II.2.6. Utilisation du béton
Le béton seul n'est pratiquement utilisé que
pour la construction de chaussées routières et
autoroutières et de barrages-poids. En règle
générale, les ouvrages, de quelque nature qu'ils soient, sont
réalisés en béton armé ou en béton
précontraint.
Ø Béton armé
Une pièce, telle qu'une poutre, reposant sur des appuis
à ses extrémités est l'objet de sollicitations de flexion
et d'effort tranchant quand elle est soumise à l'action de charges. Les
moments de flexion sont équilibrés dans une section donnée
de la pièce par des contraintes normales s dont la valeur varie
linéairement sur la hauteur de la section. Elles sont maximales sur les
fibres extrêmes ; ce sont des contraintes de compression
óc dans la partie supérieure de la section, des
contraintes de traction ót dans la partie
inférieure. Si la contrainte de traction atteint la résistance
à la traction du béton, celui-ci se rompt. Cette rupture est
évitée en disposant des barres d'acier ou armatures dans la zone
où les contraintes de traction sont maximales. Le moment est alors
équilibré, d'une part, par les contraintes de compression qui se
développent dans la partie supérieure de la section et, d'autre
part, par l'effort de traction qui s'exerce alors dans les armatures
longitudinales. De même, les efforts tranchants sont à l'origine
de contraintes de cisaillement réparties sur la hauteur de la section.
Celles-ci sont reprises par des armatures transversales, cadres et
étriers, en général perpendiculaires aux armatures
longitudinales.
La transmission des efforts du béton aux armatures, ou
inversement, est rendue possible par le phénomène dit
d'adhérence qui se manifeste entre ces matériaux.
L'adhérence résulte en fait d'un processus de frottement entre
l'acier et le béton. Elle est améliorée lorsque les barres
d'acier constituant les armatures comportent des saillies ou des nervurations
sur leur surface, telles les barres H.A. (à haute adhérence) qui
sont couramment utilisées, les barres lisses n'étant
employées que lorsqu'il est nécessaire de procéder
à des pliages et des dépliages successifs. La limite
élastique de l'acier constituant ces barres varie de 400 à
500MPa. Leur diamètre est normalisé dans une gamme qui
s'étend de 5 à 40mm.
Le béton armé est constitué par du
béton et des armatures en acier judicieusement disposées. Son
fonctionnement normal suppose une fine fissuration des zones tendues, qui ne
porte pas préjudice à sa durabilité si l'ouverture des
fissures demeure inférieure à 0,1mm en environnement agressif et
à 0,3mm en milieu non agressif. De telles ouvertures évitent
toute corrosion des armatures en acier, le béton empêchant la
pénétration d'eau vers les aciers et constituant un milieu
basique qui protège les aciers par passivation. Il est à noter
que le composite béton acier ne présente un comportement
satisfaisant que parce qu'il se trouve que béton et acier ont environ le
même coefficient de dilatation thermique.
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