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Le béton armé

Résumé
  • Le béton armé est un matériau composite que l’on obtient en noyant des armatures métalliques dans la masse du béton afin de cumuler les propriétés du béton et celles de l’acier.
  • On utilise du béton armé dans les ouvrages où le béton est soumis à des contraintes de compression, de traction ou de flexion.

Qu’est-ce que le béton armé ?

Le béton armé est un matériau composite que l’on obtient en noyant des armatures métalliques dans la masse du béton afin de cumuler les propriétés du béton et celles de l’acier.

Le béton, constitué à base de ciment, est très robuste à la compression. Mais il est fragile à la traction et à la flexion.

Le béton résiste à la compression mais se fissure sous les efforts de traction et de flexion
Comportement du béton soumis à la compression, à la traction et à la flexion. Illustration : Florent Dal Pos / EGLEFOR — Licence : CC BY.

 

L’acier, quant à lui, offre une très grande résistance à la traction et à la flexion.

En combinant les propriétés du béton et de l’acier, on obtient une structure très résistante dans toutes les situations.
Les armatures métalliques en acier qui sont incorporées au béton peuvent être de différentes formes :

  • épingle
  • étrier
  • treillis soudé
Épingle, cadre, étrier et treillis soudé présentés à côté de fers à béton
Photographie : congerdesign / Needpix — Licence : CC BY. Schémas et montage : tpdemain — Licence : CC BY.

 

Noyées dans la masse du béton, ces armatures permettent de cumuler les propriétés de résistance du béton (en compression) et de l’acier (en traction) pour obtenir le béton armé.
Pour que le béton soit résistant à la traction, les aciers doivent être positionnés à l’endroit précis où le béton subit un effort de traction, c’est-à-dire au niveau de la partie basse de la poutre ou de la dalle.
Par exemple, une poutre en béton armé, qui repose sur des plots à ses extrémités, résiste aux efforts de flexion de la partie centrale inférieure grâce à son armature d’acier qui compense la faible résistance en traction du béton.
Schéma d’une poutre en flexion avec zone supérieure comprimée et zone inférieure tendue
Répartition des efforts dans une poutre soumise à la flexion. Illustration : Florent Dal Pos / EGLEFOR — Licence : CC BY.

 

La compatibilité du béton et de l’acier

Les coefficients de dilatation thermique du béton et de l’acier sont équivalents. Cela signifie que sous l’action de la température, les deux matériaux vont se dilater de la même façon : ils sont donc compatibles.
L’acier est un matériau ductile qui offre une adhérence naturelle lorsqu’il est noyé dans le béton.
Le béton a un pH basique (12-13) qui provoque à la surface des armatures métalliques une réaction chimique créant un film anticorrosion, dit film de passivation.

Ductile
Se dit d’un matériau qui peut être allongé, étendu, étiré sans se rompre.
PH
Indicateur chimique qui signifie « Potentiel Hydrogène » et qui permet de caractériser sur une échelle de 1 à 14 la plus ou moins grande acidité du béton.

Dans quels ouvrages utilise-t-on du béton armé ?

On utilise du béton armé dans les ouvrages où le béton est soumis à des contraintes (forces) de compression et de traction/flexion. De plus le béton est solide, durable, facile à mettre en œuvre et résistant au feu.

Courant dans les ouvrages de construction et de génie civil, le béton armé s’utilise en particulier dans les :

  • dalles
  • poteaux
  • poutres
  • fondations
  • murs
©TP Demain 2020 (Illustrations 1 et 3 : Florent Dal Pos/EGLEFOR ; photographie 2 : congerdesign/Needpix)
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