L'importance des ferrailles dans les structures en béton armé

Le béton armé est un matériau très répandu dans la construction. Renforcé par des armatures en acier, il permet de construire des dalles, des piliers ou encore des fondations qui résistent à tout type de contraintes. Dans ce guide, découvrez tout ce qu’il faut savoir sur le béton armé et les éléments en ferraille qui le composent : avantages, applications, techniques de pose, accompagnement par un professionnel… et envisagez vos travaux en toute sérénité !

Qu’est-ce que le béton armé ?

Le béton armé est un matériau composite constitué de béton hydraulique et de ferraille, c’est-à-dire d’armatures en acier qui permettent de renforcer sa résistance en matière de compression ou de traction. Il est utilisé comme matériau de construction dans le bâtiment et le génie civil.

Pourquoi armer le béton ?

Le béton est un matériau de construction résistant, notamment en ce qui concerne la compression (contrainte appliquée de part et d’autre d’un objet et le comprime). Cependant, il peut se fissurer voire se briser lorsqu’il est soumis à certaines contraintes. En particulier, il est vulnérable au cisaillement et à la traction (contrainte appliquée de part et d’autre d’un objet et qui l’étire). C’est là que le ferraillage intervient : situé à l’intérieur des ouvrages en béton, il permet de les renforcer considérablement !

Bon à savoir : le béton appartient à la famille des céramiques. On dit qu’il s’agit d’un matériau « fragile », comme le verre, en opposition aux matériaux « ductiles » qui ne fissurent pas.

Quels sont les avantages du béton armé ?

Une résistance à toute épreuve

Le béton armé est capable de supporter de fortes compressions et tractions. Il est donc utilisé pour les constructions soumises à des contraintes verticales et horizontales, comme les maisons, ainsi que pour les constructions soumises à la traction : dalles, poteaux, poutres, fondations, murs de soutènement, etc.

En plus de sa résistance mécanique, le béton armé résiste au feu, aux intempéries et aux catastrophes naturelles. Il a joué un rôle clé dans le développement de la construction antisismique : l’assemblage de différents éléments permet en effet d’apporter de la souplesse au bâtiment.

Enfin, le béton armé ne craint pas l’humidité, et ne peut donc pas moisir ou pourrir. Il s’agit d’un matériau sain et hygiénique, qui s’adapte aux sites sensibles.

Des possibilités infinies

Cette résistance hors norme permet au béton armé de s’adapter aux constructions de grande taille, qui ne pourraient pas se contenter de béton ordinaire. Bien que l’armature soit contraignante, il s’adapte à tous les projets de constructions. Et pour cause : moulé grâce à un système de coffrage, il peut adopter n’importe quelle forme ! Il peut ainsi participer à la construction d’éléments complexes : arches, voûtes, flèches, éléments suspendus, etc. Ce caractère modulable lui permet de s’inscrire dans les enjeux actuels en matière de construction.

Bon à savoir : bien que l’opération soit délicate, le béton armé peut subir des modifications ultérieures à l’aide de techniques de sciage spécifiques.

Des économies à tous les niveaux

Le béton armé est un matériau accessible, qui représente un investissement durable dans le temps. Et pour cause : il affiche une excellente longévité, qui dépasse facilement les 100 ans, le tout sans aucun entretien. Par ailleurs, la sécurité qu’il apporte permet de baisser le prix des assurances. Sans compter ses propriétés d’isolation thermique, qui contribuent à réduire les consommations d’énergie !

Il est également pertinent de mentionner l’impact environnemental de ce matériau, qui peut être réduit via le recyclage des gravats. Ces derniers peuvent en effet servir à la fabrication de béton neuf et donc allonger le cycle de vie du produit.

Les principales applications du béton armé

Dalles et dallages

Pour renforcer les dalles et dallages, on utilise des armatures sous la forme de treillis soudé. Elles forment généralement deux à quatre lits d’armatures (également appelés nappes d’armatures), qui sont positionnées croisées. Les armatures transversales sont rares, mais elles peuvent être utiles dans le cas d’un cisaillement localisé ou d’une reprise de bétonnage.

Poutres

Les poutres sont armées par des barres d’acier longitudinales, qui reprennent l’effort de traction, et des barres d’acier transversales (cadres, épingles et étriers), qui reprennent l’effort tranchant.

