Post on 24-Nov-2015
Chapitre 1: Gnralits- Matriaux du
Bton Arm
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Module Bton Arm - 2AGC - ENIT
Karim Miled
Plan du chapitre
I. Aperu historique
II. Bton
III. Acier du Bton Arm
IV. Bton Arm
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I. Aperu historique
J. Lambot (1847) : renforcement du mortier de ciment avec des aciers.
Vicat (1818) labore la thorie de lhydraulicit: mlange de calcaire et de
silice conduit lobtention dun ciment artificiel par cuisson
3brevet de la barque imputrescible. Grand succs lexposition
universelle de 1855
Joseph Monier, ingnieur civil franais, est considr souvent
comme le pre du bton arm. En 1867, il dpose le brevet de la
caisse horticole ralis en mortier de ciment arm.
4Caisses horticoles en mortier de ciment arm (Monier, 1867)
Joseph Monier proposa ensuite un systme de construction de
maison, de ponts et de rservoirs en B.A.
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F. Hennebique (1892) : placement des fers selon la direction des
contraintes (fers longitudinaux et triers)
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Entre 1892 et 1909, plus de 20 000 ouvrages B.A. sont construits
sur plusieurs continents et notamment en Europe.
Taipei 101
Taipei,Taiwan,
509 m
Petronas Towers
Kuala Lumpur,
Malaisie, 452 m
La construction en B.A. aujourdhui
Aujourd'hui, le bton est le
matriau de construction
le plus consomm dans le
8
Jin Mao Tower
Shanghai,
Chine, 421 m
Sears Tower
Chicago, Etats-Unis,
442 m
le plus consomm dans le
monde (environ 1 m3/an
par habitant)
Perle de lorient Shanghai,
Chine, 468 m
Construite en 1995
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Shanghai, juin 2009
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Encore plus haut !
Burj Dubai ou Burj
Khalifa, 850 m (2009)
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Khalifa, 850 m (2009)
Viaduc Rion-Antirion, Grce, 2004
Longueur de franchissement 2252 m
12Les pylnes de 227m de hauteur en BHP (fc28= 82 MPa)
Viaduc du Millau, Aveyron, France, 2004
Longueur de franchissement 2460 m, hauteur 343 m
137 piles en BHP (fc28= 60 MPa), hauteur de la pile la plus haute 245 m
II.1. Composition du Bton Ciment Portland Artificiel: CEMI 42,5 ou 42,5R ou CEMI 52,5
ou 52,5R, Ciment HRS 42,5 ou 52,5.
Eau => Rsistance en compression augmente quand (E/C) diminue.
Granulats (sable et gravier) => choisir un squelette granulaire compact et des granulats de bonne qualit
II. Bton
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granulaire compact et des granulats de bonne qualit
Adjuvants:
- malaxage facile et bonne ouvrabilit: plastifiants et super-plastifiants
- temps de prise: retardateurs et acclrateurs de prise et de durcissement.
Ajouts: filler, fume de silice, etc. => amliorer la compacit de la pte cimentaire et du squelette granulaire=> augmenter la rsistance du bton
II.2.1. Rsistance la compression du bton
Un bton est caractris par sa rsistance caractristique
28 jours fc28 obtenue pour un fractile de 5%.
fc28 doit tre dtermine exprimentalement sur des prouvettes cylindriques (16*32cm).
