sous forme de barre droite de 6 12m de longueur. Pour faciliter le ferraillage des surfaces, ces barres peuvent tre fournies soudes en forme de mailles rectangulaires. Ces armatures sont appeles treillis soud.

DESIGNATION

La barre dacier dsigne le matriau brut cest dire sans faonnage. Larmature dsigne la barre dacier faonne. Les armatures assembles forment la cage darmature. Cet assemblage peut se faire par soudure comme par des ligatures de fil de fer.Les barres dacier et les armatures sont dsignes de diverses faons selon le type dinformation que lon veut communiquer.- Il est possible de prciser la nuance de lacier. Les barres et les armatures sont dsignes par les lettres Fe suivies de la rsistance de lacier. Fe500 indique quil sagit dun acier qui rsiste en compression comme en traction 500Mpa.

-Lorsque lon veut les dsigner en prcisant le diamtre, on mentionne la lettre f (fi) suivie du diamtre de larmature. Un 6 dsigne une barre ou une armature de 6mm de diamtre.

- Il est possible de prciser le caractre de haute adhrence. La barre ou larmature sont dsignes par les lettres H.A. pour indiquer la Haute Adhrence suivie du diamtre en mm. Une barre H.A.10 dsigne une barre dacier haute adhrence dun diamtre de 10mm.

- Les dsignations peuvent tre rapproches. Ainsi un H.A.12 Fe500, dsigne une barre dacier haute adhrence de 12mm de diamtre dune rsistance de 500Mpa.

LA FORME DES ARMATURES

Il est possible de donner une armature nimporte quelle forme. Mais la fonction des armatures et la normalisation rduisent considrablement les choix de forme au point de pouvoir les rsumer par ces formes prfrentielles:

FONCTIONS DES ARMATURES

Les armatures rentrent dans la composition du bton arm. Le bton arm est un matriau compos de bton et dacier: cest un matriau composite. Cette composition vise obtenir un matriau idal. En terme de comportement mcanique, un matriau idal Dsigne un matriau qui rsiste aux efforts quil subit et dont la souplesse lui permet de se dformer sans rompre. Dans ce sens le bton et lacier se compltent. En effet globalement, le bton possde des caractristiques intressantes pour la construction.

Le bton possde une bonne rsistance la compression, mais rsiste trs peu aux efforts de tractions. Lacier rsiste aussi bien la traction qu la compression. Lacier complte ainsi le bton en apportant la rsistance la traction. Parfois, lacier peut complter la rsistance du bton la compression lorsque celle-ci savre insuffisante par rapport aux forces quil doit reprendre.Le bton est un matriau fragile, cest dire rigide. Il manque de souplesse et rompt sous de trs faibles dformations. Lacier darmature, est peu souple compar un acier doux, mais lest suffisamment pour rpondre aux dformations que subissent les structures. Lacier complte le bton en lassouplissant.Les armatures sont assembles sous forme de cage darmatures. Cette structure tient que si les armatures se maintiennent entre elles. Les armatures ont aussi un rle constructif en permettant de se tenir entre elles. Les armatures ont donc trois fonctions. Elles ont un rle de rsistance en rsistant aux efforts de traction dans les pices en bton arm. Elles apportent galement de la souplesse au bton. Elles ont un rle constructif dans la cage darmature. Les fonctions peuvent se combiner. Toutes les armatures ont un rle dassouplissement. Certaines ne peuvent avoir que ce rle ou comporter galement une fonction de rsistance et/ou de construction.

ANALYSE D'UNE CAGE D'ARMATURE: CLASSIFICATION DES ARMATURES

Une cage darmature est un assemblage darmatures pour former un lment en bton arm.

Pour que lacier remplisse sa fonction de rsistance, les armatures doivent se rpartir dans toutes les zones de la pice ou leur rsistance est ncessaire. Pour assouplir le bton en tout point, lacier doit galement se rpartir sur toute la pice. Enfin pour assurer le rle constructif lacier doit tre prsent chaque intersection ou changement de direction darmature.

Les armatures sont prsentent dans tout llment en bton arm. Une pice en bton arm peu tre dcompose selon trois directions: La direction transversale, selon la largeur de la pice, la direction longitudinale selon la longueur de la pice et enfin la direction verticale selon la hauteur de la pice de la pice. Les armatures se rpartissent dans toute la pice en bton arm selon ces trois directions.

