[LEFT][B]Le[/B]
béton d’aujourd’hui n’est plus celui d’hier. Il n’arrête pas d’évoluer, de progresser. Il est certes le produit d’une centaine d’année d’études, d’expérimentation, de projets concrets, de constructions très nombreuses, de succès architecturaux, mais aussi d’immeuble moins heureux.
[FONT="]Le béton est aujourd’hui un matériau plus maîtrise qu’il ne l’était-il y a quarante ou cinquante ans. La coopération entre architectes, entrepreneurs de bâtiments et de travaux publics, spécialistes de la mise en œuvre et cimentiers a permis la mise au point de bétons très différents adaptes à tous les besoins.[/FONT]
[FONT="]Toutes les disciplines artistiques, scientifiques et techniques se sont alliées pour faire du béton le matériau de construction d’aujourd’hui et de demain.[/FONT]
[FONT="]1. CONNAITRE LE BETON[/FONT]
[FONT="]1.1.[/FONT][FONT="]présentation :[/FONT]
[FONT="]En donnant à lui seul les réponses à des multiples questions, le béton a apporté aux concepteurs, depuis le début du 20° siècle, une liberté inimaginable avec les matériaux traditionnels. Participant à la fois de la solidité de la structure et de la beauté des parements, il construit les volumes, remplis les espaces, se prête aux courbes et aux porte-à-faux.[/FONT]
[FONT="]1.2.[/FONT][FONT="]origine, invention et évolution :[/FONT]
Le béton est un matériau facile à mouler, autorisant de grandes portées et compatible avec l’acier. Cette association, cette complémentarité des rôles ont permis au béton armé et au béton précontraint de se placer en tête des matériaux de construction actuels.
[FONT="]Au commencement était la chaux « grasse »- aujourd’hui appelée plus agréablement « aérienne »- que connaissaient déjà les Etrusques.[/FONT]
[FONT="]Avec la chaux hydraulique de Louis Vicat et d’Auguste Pavin de Lafarge, la notion de liant durcissant au contact de l’eau s’impose. L’idée de ciment est déjà dans l’air. Le premier sera le Portland écossais en 1824, suivi quelques années plus tard par les ciments fabriqués en France.[/FONT]
Avec le « ciment armé »- premier nom du béton- viennent ensuite les entrepreneurs qui vont inventer les nouveaux systèmes constructifs : François Coignet et François Hennebique ; puis les ingénieurs comme Eugène Freyssinet, qui ouvrira au béton la voie des travaux publics et de la précontrainte, Charles Rabut, qui sera le premier au monde à donner un cours sur le béton armé, et Albert Caquot.
[FONT="]À la fin du 20° siècle on ne cesse de réinventer le béton armé. Cette période voit se développer l’utilisation du béton sous les applications les plus diverses : constructions industrielles, agricoles, silos, aménagements portuaires, trottoirs, chemins de fer, mais aussi mobilier, fauteuils de théâtre, cercueils, etc. De nombreux brevets, dont une majeure partie concerne la construction, sont déposés.[/FONT][FONT="]Chaque inventeur se bat pour imposer son système. En France, les plus connus sont François Coignet, Paul Cottancin, Joseph Monier, Aimé Bonna, Matrai et François Hennebique. Le béton est alors au centre des débats qui se développent par exemple dans les causeries et les consultations techniques organisées par la revue [I]Construction moderne[/I]. Cette dernière ne consacre pas moins de 26 articles au béton armé dans la seule année 1894.[/FONT]
[FONT="]1.3.[/FONT][FONT="]Caractéristiques du béton et compatibilité avec l’acier :[/FONT]
[FONT="]Le béton est obtenu à partir de matériaux naturels primitivement à l’état granulaire, pulvérulent ou liquide, et de constituants industriellement élaborés assurant la fonction de liant. Il constitue un matériau de construction dont les propriétés chimiques et physiques finales d’usage dépendent directement des caractéristiques des constituants d’origine ainsi que du processus d’élaboration.[/FONT]
[FONT="]Devenu universel, le béton est réalisable partout sans difficultés, avec peu de moyen, le cas échéant avec une main d’œuvre non formée. Les caractéristiques mécaniques, plastiques, esthétiques du matériau final sont maîtrisables, sous réserve d’une bonne définition préalable des conditions de sa fabrication.[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Partage des rôles entre béton et acier :[/FONT]
La propriété de résistance en compression du béton a conduit au développement de deux techniques :
- celle du béton armé dans laquelle le béton a pour finalité de résister aux efforts de compression, et les armatures en acier celle de résister aux efforts de traction.
-celle du béton précontraint dans laquelle les pièces sont conçues et calculées pour que le béton ne subisse que des efforts de compression (le rôle des aciers de précontrainte étant précisément de maintenir un effort de compression sur le béton).
