Le béton armé Dispositions Constructives Eléments fléchis - Poutres. Fig 1

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Marie-Noëlle Ariane Larivière
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1 Le béton rmé Dispositions Constructives Eléments fléchis - Poutres 1/ ARMATURES PRINCIPALES ETUDE EXPERIMENTALE Nous vons déjà constter u chpitre BA Générlités - l pprition de fissures dns les zones tendues des éléments fléchis. L mise en œuvre dns ces zones d rmtures longitudinles permet lors de limiter les effets de flexion à de l micro-fissurtion. Une étude plus précise permet d identifier le rôle des composntes V(x) et du torseur de cohésion dns l ouverture des fissures, pr un essi de chrgement en flexion dite 4 points. Les résultts de l étude mécnique sont les suivnts (fig 1) : ig 1 L V(x) [kn] + L- L - +. L- L L fissurtion pprît d bord dns l zone centrle de l poutre. Seul existe dns cette zone, l effort trnchnt y est nul. Les fissures sont perpendiculires à l ligne moyenne de l poutre (fig 2). Poutre en béton non rmé ig 2 EdC Construction 1/7 ch14tech.doc

Une étude plus précise permet d identifier le rôle des composntes V(x) et du torseur de cohésion dns l ouverture des fissures, pr un essi de chrgement en flexion dite 4 points.

2 C est donc le moment fléchissnt qui nécessite l mise en plce d rmtures principles longitudinles. Lorsque le moment est positif, l zone inférieure de l poutre est tendue. Les rmtures principles sont situées dns cette zone. L expérience est mintennt menée sur une poutre excessivement rmée dns s zone inférieure de fçon à limiter l influence du moment fléchissnt dns l ouverture des fissures. Une ugmenttion de l effort (fig 3) ouvre des fissures inclinées près des ppuis (l zone centrle, excessivement rmée, ne lisse pprître qu une micro-fissurtion). L effort trnchnt est l principle composnte du torseur de cohésion dns les zones de lrgeur situées près des ppuis. Zone fortement rmée de moment mximum Armture principle longitudinle ig 3 L micro-fissurtion est limitée issurtion inclinée près des ppuis L solution consiste à positionner des rmtures principles trnsversles fin de limiter l ouverture des fissures inclinées dues à l effort trnchnt V(x). Techniquement, ces rmtures sont mises en œuvre verticlement et mintenues pr des rmtures dites de montge si nécessire. Les sections d rmtures trnsversles sont constituées de cdres, étriers et/ou épingles selon l quntité d rmtures nécessire à mettre en œuvre (fig 4). Armture de montge Armtures principles trnsversles ig 4 Armtures principles longitudinles L espcement des cdres est fible, V(x) est importnt L espcement des cdres est fible, V(x) est importnt L espcement des cdres est importnt, V(x) est nul Conclusions : C est à prtir du digrmme que les rmtures principles longitudinles sont positionnées. Si est positif lors l zone tendue est l zone inférieure de l poutre, et réciproquement. C est à prtir du digrmme V(x) que les rmtures principles trnsversles sont positionnées. Plus V(x) est importnt, plus les rmtures sont proches (espcements fibles). En prtique, il s git des zones situées près des ppuis et des chrges concentrées. EdC Construction 2/7 ch14tech.doc

L expérience est mintennt menée sur une poutre excessivement rmée dns s zone inférieure de fçon à limiter l influence du moment fléchissnt dns l ouverture des fissures.

3 2/ DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES Le respect des dispositions constructives définies u BAEL91 permet (fig 5) : - une correcte mise en œuvre du béton dns le coffrge (entrve des rmtures u pssge du béton fris, du vibrge), - un prfit fonctionnement mécnique des rmtures de l poutre. Les sections d rmtures longitudinles peuvent être importntes, l mise en œuvre de plusieurs lits superposés est lors nécessire. ig 5 1 er lit d rmtures supérieures ou rmtures de montge Dlle BA e h Huteur de l poutre Armtures trnsversles (cdre et épingle) Armtures de peu Mintien des rmtures de peu Mintien du 3 ème lit d rmtures inférieures e e v v 1 er lit d rmtures inférieures (sur l longueur totle de l trvée) 2 ème lit d rmtures inférieures 3 ème lit d rmtures inférieures Espcements des rmtures (rt. A.4.2,1) e v sup Cg e h sup 1.5 Cg Avec - : lrgeur d un pquet de brres (limité à deux brres). - Cg : dimètre du plus gros grnult. Armtures de peu (rt. A.4..3) Afin de limiter l fissurtion de retrit des retombées de poutre, des rmtures de peu sont à mettre en œuvre : Section des rmtures de peu 3 cm²/m de prement (2 x retombée + lrgeur) EdC Construction 3/7 ch14tech.doc

Les sections d rmtures longitudinles peuvent être importntes, l mise en œuvre de plusieurs lits superposés est lors nécessire.