CLASSIFICATION, POSITION ET REPARTISSION DES ARMATURESCette direction longitudinale et cette direction transversale de la pice en bton dfinissent les deux classesd'armature: les armatures longitudinales et les armatures transversales.Les armatures longitudinales couvrent toute la longueur de la pice en bton arm. Elles rpondent une fonction de rsistance mcanique. Elles ont galement un rle constructif en maintenant les armatures transversales. Elles se rpartissent dans la direction transversale pour homogniser les proprits du bton arm et selon la hauteur.Las armatures transversalesencadrent la pice en bton arm selon la face transversale. Elles se rpartissent dans la direction transversale pour homogniser les proprits du bton arm. Cette rpartition se fait au moyen dtriers et dpingles selon limportance des forces quilibrer. Elles se rpartissent selon la direction longitudinale selon des espacements dfinis par le calcul pour rpondre une fonction de rsistance.La souplesse suffisante du bton arm est vrifie forfaitairement avec une rpartition des armatures ne dpassant pas environ 20cm pour les ouvrages courant.

DISTANCE DENROBAGELes armatures doivent nanmoins tre loignes des bords extrieurs de llment en bton arm. En effet lacier est rong par lhumidit ou par des lments dit agressifs comme le sel marin ou tout autre lment avec lequel il ragit chimiquement. Pour cela il doit tre en recul dans la pice en bton arm dune distance appel enrobage. Lenrobage enrobe donc les armatures pour les protger des lments agressifs. Cette distance denrobage est fonction varie selon les lments environnant llment en bton arm. Un lment destin tre lintrieur dun ouvrage dans un environnement sec et sans agents agressifs est protg par 1 cm denrobage. Un lment situ lextrieur dun ouvrage, qui est en contact avec la pluie ou dans un environnement humide (piscine par exemple) mais sans dautres agents agressifs a un enrobage de 3 cm. Enfin un lment en bton arm situ dans un environnement trs agressif (bord de mer, par exemple) a un enrobage de 5 cm.

FACONNAGE DES ARMATURES

Les armatures sont fournies par les marchands de matriaux sous forme de barres droites de longueur multiples. Il faut trouver un moyen de transformer ces barres droites en barres de faonne.Le faonnage des armatures est lopration qui met en forme les armatures conformment au plan de ferraillage. Lassemblage des armatures consiste lier les armatures faonnes pour former la cage darmature. Le ferraillage dsigne lassemblage darmatures ou de cage darmature dans le coffrage.

Le plan de ferraillage dfinit toutes les informations relatives aux armatures afin quelles puissent rpondrent leur fonction dans la pice en bton arm.

Le faonnage consiste plier la barre dacier selon des arcs de cercle. Pour cela la barre est dforme par enroulement autour dun mandrin Mme si lacier HA est suffisamment souple pour le bton arm, sa souplesse est faible pour lui faire subir les grandes dformations du faonnage. Il y a un risque de microfissuration ou de rupture. Pour viter ce risque, le rayon de larc de cercle doit tre suffisamment grand. La norme NF A35-027 janvier 2003 indique le diamtre minimum des mandrins de faonnage en fonction de la nuance de lacier, le diamtre de la barre, est la forme lui donner.

Une autre question importante qui se pose est de dterminer la longueur de la barre dacier couper pour quune fois faonner la barre ait la forme et les dimensions dfinies dans le plan de ferraillage. Cette longueur de coupe est appele longueur dveloppe. Pour les armatures normalises cette longueur est indique dans le tableau des longueurs dEveloppEes. Pour les autres, cette longueur peut tre dtermine mathmatiquement en calculant la longueur dveloppe de la fibre neutre, cest dire la fibre moyenne de lacier. Cest en effet la seule fibre de la barre dont la longueur ne varie pas durant le faonnage. Les fibres extrieures sallongent et les fibres intrieures se rtrcissent.

Enfin comme toute opration de fabrication le faonnage comporte des incertitudes, des imprcisions. Cela signifie quil est trs difficile de raliser la barre exactement comme elle est dfinie sur le plan de faonnage. Il nest dailleurs pas utile de reproduire les armatures parfaitement identiques au plan. Il est donc important de dfinir des tolrances de fabrication sur les armatures comme pour leur position relative dans la cage darmature. Ces limites de diffrences de forme, cest dire ces tolrances sont dfinies galement dans la norme NF A35-027 janvier 2003.