La faible résistance du béton en traction par rapport à sa résistance en compression conduit tout naturellement à chaîner, c’est-à-dire à lier les ouvrages par des barres d’acier. Mais la présence d’armatures dans un béton ne suffit pas à en faire un béton armé. En effet, celui-ci doit présenter une organisation structurale spécifique résultant de la bonne composition et des caractéristiques du béton ainsi que de la nature et de l’agencement des armatures. S’il est simple de comprendre que le béton reprend les efforts de compression et que l’armature reprend les efforts de traction, il faut encore, pour que l’on puisse parler de béton armé :
[FONT="]-avoir l’assurance de la compatibilité des armatures et du béton ;[/FONT]
[FONT="]-avoir une appréciation correcte du cheminement des efforts dans les ouvrages; [/FONT]
[FONT="]-être en mesure de maîtriser durablement les deux critères précédents.[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Compatibilité du béton et de l’acier :[/FONT]
La compatibilité du béton et des armatures en aciers résulte des quatre considérations suivantes :
[FONT="]- l’acier et le béton ont des coefficients de dilatation thermiques du même ordre de grandeur, soit 1.10-5 par degré Celsius ;[/FONT]
-la compatibilité chimique et l’adhérence entre l’acier et le béton sont naturelles ; l’adhérence de l’armature peut être améliorée par des nervures ou des empreintes suffisamment discrètes pour ne pas provoquer de fissurations longitudinales ;
-l’acier constructif des armatures (acier à haute adhérence, treillis soudé) est un matériau ductile qui permet la mise en forme des armatures (pliage, courbure) ;
-l’hydratation du ciment crée dans le béton un milieu basique protecteur qui place l’armature à l’abri de l’oxydation.
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Retrait et variations dimensionnelles :[/FONT]
Entre le moment de la mise en place du béton dans un moule et celui où il « fait prise » dans des conditions hygrométriques données, le matériau subit une réduction de volume dite « retrait ». Ce phénomène naturel est lié :
[FONT="]-[/FONT][FONT="]A l’hydratation du ciment (contraction) ;[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]A la perte d’une partie de l’eau de gâchage, soit par évaporation, soit par absorption par les parois du moule avent et pendant l’hydratation ;[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Au durcissement du béton après hydratation.[/FONT]
[FONT="]Ce mécanisme ne doit pas être confondu avec les variations dimensionnelles, d’origine hygrométriques, du béton qui intervient dès lors que l’ambiance change. En pratique, le retrait du béton est faible et n’est susceptible de provoquer des fissures dans les ouvrages que s’il est contrarié. Le retrait doit donc être pris en compte dès la conception du projet dans les dispositions constructives adaptées ainsi que dans les calculs. L’ordre de grandeur du coefficient de retrait d’une pièce libre se situe entre 2.10-4 et 5.10-4, soit entre 2 et 5 mm pour une pièce de 10 m. [/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]porosité du béton :[/FONT]
[FONT="]Les bétons comme les roches naturelles, sont des matériaux poreux. Même pour un béton très compact possédant une haute résistance en compression, il existe, d’une part, à l’échelle macroscopique, des bulles d’air qui correspondent à de l’air introduit dans le béton au moment de la mise en place et, d’autre part, à l’échelle microscopique, des bulles d’air qui correspondent à des espaces rendus disponibles par le départ de l’eau excédentaire au moment du durcissement du béton après hydratation du ciment.[/FONT]
[FONT="]1.4.[/FONT][FONT="]Les performances du béton :[/FONT]
Nous voici arrivés au stade où il devient nécessaire d’aborder un domaine plus théorique, plus spécialisé. Construire en béton suppose en effet la connaissance de données scientifiques –physiques et chimiques en particulier – d’une grande précision.
Le comportement mécanique met en jeu des notions de compression, de traction, de contrainte, de fluage, de retrait ou de dilatation. Avec la résistance mécanique, il s’agit de compression, de flexion et de cisaillement. Les armatures en acier participent à ces performances.
La résistance et la réaction au feu, exigences auxquelles le béton répond de manière idéale, font intervenir des notions de dilatation des matériaux et, bien entendu, de thermique.