Poteaux, colonnes et piliers

Les poteaux, colonnes et piliers sont armés par des barres d’acier longitudinales et des cadres transversaux. Ces derniers sont espacés régulièrement et resserrés dans les zones de recouvrement afin d’empêcher le flambage (fléchissement de l’ouvrage).

Ce type d’armature peut également servir à ferrailler les angles, les jonctions de murs porteurs, les périphéries de planchers ou encore les bordures de contreventement.

Fondations

On distingue deux types de fondations : la fondation superficielle et la fondation profonde.

Les fondations superficielles reposent sur le sol ou y sont faiblement encastrées. Il peut s’agir de semelles, armées d’une nappe d’acier en partie basse et si besoin en partie haute, ou de radiers, formés d’une nappe en partie haute et d’aciers en partie basse.

Les fondations profondes, elles, reportent les charges tant dans les couches profondes que dans les couches superficielles qu’elles traversent. Il peut s’agir de pieux, non armés ou armés d’aciers longitudinaux et transversaux, ou de puits, rarement armés.

Murs de soutènement

Les murs de soutènement sont des ouvrages destinés à créer un dénivelé entre des terres. Ils sont armés par des aciers longitudinaux, qui permettent de reprendre les efforts de flexion.

Coques

Les coques sont des ouvrages en béton à surfaces non planes : silos, réservoirs ou encore toitures contemporaines. Elles peuvent être armées d’une seule nappe d’armature, située au milieu, ou de deux nappes, situées sur chacune des faces.

Focus sur les accessoires de liaison

Les accessoires de liaison permettent d’attacher solidement les différents éléments du ferraillage. Ils se déclinent en de nombreuses configurations : les attentes, qui assurent la continuité des chaînages par ancrage, les équerres de liaison et d’angle, qui consolident les jonctions et les angles droits, ou encore les barres pliées (barre à crochet, en épingle, à retour en équerre), qui servent de liaison et facilitent la ligature des chaînages. On compte également les fils à ligaturer et les manchons de liaison, qui contribuent à l’attache des armatures.

Bon à savoir : les armatures peuvent être préfabriquées ou soudées sur le chantier, selon les besoins.

Les caractéristiques du fer à béton

Les atouts de l’acier

Les ferrailles sont fabriquées un acier, un mélange de fer et de carbone qui adhère facilement avec le béton. L’acier pour béton armé (ABA) est généralement issu de déchets de la filière électrique.

Le premier avantage de l’acier pour béton armé est qu’il est à haute limite d’élasticité (HLE) et à haute adhérence (HA), des propriétés essentielles que nous détaillerons plus bas. Il est également résistant au pliage, ce qui lui permet d’adopter des formes complexes, et résistant à la fatigue, ce qui lui permet de subir continuellement une charge sans rompre. De plus, il peut être assemblé par soudure sans perdre ses propriétés mécaniques.

Enfin, l’acier pour béton armé est résistant au cisaillement, un atout de taille pour les treillis soudés.

Élasticité et adhérence

L’élasticité désigne la capacité d’un matériau à se déformer de manière réversible, sans se rompre. La limite d’élasticité des aciers est notée σe et s’exprime en Mpa (1 Mpa = 1 Newton par mm2). Elle est définie par les initiales Fe-e (classique), Fe-te (acier tréfilé) ou Fe-tle (très haute élasticité).

L’adhérence est la propriété qui permet d’associer le béton et l’acier. La haute adhérence des ferrailles est créée par l’état de surface, c’est-à-dire les aspérités en creux (empreintes) et en saillie (verrous). Les barres lisses, sans rugosité ni aspérités, sont uniquement utilisées comme épingles de levage et pas comme armatures de béton armé.

Dimensions

Le diamètre (en mm) des barres d’armature est défini par la norme NF EN 10080-1, qui indique également la section (en mm2) et la masse linéique (en kg/m). Les diamètres standards les plus fréquemment utilisés sont les 6, 8, 10, 12, 14, 20, 25, 32 et 40 mm.

En ce qui concerne les longueurs, les barres mesurent généralement 2, 12 ou 18 m. Elles sont ensuite coupées, cintrées, soudées et assemblées pour former l’armature souhaitée. On trouve également des éléments d’armature prêts à l’emploi : treillis soudés, semelles, poteaux, chaînages, etc.