Avant de faonner toutes les informations dfinies prcdemment sont regrouper sur un dessin appel EPURE. Lpure reprsente larmature, ou plus particulirement les points de faonnage de larmature, lchelle 1 avec les tolrances, la longueur dveloppe et des points de repre pour visualiser le dbut des arcs de faonnage. Lpure permet de se reprer visuellement, davoir toutes les informations ncessaires au faonnage, et sa reprsentation lchelle 1 permet de vrifier la qualit du faonnage visuellement en superposant larmature au dessin.

LONGUEUR DEVELOPPEE DES ARMATURESCOURANTES

DIAMETRES MINIMAUX DES MANDRINS DE FACONNAGE

Diamtres minimaux des mandrins de faonnage des armatures haute adhrenceDiamtres minimaux des mandrins de faonnage des ronds lisses Fe235

Diamtre nominal de larmature567891012141620253240Diamtre nominal de larmature681012141620253240

Cadres,triers, pingles ou assimils y compris leurs ancrages dextrmits2025303040405070100150200sans objet

Cadres,triers, pingles ou assimils y compris leurs ancrages dextrmits20303040505070100sans

objet

Ancrages50707070100100100150150200250300400Ancrages et coudes3040507070100100150200200

Coudessans objet100100100150150200200250300400500500

ANCRAGES NORMALISES

TOLERANCES DE FACONNAGE

Sur les longueurs droites d'extrmits d'ancrage par courbure :+ 30

mm quelle que soit la cote

0

Sur les longueurs dencombrement, L

des armatures transversales: pour L < 150mm : L0

mm quelle que soit la cote

-10pour L ( 150mm : L0

mm quelle que soit la cote

-20

Sur les longueurs dencombrement, L des armatures longitudinales:0

mm quelle que soit la cote

-30

Sur les angles, ( :pour (=90 (+10

0 pour (90 (+10

-10

TOLERANCES DASSEMBLAGE

A VENIR

Conforme la norme NF A35-027 janvier 2003

EPURE DE FACONNAGE DES ARMATURES

EPURE DARMATURE

Lpure dune armature est la reprsentation en grandeur relle (chelle 1) dune armature faonner. Lpure sert de gabarit afin de vrifier la forme, la dimension et les tolrances de larmature faonnes.

Lpure est utilise lorsque la forme de larmature faonner est complexe. Ce procd est donc surtout utiliser pour le faonnage des armatures transversales et notamment les cadres

METHODE

Laxe dune armature faonne est la seule fibre dont les longueurs de varient pas du fait du faonnage. La fibre extrieure sallonge et la fibre intrieure se rtrcie.

Le plus simple consiste reprsenter cette fibre dite neutre puis de lui donner lpaisseur correspondant au diamtre, fi de larmature

UTILISATION DAUTOCAD

Reprsentation de l axe du cadre:

Le cadre encadre toute la pice en bton. Cette armature suit donc le pourtour du bton. La reprsentation de lpure peut dbuter partir du plan de coffrage de la pice en bton et en dcalant le bord de la pice jusqu laxe du cadre. Le dcalage correspond la distance de lenrobage plus le rayon de larmature.

FONCTION DECALER: Activer la fonction dcaler, indiquer la distance de dcalage, choisir lobjet dcaler et indiquer le sens du dcalage vers lintrieur avec la souris.

Laxe du cadre est reprsent, mais avec des angles et sans ancrages.

Reprsentation des arrondis

La fonction raccord permet de transformer un angle en un arc de cercle.FONCTION RACCORD: Activer la fonction, paramtrer le rayon de larrondi.

Le schma montre que le rayon de larc vaut le rayon du mandrin plus le rayon de larmature.

Activer de nouveau la fonction raccord et slectionner chaque extrmit de l'angle arrondir. L'angle se transforme en l'arc dsir.Arrondir ainsi tous les angles de l'armature selon le mandrin de faonnage.

Reprsentation de l'ancrage:La partie courbe:La partie courbe d'un ancrage de cadre forme un angle de 135 autour du mandrin de faonnage.