[FONT="]Les problèmes de durabilité des bétons et de protections contre les agressions sont du ressort de la chimie.[/FONT]
[FONT="]L’étude théorique de l’inertie thermique et de l’isolation apportées par le béton aboutit à des solutions constructives très concrètes dans lesquelles l’isolation thermique et l’isolation acoustiques vont de pair.[/FONT]
[FONT="]1.4.1.[/FONT][FONT="]Comportement mécanique :[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Comportement du béton à la compression :[/FONT]
[FONT="]Lorsqu’un effort de compression tend à rapprocher les grains entre eux et à concentrer la matière, on parle d’effort de compression. Les forces internes cristallines de nature électrostatique sont alors sollicitées et s’opposent au rapprochement imposé. Il y a apparition d’une déformation( raccourcissement) dans le sens des efforts appliqués et, la quantité de matière restant constante, d’une déformation latérale (gonflement). La rupture n’aura lieu qu’au moment où l’énergie fournie sera supérieure à l’énergie intérieure de cristallisation des constituants les plus faibles ou à la possibilité de déformation latérale du bloc sollicité. La déformation latérale est caractérisée par son rapport à la déformation principale. Le coefficient associé est le coefficient de poisson. Pou le béton, ce coefficient est de 0,15. On caractérise la compression par l’état de pression qui s’exerce entre deux faces parallèles du matériau, faces prises perpendiculairement à l’effort de compression. Cette pression appelée contrainte est égale au quotient de l’intensité de la force agissante par la section sollicité du matériau.[/FONT]
[FONT="]La contrainte est représentée par la lettre sigma : [/FONT][FONT=Symbol]s[/FONT][FONT="].[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Comportement du béton à la traction :[/FONT]
Les efforts de traction agissant sur le bloc de matière sont divergents, c’est-à-dire qu’ils ont tendance à éloigner les constituants les uns des autres. Les grains et les cristaux de ciment résistent en interne par leurs forces de cohésion électrostatiques, mais ils tendent à se séparer. Les forces de liaison de contact sont faibles, tout comme les forces internes des aiguilles de ciment. La rupture aura lieu très vite et proviendra de la séparation des grains et du ciment ou de la rupture des aiguilles. Comme pour la compression, on caractérise l’état de contrainte sur deux facettes perpendiculaires à l’effort. La contrainte de traction est égale au quotient de l’intensité de la force par la surface sollicitée.
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Le fluage :[/FONT]
[FONT="]Sous l’action des charges de traction ou de compression appliquées, les matériaux sont susceptibles de se déformer de façon différée par réorganisation interne de leur structure.[/FONT]
[FONT="]Le béton va également évoluer sous chargement. La déformation produite sous le poids propre, par exemple, va s’accentuer au fil du temps jusqu’à atteindre deux fois sa valeur de départ. On parle alors de déformation différée du béton et on associe à ce matériau deux valeurs de module d’élasticité, à savoir :[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Un module de déformation instantanée valant environ 32 200 Mpa ;[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Un module de déformation différée valant environ 10 800 Mpa.[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Le retrait :[/FONT]
[FONT="]On observe, sur une éprouvette de pâte pure de ciment exposée à l’air, une diminution de longueur d’environ 2 mm par mètre pendant son durcissement. Dans le cas des mortiers et des bétons, le retrait existe également, mais il est d’autant plus faible que le dosage en ciment diminue. Quatre phénomènes interviennent dans cette variation de volume du béton.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][I][FONT="]Le ressuage[/FONT][/I][FONT="] : [/FONT][FONT="]il se manifeste par l’apparition d’une pellicule d’eau claire à la surface libre du béton frais et un tassement du volume sous l’effet de la pesanteur.[/FONT]
[COLOR=blue][FONT="]-[/FONT][/COLOR][I][FONT="]Le retrait plastique :[/FONT][/I][FONT="]il s’agit d’un retrait par dessication qui intervient pendant la prise du béton.[/FONT]
[COLOR=blue][FONT="]-[/FONT][/COLOR][I][FONT="]La contraction thermique après la prise[/FONT][/I][FONT="] : [/FONT][FONT="]la prise du béton est une réaction exothermique. Une élévation de température a lieu au sein du béton, puis on assiste à un retour à la température initiale. Il y a donc expansion suivie d’une contraction. Pendant ce cycle, le matériau a vu augmenter son module d’élasticité et est donc devenu moins déformable. Des contraintes de traction vont apparaître dans la masse et provoquer l’ouverture de fissures, si l’on n’a pas pris de dispositions pour les éviter.[/FONT]