Les 7 étapes pour construire un ouvrage en béton armé

1. Planification du chantier et calcul du ferraillage.
2. Pose de cales en bois pour empêcher le contact des armatures avec le sol.
3. Montage des armatures.
4. Installation de structures verticales à l’emplacement des poteaux et des angles éventuels.
5. Réalisation du coffrage à l’aide de planches épaisses, soutenues par des barres de fer.
6. Positionnement des armatures dans le coffrage.
7. Coulage du béton dans le coffrage.

Comment relever les défis du ferraillage et réussir votre chantier ?

Planifier minutieusement le ferraillage

Il est nécessaire d’effectuer des calculs et des graphiques pour prévoir les efforts et les contraintes que l’ouvrage subira. Cela consiste à définir le volume et le dosage du béton (proportion de ciment, granulats et eau), ainsi que le poids, la quantité et la structure des armatures en acier.

Les résultats dépendent du type de structure (poutre, dalle, fondation, etc.), mais aussi de la nature du terrain. Vous trouverez en ligne des calculatrices spécialisées. Il s’agit cependant d’outils complexes, qui nécessitent de solides connaissances de base. Le mieux reste de faire appel à un spécialiste qualifié, qui maîtrise les règles de calcul ainsi que les normes relatives aux ouvrages en béton armé.

Veiller au recouvrement des barres d’armature

Les ferrailles doivent être « recouvertes » pour transmettre les efforts de manière efficace. On parle de recouvrement : lorsqu’on met deux barres bout à bout, elles doivent se chevaucher sur une certaine longueur afin que les efforts soient transmis de l’une à l’autre. Si la longueur de scellement n’est pas réalisable, les barres peuvent présenter des extrémités courbées (équerre, crochet ou retour).

Respecter les normes d’enrobage

L’enrobage désigne la distance entre l’armature la plus proche du béton et la surface du béton. Il garantit une protection contre la corrosion, une résistance au feu ainsi qu’une bonne adhérence.

Voici les normes à respecter pour enrober les armatures en acier pour béton armé :

• 1 cm d’enrobage pour les ouvrages intérieurs non exposés à la condensation ;
• 3 cm pour les ouvrages en environnement extérieur ;
• 5 cm pour les ouvrages en environnement très corrosif, comme les fondations ou les structures situées en bord de mer.

L’utilisation de cales à béton (également appelées cales d’enrobage) garantit la bonne épaisseur des enrobages.

Faire appel à un professionnel

Vous l’aurez compris, la mise en œuvre du béton armé est une opération délicate. Elle nécessite un savoir-faire et un outillage spécifique, mais aussi des connaissances théoriques pour la planification du chantier et surtout le dimensionnement des ferrailles.

Un professionnel qualifié connaît les règles de calcul (Eurocode 2) et les normes en vigueur. Il garantira la résistance, la sécurité et la durabilité des ouvrages. Il est essentiel de choisir un artisan de confiance, en consultant les avis des clients et en comparant les devis. Il peut être utile d’utiliser un réseau de professionnels comme Les Talents Pros, mis en place par l’enseigne Les Matériaux, qui garantit une qualité d’accompagnement tout au long de votre projet de construction ou de rénovation !

Perspectives d’avenir

L’avenir du béton armé se dessine à travers l’intégration de matériaux alternatifs, comme les fibres structurelles métalliques ou synthétiques, qui pourraient réduire ou remplacer les armatures en acier traditionnelles. Ces innovations permettent d’améliorer la durabilité, la légèreté et la résistance des structures tout en optimisant les coûts. Parallèlement, les techniques de mise en œuvre avancées, telles que l’impression 3D ou les coffrages réutilisables, constituent des atouts pour les chantiers. Pour finir, les enjeux environnementaux encouragent le développement de formulations à faible empreinte carbone, qui intègrent des liants écologiques et favorisent le recyclage des matériaux.

Vous l’aurez compris, le béton armé est un matériau qui se démarque par sa résistance. Les ferrailles y contribuent fortement. Elles permettent de fabriquer des armatures en acier, qui doivent être dimensionnées avec soin pour obtenir des ouvrages solides et durable. Afin de réussir vos travaux, vous devez absolument faire appel à un professionnel fiable et qualifié ! N’hésitez pas et faites confiance à l’enseigne Les Matériaux pour bénéficier d’un accompagnement de qualité.