4 Condition de non frgilité (rt. A.4.2,1) Certines poutres de fible portée, fiblement sollicités et de section (bxh) importnte ne nécessite que peut d rmtures principles longitudinles. Cette section A L en [m²]doit être nénmoins suffisnte fin de permettre un fonctionnement mécnique correct : A L b.d 0.23 x f tj fe vec : - d = 0.9h (h huteur de l poutre en [m]) - b = lrgeur de l poutre en [m] - fe : l résistnce à l trction des rmtures [Mp] - f tj : l résistnce du béton à l trction en [Mp], en générl on retient f t2 3/ POUTRES ISOSTATIQUES EN CONSOLE L zone supérieure de l console de ce type de poutres est tendue (le moment fléchissnt est négtif dns cette zone). Des rmtures principles longitudinles supérieures ppelées chpeux sont à mettre en œuvre fin de limiter l fissurtion (fig 6). ig : 6 Q [kn /m] G [kn /m] Armtures principles longitudinles supérieures Zone tendue supérieure Aciers de chpeu Allure de l déformée de l poutre Mt : moment en trvée Zone supérieure tendue négtif L console Zone inférieure tendue positif L totle M B : moment sur ppui B NOTAS : - Seul le trcé précis du digrmme permet de déterminer l longueur de l zone tendue supérieure de l poutre et des ciers de chpeu. Celle-ci est d utnt plus importnte que L console est grnde pr rpport à L trvée et que Q n existe que sur l console. - L réprtition des rmtures trnsversles est effectuée à prtir du digrmme V(x). EdC Construction 4/7 ch14tech.doc

9h (h huteur de l poutre en [m]) - b = lrgeur de l poutre en [m] - fe : l résistnce à l trction des rmtures [Mp] - f tj : l résistnce du béton à l trction en [Mp], en générl on retient f t2 3/

5 4/ POUTRES HYPERSTATIQUES CONTINES SUR APPUIS 4/1 Etude mécnique C est le cs principl de rélistion des poutres en BA dns les bâtiments, là où l sitution le permet. Le fonctionnement de ces poutres permet une économie des quntités d rmtures à mettre en œuvre en comprison ux poutres isosttiques (fig 7). ig : 7 P [kn :m] P [kn :m] P [kn :m] L L L PL² PL² PL² L 2L 3L Les trois poutres isosttiques reposent chcune sur 2 ppuis d extrémités. Les moments en trvées vlent PL² et servent de bse ux clculs des quntités d rmtures longitudinles inférieures à mettre en œuvre. Une même et unique poutre continue de trois trvées peut être rélisée, les résultts mécniques sont les suivnts (fig ) : ig : P [kn :m] L L L Mt 1 Mt 2 Mt 3 L 2L 3L M 1 M 2 Les trois moments en trvées ont été significtivement diminués, mis deux moments sur ppuis M 1 et M 2 ont été créés. Le biln est nénmoins à l économie, les rmtures de chpeu peuvent être utilisées comme rmtures de montge. EdC Construction 5/7 ch14tech.doc

ig : 7 P [kn :m] P [kn :m] P [kn :m] L L L PL² PL² PL² L 2L 3L Les trois poutres isosttiques reposent chcune sur 2 ppuis d extrémités.

6 4/2 Dispositions forfitires des rmtures longitudinles Dns les cs cournts des poutres continues, le BAEL91 fixe une disposition forfitire des rmtures longitudinles, sns l utilistion d un digrmme de précis (fig 9) : 4 5 L 2 5 ig : 9 L 2 L 2 L 2 Le premier lit des rmtures inférieures doit comporter u moins l moitié de l section totle des rmtures inférieures. Celui-ci est ncré jusqu ux ppuis de l poutre. Les utres lits peuvent être rrêtés à un distnce forfitire de 0.L. Les rmtures de chpeux sont d une longueur minimum égle à 0.20L (ppui intermédiire) ou 0.25L (ppui de rive) sns toutefois être inférieurs à Ls. 5/ REPARTITION ORAITAIRE DES ARMATURES TRANSVERSALES L espcement des rmtures trnsversles peut être défini pr une méthode forfitire dite de Cquot. Le premier espcement St 0 est clculé selon le BAEL 91. Les espcements ugmentent progressivement en suivnt l suite cm, en répétnt l vleur doptée utnt de fois (N) qu il existe de mètres dns l demi-portée de l poutre. Exemple (chpeux non représentés) : N = 3 répétitions St 0 = cm (d près clculs BAEL91) 3 cdres 50 3x0 3x1 3x130 3x160 3x250 Réprtition symétrique 3x Espcements des rmtures trnsversles (rt. A.5.1,22) St min 0.9 d 40 cm vec d = 0.9 h (huteur de l poutre) EdC Construction 6/7 ch14tech.doc

Celui-ci est ncré jusqu ux ppuis de l poutre. Les utres lits peuvent être rrêtés à un distnce forfitire de 0.L. Les rmtures de chpeux sont d une longueur minimum égle à 0.20L (ppui intermédiire) ou 0.

7 6/ POUSSEE AU VIDE Les éléments en béton rmé comportnt des rmtures dont l mise en tension peut provoquer l écltement du béton de prement (enrobge) sont sujets à l poussée u vide.* De nombreuses situtions techniques sont l source de ce types de désordres (brres non retenues, chngement de direction des rmtures, pillsses d escliers ). Equerre normlisée non retenue : ig NOTA : Ce problème peut être solutionner en préférnt l mise en plce d un crochet normlisé. EdC Construction 7/7 ch14tech.doc

* De nombreuses situtions techniques sont l source de ce types de désordres (brres non retenues, chngement de direction des

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