[COLOR=blue][FONT="]-[/FONT][/COLOR][I][FONT="]L’autodessication :[/FONT][/I][FONT="]la réaction du ciment et de l’eau s’accompagne d’une dessication du béton sans départ d’eau vers l’extérieur. Le volume des hydrates formés est plus petit que le volume initial de ciment et de l’eau. Apparaissent alors des vides dans lesquels les forces capillaires vont se développer et provoquer un phénomène semblable au retrait plastique ; cette contraction n’est sensible que pour les bétons à hautes performances. [/FONT]
[FONT="]1.4.2.[/FONT][FONT="]Résistance au feu :[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Comportement aux températures élevées :[/FONT]
[FONT="]Le tableau ci-dessous indique que plusieurs phénomènes physico-chimiques se succèdent lorsque la température du béton évolue de 100 à 1000°C et plus.[/FONT]
[FONT="]Jusqu’ à 100°C[/FONT]
[FONT="]Simple dilatation[/FONT]
[FONT="]De 100 à 150°C[/FONT]
[FONT="]Evaporation de l’eau des pores[/FONT]
[FONT="]A partir de 150/180°C[/FONT]
[FONT="]l’eau d’hydratation de (OH)2Ca est libérée, la pâte de ciment se contracte[/FONT]
[FONT="]De 400 à 500°C[/FONT]
[FONT="]l’hydroxyde de calcium se décompose en CaO et H2O [/FONT]
[FONT="]La vapeur d’eau peut engendrer un phénomène d’écaillage.[/FONT]
[FONT="]De 570 à 700°C[/FONT]
[FONT="]Le quartz a devient quartz b (573°C).[/FONT]
[FONT="]De 700 à 800°C[/FONT]
[FONT="]le CSH devient b CSH[/FONT]
[FONT="]A partir de 800°C[/FONT]
[FONT="]le calcaire se décompose et devient CO3Ca’OCa + CO2[/FONT]
[FONT="]De 1150 à 1200°C[/FONT]
[FONT="]le calcaire se décompose[/FONT]
[FONT="]A partir de 1300/1400°C[/FONT]
[FONT="]Le béton en masse fondue[/FONT]
[FONT="]En conséquence, il est nécessaire de concevoir l’ouvrage et ses éléments de façon que la température atteinte par les armatures lors d’un incendie reste modérée et[/FONT][FONT="]conserve à l’acier une résistance suffisante pour maintenir la stabilité pendant le temps requis. De même, il est nécessaire que la section de béton non altérée soit suffisante pour absorber les contraintes développées à l’état ultime de rupture. On adopte alors l’épaisseur d’enrobage des aciers et l’épaisseur des pièces, en tenant compte de la géométrie des éléments soumis au feu, du principe d’armature et de la nuance d’acier. La norme P92-701 définit les conditions à respecter dans ces domaines pour assurer une résistance au feu donnée.[/FONT]
[FONT="]1.4.3.[/FONT][FONT="]Résistance aux agressions de l’environnement :[/FONT]
[FONT="]Insensiblement les bâtiments vieillissent et se transforment, leur aspect se modifie jour après jour. Ils subissent en permanences des agressions multiples qui en altèrent les matériaux constitutifs. Comme les autres matériaux, béton et béton armé y sont soumis. A fin de les préserver d’un vieillissement accéléré, il faut bien connaître les agents agressifs, savoir comment ils agissent, puis les repérer dans l’environnement de l’ouvrage. On en démembre : [/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Les agressions d’origines chimiques : le dioxyde de carbone, les chlorures et les sulfates ;[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Les agressions d’origines climatiques : les cycles de gel dégel et l’utilisation de sels fondants.[/FONT]
[FONT="]La prévention passe par :[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Une composition du béton adaptée ;[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Un dosage en ciment et en fines suffisant ;[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]La limitation de la teneur en eau au strict minimum ;[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]L’efficacité et la régularité de la vibration ;[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]L’obtention d’une bonne hydratation du ciment par une cure du béton ou en évitant un décoffrage trop rapide.[/FONT]
[FONT="]1.5.[/FONT][FONT="]LA PRODUCTION DES BETONS[/FONT]
[FONT="]La diversification des bétons va de pair avec celle de leurs constituants ainsi qu’avec selle des modes de fabrication en usine ou in situ, de leur transport et de leur mise en œuvre [/FONT]
[FONT="]1.5.1.[/FONT][FONT="]Les constituants :[/FONT]
[FONT="]Le béton est un matériau composite homogène constitué de grains minéraux et d’un liant qui durcit en présence d’eau. A ces composants s’ajoutent des adjuvants qui améliorent sensiblement les performances du matériau. Des éléments encore plus fins sont aussi introduits pour améliorer la compacité des bétons[/FONT][FONT="].[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Les ciments :[/FONT]
[FONT="]C’est le liant du béton. Il résulte du broyage et de l’homogénéisation de divers constituants, dont le plus spécifique, le clinker est obtenu à partir de la cuisson à haute température (1450°) d’un mélange de calcaire et d’argiles.[/FONT]
[FONT="]Parmi les propriétés physicochimiques ; Un phénomène résulte d’un ensemble de réactions très complexes désignées sous le nom d’hydratation – au cours de la quelles les silicates et les aluminates se développent, formant un gel cristallin qui marque le début de phénomène de prise. La multiplication de ces microcristaux au cours de la phase de durcissement, qui peut durer plusieurs mois, explique l’augmentation des résistances mécaniques et faites du ciment une véritable roche composite. Durant son hydratation, la patte de ciment passe par trois étapes successives :[/FONT]
[FONT="] -la phase dormante, au cours de laquelle elle reste en apparence inchangée malgré le démarrage des premières réactions.[/FONT]
[FONT="] -la prise qui, pour la plus part des ciments, commence une ou deux heures après la gâchage –le début de la prise se caractérise par une augmentation brusque de la viscosité accompagnée d’un dégagement de chaleur, tandis que la fin de prise est effective lorsque la patte cesse d’être déformable.[/FONT]
[FONT="] -le durcissement, durant laquelle l’hydratation du ciment se poursuit avec l’augmentation de la résistance mécanique. Elle s’étale sur plusieurs mois ; la résistance à vingt-huit jours est la valeur conventionnelle de contrôle[/FONT]
[FONT="]La réaction d’hydratation est exothermique. Le dégagement de la chaleur varie en fonction du type de ciment, de sa classe de résistance et de son dosage. L’échauffement qu’il induit peut être mis à profit pour couler du béton par temps froid, en utilisant des coffrages isolants qui jouent le rôle d’une enveloppe thermos. A l’inverse, il faut veiller à éviter une élévation de températures excessive des bétons de masse pour lesquels l’évacuation de chaleur produite est difficile après cette élévation le béton produit une contraction de la matière connue sous retrait thermique.[/FONT]
[FONT="]Le choix du ciment pour un ouvrage est fonction de la résistance mécanique par sa formulation appropriée ainsi que les impératifs de mise en œuvre (le décoffrage rapide ou la mise en précontrainte précoce conduit à choisir des ciments de résistance élevée en jeune age), et finalement l’environnement de l’ouvrage.[/FONT]
[FONT="]Les ciments courants sont :[/FONT]
[FONT="] -ciment portland[/FONT]
[FONT="]-ciment portland composé[/FONT]
[FONT="]-les ciments blancs[/FONT]
[FONT="] -les ciments aux laitiers[/FONT]
[FONT="] -le ciment prompt naturel[/FONT]
[FONT="]-le ciment alumineux fondu[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Les adjuvants :[/FONT]
[FONT="]Ce sont des produits dont l’incorporation à faible dose inférieur à 5 pour cent de la masse de ciment, au moment de malaxage ou avant la mise en œuvre, modifie certaines propriétés de béton, mortier ou coulis, a l’état frais ou durci.[/FONT]
[FONT="]Ils permettent de jouer sur les performances du béton en améliorent les conditions de sa mise en œuvre, sa résistance ou sa durabilité.[/FONT]
[FONT="]Les principaux types d’adjuvants sont :[/FONT]
-[FONT="]Les plastifiants ;[/FONT]
-[FONT="]les réducteurs d’eau plastifiants[/FONT]
-[FONT="]les super plastifiants [/FONT]
-[FONT="]les accélérateurs de prise et de durcissement[/FONT]
-[FONT="]les retardateurs de prise[/FONT]
-[FONT="]tes entraîneurs d’air[/FONT]
-[FONT="]les hydrofuges de masse[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]Les granulats :[/FONT]
[FONT="]Les granulats sont essentiels puisqu »ils représentent le 2/3 du volume de béton. Ils sont constitués de différents grains minéraux, naturels ou artificiels, dont les caractéristiques influent sur la qualité des bétons.[/FONT]
[FONT="]Leurs formes et leurs dimensions (comprises entre 0 et 125 mm) jouent un rôle important pour la mise en œuvre et la compacité des bétons. Leurs caractéristiques sont définies dont la norme XP P 18-540.[/FONT]
[FONT=Symbol]·[/FONT][FONT="]L’eau de gâchage :[/FONT]
[FONT="]Nécessaire à l’hydratation de ciment elle facilite aussi la mise en œuvre de béton ou du mortier. Attention : un excès d’eau diminue la résistance et la durabilité du béton.[/FONT]
[FONT="]L’eau doit être propre et ne peut pas contenir d’impuretés nuisibles (matière organique, alcalis). L’eau potable convient toujours. Le gâchage à l’eau de mer est à éviter, surtout pour les bétons armés. Les caractéristiques des eaux requises pour la confection des mortiers et des bétons sont précisées dans la norme NF P 18-303.[/FONT]
[FONT="]1.6.[/FONT][FONT="]LA MISE EN ŒUVRE[/FONT]
[FONT="]C’est une étape fondamentale de la construction au cours de laquelle le béton, dans son état plastique ou fluide, est déversé à l’intérieur de coffrage qui le reçoit pour lui donner sa forme définitive.[/FONT]
[FONT="]La préparation de la mise en œuvre passe par plusieurs phases qui offrent, elles-mêmes, différentes possibilités :[/FONT]
-[FONT="]Les procèdes de mise en œuvre (le béton in situ et le béton préfabriqué) ;[/FONT]
-[FONT="]les moyens d’acheminement du béton livré (le déversement par goulotte, par bandes transporteuse, par bennes et le transfert par pompage)[/FONT]
-[FONT="]les moyens de serrage du béton en place (vibration interne, externe ou la règle vibrante)[/FONT]
-[FONT="]les coffrages de chantier (conception, type, nature…)[/FONT]
-[FONT="]le bétonnage par temps chaud ou par temps froid[/FONT]
-[FONT="]les méthodes de mise en œuvre particulières (béton projeté, compacté ou auto plaçant)[/FONT]
-[FONT="]la finition et la protection du béton après décoffrage (cure de béton)[/FONT]
[FONT="]1.7.[/FONT][FONT="]LA GAMME DES BETONS CONTEMPORAINS[/FONT]
[FONT="]Les progrès techniques accomplis au cours des dernières années ont abouti à une extrême diversification des bétons. Diversification qui permet de disposer aujourd’hui du béton le mieux adapté à chaque condition de chantier, à chaque catégorie d’ouvrage et chaque produit.[/FONT]
[FONT="]Les bétons traditionnels ont conservé leur rôle, en particulier les bétons non armés, qu’ils s’agissent de bétons coulés en place ou de produits industriels comme les pavés et les blocs.[/FONT]
[FONT="]En étudiant à la fois leurs composants –béton et armatures- et leur comportement mécanique, les bétons armés, eux aussi, sont encore utilises suivant les techniques d’origine. Nous remarquons cependant qu’une évolution notable a eu lieu dans le domaine de la précontrainte, en particulier avec le développement de la post-tension et de la précontrainte extérieure ou non adhérente.[/FONT]
[FONT="]Parmi les bétons les plus récents, les bétons à hautes performances (BHP) sont passionnants : résistance mécanique, durabilité, aspect et mise en œuvre sont sans cesse améliorée… et leurs applications de plus en plus nombreuses.[/FONT]
[FONT="]Les bétons spéciaux répondent à des exigences particulières de la structure ou de la mise en œuvre : ils peuvent être légers, lourd, réfractaires, pompés, projetés, etc.[/FONT]
[FONT="]Nous terminons notre parcours en regardant vers l’avenir. Les bétons auto plaçant et les bétons à ultra haute performance (BUHP) connaissent déjà des applications dans les bâtiments et les travaux publics. [/FONT]
[FONT="]1.8.[/FONT][FONT="]les plus grands noms de l’histoire des bétons :[/FONT]
[FONT="]LOUIS VICAT (1786-1861) : INVENTEUR DE CIMENT ARTIFICIEL[/FONT]
[FONT="]Jeune inspecteur des ponts et chaussée, né à Nevers mais originaire de Grenoble, est envoyé en 1812 faire ses classes dans un petit village de la Dordogne, à Souillac.[/FONT]
[FONT="]Il n’a que 26 ans et l’ambition de bien fonder le pont qu’on lui commande.[/FONT]
[FONT="]Le cours impétueux de la Dordogne et la rareté de des crédits le pousse à l’analyse patiente des divers mortiers qu’il expérimente.[/FONT]
[FONT="]Sur la qualité des chaux naturelles, il connaît tous les écrits de ses prédécesseurs.[/FONT]
[FONT="]Son intuition le met en mesure de produire du ciment artificiel dont il est l’inventeur.[/FONT]
[FONT="]Il publie sa découverte en 1818, suscitant une vague commerciale dont il n’aura même pas connaissance et dont il ne tirera pas les bénéfices.[/FONT]
[FONT="]Sa passion le pousse à parcourir les carrières de France, dont il évalue la teneur des calcaires afin d’en garantir le meilleur rendement au sortir des fours a chaux.[/FONT]
[FONT="]Ses missions successives le confortent dans sa vocation.[/FONT]
[FONT="]Méthodique et opiniâtre, il dresse d’innombrables tableaux comparatifs, met au point des appareils à tester la ténacité des mortiers qu’il adresse et consigne ses observations dans des mémoires qu’il adresse à sa tutelle.[/FONT]
[FONT="]EUGENE FREYSSINET (1879-1962) : PERE DU BETON PRECONTRAINT[/FONT]
[FONT="]De nombreuses idées innovantes ponctuent son itinéraire : la vibration de béton, le cintre glissant, l’idée de déformation réversible, le vérin plat, la précontrainte.[/FONT]
[FONT="]Plus fier de ses origines paysannes que de son diplôme de polytechnicien, il est davantage a son aise sur le chantier que dans le bureau.[/FONT]
[FONT="]Ses chantiers sont ses labos.[/FONT]
[FONT="]Profondément marqué par l’enseignement de CHARLES RABUT (1852-1925), (CELUI QUI VOULAIT BETONNER LA TOUR EIFFEL), il est vite séduit par le béton armé mais insatisfait par la discordance béton- armatures.[/FONT]
[FONT="]Animé par le souci de mettre au point un matériau homogène, il conduit des recherches qui visant à créer dans le béton des contraintes permanentes.[/FONT]
[FONT="]En 1911, le pont de VEURDRE sur l’allie fut l’occasion d’expérimenter une arche surbaissée précontrainte par ses culées, mais l’inconnu de fluage provoquera quelques désordres.[/FONT]
[FONT="]En 1933, le chantier spectaculaire de la gare maritime du HAVRE le met au contact de l’entreprise Campenon -Bernard qui découvre avec lui la précontrainte.[/FONT]
[FONT="]C’est alors que le système d’EUGENE connaît ses premiers grands succès.[/FONT]
[FONT="]ALBERT CAQUOT (1881-1976) : CHEF DE FILE DE LA SECONDE GENERATION DES INGENIEURS DU BETON ARME[/FONT]
[FONT="]Elève de l’école polytechnique et des ponts et chaussée, formé en même temps que Fryssinet, il doit, comme ce dernier à CHARLES RABUT sa sensibilisation au béton armé.[/FONT]
[FONT="]Apres un service militaire il rejoint son corps d’origine pour s’en échapper des qu’Armand considère, un des pères du béton armé, lui propose de l’engager comme associé dans son nouveau bureau d’études.[/FONT]
[FONT="]La mort primature d’Armand considère place Caquot au commandement de l’entreprise dont les premiers travaux concernent les barrages et les ponts.[/FONT]
[FONT="]C’est dans ces domaines qu’il va développer le plus fort de son génie.[/FONT]
[FONT="]Son inspiration associe intuition formelle, intelligence statique et économie de moyens.[/FONT]
[FONT="]Ses ponts, comme ses ballons ou ses barrages, conjuguent audacieusement le principe de la membrane et de la forme massive.[/FONT]
[FONT="]D’un telle synthèse naîtra un véritable style.[/FONT]
[FONT="]2.[/FONT][FONT="]Dimensionnement en béton armé :[/FONT]
Le dimensionnement est conduit selon les règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites (B.A.E.L).
[FONT="]2.1.[/FONT][FONT="]Caractéristiques du béton :[/FONT]
[FONT="]Le béton est dosé à 350 Kg/m3 en utilisant un liant hydraulique (C.P.A 45) mise en œuvre sur chantier dans des conditions de fabrication courante. Ces conditions nous ont permis de choisir comme résistance caractéristique à la compression du béton à 28 jours de :[/FONT]
[FONT="][/FONT]
[FONT="]Selon cette caractéristique, on définit :[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]La résistance caractéristique à la traction du béton à 28 jours égale à :[/FONT]
[FONT="][/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Le module de déformation longitudinale instantané du béton à 28 jours, pour les charges dont la durée d’application est inférieure à 24 h, égale :[/FONT]
[FONT="][/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Le module de déformation longitudinale différé du béton à 28 jour, pour les charges de longue durée égale à :[/FONT]
[FONT="][/FONT]
[FONT="] Le coefficient de poisson du béton est généralement défini comme :[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]pour le calcul des sollicitations à l’état limite ultime et à l’état limite service :[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]pour le calcul des déformations à l’état limite service :[/FONT]
[FONT="]2.2.[/FONT][FONT="]Caractéristiques des ACIERS :[/FONT]
[FONT="]Les armatures longitudinales utilisées sont des aciers à haute adhérence de nuance FeE400 dont la limite d’élasticité garantie et le module d’élasticité longitudinale
sont :[/FONT]
[FONT="][/FONT]
[FONT="]Les armatures transversales utilisées sont des aciers ronds lisses qui correspondent à une limite d’élasticité garantie de :[/FONT]
[FONT="][/FONT]
[FONT="]2.3.[/FONT][FONT="]Hypothèses de calcul :[/FONT]
[FONT="]Notre projet est situé dans le Sud de la TUNISIE dans un climat non agressif. [/FONT]
[FONT=Wingdings]Ø[/FONT][I][FONT="]pour le dimensionnement des éléments de la structure, [/FONT][/I]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]une épaisseur d’enrobage des armatures égale à 3 cm[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]une fissuration peu préjudiciable[/FONT]
[FONT="]-[/FONT]
[FONT=Wingdings]Ø[/FONT][I][FONT="]pour le dimensionnement des fondations,[/FONT][/I]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]une épaisseur d’enrobage des armatures égale à 5 cm [/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Une fissuration préjudiciable.[/FONT]
[FONT="]Notre construction n’est pas de très grandes dimensions ainsi les effets du retrait et des variations de température peuvent être contrés par des dispositions constructives[/FONT][FONT="].[/FONT]
[FONT=Wingdings]Ø[/FONT][I][FONT="]Dimensionnement à l’ELU[/FONT][/I][I][FONT="] :[/FONT][/I]
[FONT="]Les hypothèses à considérer pour la détermination des armatures à l’ELU sont :[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Les coefficients de pondérations des charges permanentes et des charges d’exploitations sont respectivement égales à 1.35 et 1.5.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]La contrainte admissible en compression du béton est égale à : [/FONT]
[FONT="][/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]la contrainte admissible de traction dans les aciers longitudinaux est égale à :[/FONT]
[FONT="][/FONT]
[FONT=Wingdings]Ø[/FONT][I][FONT="]Vérification à l’ELS :[/FONT][/I]
[FONT="]Les hypothèses à considérer pour la vérification des contraintes à l’ELS sont :[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Les coefficients de pondération des charges permanentes et des charges d’exploitation sont égaux à 1.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]la contrainte admissible en compression du béton est égale à :[/FONT]
[FONT="][/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]la contrainte de traction des aciers longitudinaux n’est pas limitée.[/FONT]
[FONT="]2.4.[/FONT][FONT="]Charges d’exploitations :[/FONT]
[FONT="]Les charges d’exploitation à considérer dans les calculs sont indiquées dans le tableau ci- dessous :[/FONT]
[/LEFT]
[FONT="]Local[/FONT]
[FONT="]Charge (daN/m²)[/FONT]
[FONT="]Habitation [/FONT]
[FONT="]150[/FONT]
[FONT="]Jardin [/FONT]
[FONT="]500[/FONT]
[FONT="]Escaliers[/FONT]
[FONT="]250[/FONT]
[FONT="]Terrasse non accessible[/FONT]
[FONT="]100[/FONT]
[FONT="]Magasin [/FONT]
[FONT="]500[/FONT]
[LEFT]
[FONT="]2.5.[/FONT][FONT="]charges permanentes[/FONT]
[FONT=Wingdings]Ø[/FONT][I][FONT="]plancher terrasse :[/FONT][/I]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Enduit plafond : 30daN/m2.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Corps creux : 285 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Forme de pente : 180 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]isolation : 10 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]gravillon : 80 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]étanchéité : 12 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]597 daN/m2.[/FONT]
[FONT=Wingdings]Ø[/FONT][I][FONT="]Plancher courant[/FONT][/I][FONT="] :[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Enduit plafond : 30 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Corps creux : 285 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Revêtement : 150 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Cloison 100 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]565 daN/m2.[/FONT]
[FONT="]3.[/FONT][FONT="]Méthodes de calculs[/FONT]
[FONT="]3.1.[/FONT][FONT="]Méthode forfaitaire :[/FONT]
[FONT="]La méthode consiste à évaluer les valeurs maximales des moments en travée et les moments sur appuis comme des fractions, fixées forfaitairement, de la valeur maximale du moment fléchissant M0 dans la travée isostatique.[/FONT]
[FONT="]Dans la méthode forfaitaire, aucune combinaison de charge n’est considérée.[/FONT]
[FONT="]3.1.1.[/FONT][FONT="]Domaine d’application :[/FONT]
[FONT="]La méthode n’est applicable que lorsque les conditions suivantes sont remplies :[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Les moments d’inerties des sections transversales sont les même dans les différentes travées.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]Les portées successives sont dans un rapport compris entre 0.8et 1.25.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]La fissuration ne compromet pas la tenue du béton armé ni celle de ses revêtements.[/FONT]
[FONT="]-[/FONT][FONT="]La charge d’exploitation par m² (Q) est au plus égale à deux fois la charge permanente (G) et en même temps inférieur à 500 daN/m².[/FONT]
[FONT="]Soit :[/FONT]
[FONT="] : Rapport de chargement
[/FONT]
[FONT="] : Moment maximal en travée de la poutre continue.[/FONT]
[FONT="] : Moment maximal sur appui.[/FONT]
[FONT="] : Moment maximal dans la travée de référence i (isostatique soumise aux même charges que la travée étudiée).[/FONT]
[FONT="] : Valeurs absolues des moments respectivement sur l’appui gauche et sur l’appui droite.[/FONT]
[FONT="] : Max (
;
).[/FONT]
[FONT="]
[/FONT]
][/LEFT]