II.2. Rsistances mcaniques du Bton
Daprs les rgles Bton Arm aux Etats Limites du 1999 (BAEL99)
MPaRsiMPaRf 305,3
Selon les rgles BAEL 99:
Pour j < 28 jours:
Evolution de la rsistance caractristique la
compression en fonction du temps dun bton base
de ciment CPA et non trait thermiquement
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j : Age en jour
Pour j 28 jours: fcj= fc28
et fc28 60 MPa
LD
Pft
2=
II.2.2. Rsistance la traction du bton
Dtermine exprimentalement par lessai brsilien (essai de fendage):
P: leffort de compression appliqu par le vrin de la presseD: diamtre du cylindre (16cm)L: Hauteur du cylindre (32cm)
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MPafpourMPaff
MPafpourMPaff
cjcjtj
cjcjtj
60)(03.04.2
60)(06.06.0
>+=
+=
A dfaut de valeur exprimentale, la rsistance caractristique la traction lge j (en jour) du bton
peut tre dtermine en fonction de fcj par la formule
empirique suivante issue des rgles BAEL99 :
L: Hauteur du cylindre (32cm)
=> ft28
est gale environ (fc28
/12)
=iE
II.3. Dformations instantanes du bton Module instantan de dformation longitudinaledtermin exprimentalement par lessai de module:
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MPafpourMPafE cjcjij 60)(11000 3 =
)4030( 28 GPaEGPa i
A dfaut de valeur exprimentale, le module instantan du bton lge j (en jour) peut tre dtermin en fonction
de fcj par la formule empirique suivante issue des rgles
BAEL 99:
II.4.1. Fluage du bton Cest un raccourcissement progressif du bton sous contrainte constante de compression (retrait dduit). Cette dformation diffre se poursuit
pendant des dcennies avec une vitesse dcroissante, pour aboutir une
lente stabilisation.
)(
)(
btondu ou vraiefinalendformatio:;
00 tEEtE
iflifl
vfliv
==>==
+=
Formulation simplifie du BAEL 99:A: prouvette tmoin de retrait
II.4. Dformations diffres du bton
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)(37002
vraimodule:;)1(
)(
)()1()1(
fluagedu module:;fluagedu finalen dformatio:
)(
328
0
0
0
0
MPafE
EtE
E
tE
E
tE
cv
vi
v
i
iv
flfl
i
==>=
+=
+=+=
: date de confection des prouvettes
3
ij
vj
EE ==> Module diffr de dformation longitudinale:
II.4.1. Retrait du bton
Cest un raccourcissement spontan et progressif du bton en labsence de toute contrainte. Ce phnomne est d principalement lvaporation de lexcdent deau de
gchage non combine au ciment dans la raction dhydratation.
jouren t );( ;)(
)()(
==
= rr
cmB
rt
tr
trt Selon les Rgles BAEL 99:
Retrait empch => fissuration du bton
r(t): loi dvolution du retrait => 0 < r(t)
20
6
0
0
10)310
806)(100(
;201
1;
jouren t );( ;9
)(
++=
=+
==
=+
=
m
h
ss
s
ssr
m
m
r
B
Akk
cmu
Br
rt
ttr
rm: rayon moyen de la pice =>r si rmB: aire de la section droite de la piceu: primtre en contact avec le milieu ambiants: % darmatures adhrentes As: section darmatures adhrentesh: hygromtrie ambiante en %r si h A dfaut de donnes prcises, on peut supposer que:
r= 2 10-4 en climat humider= 4 10-4 en climat chaud et sec r= 5 10-4 en climat trs sec ou dsertique (sud tunisien)
III.1. Proprits mcaniques
Comportement lasto-plastique => bonne ductilit
A
F=Contrainte
Rsistance la traction fr
Bonne rsistance la traction et la compression
III. Acier du B.A.
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0
0
l
ll =
Limite dlasticit fe
Dformation
E = 200 GPa Dformation la rupture r
=E
Module dlasticit
Instantan E
Essai de traction
Barres Haute Adhrence (HA): aciers durs lamins chaud
FeE400 fe = 400 MPa et r 14%
FeE500 fe = 500 MPa et r 12%
Nuances des Aciers du B.A.
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FeE500 fe = 500 MPa et r 12%
Ronds Lisses (RL): aciers doux sans traitement thermique
FeE215 fe = 215 MPa
FeE235 fe = 235 MPa
Trs grande dformation la rupture: r 22%
III.2. Caractristiques gomtriques des aciers du
B.A.
Fils HA: armatures pour pr-dalles prfabriques, etc.Forme
Barres lisses ou HA: 6 longueur 12m
Treillis souds en acier HA ou en Rond Lisse: voiles, dalles, etc.
Diamtres normaliss des barres
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Diamtre
(mm)5 6 8 10 12 14 16 20 25 32 40
Section
(cm2)0.2 0.28 0.50 0.79 1.13 1.54 2.01 3.14 4.91 8.04 12.57
Poids
(kg/m)
0.1
60.222 0.395 0.616 0.888 1.208 1.579 2.466 3.854 6.313 9.864
Diamtres normaliss des barres
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IV.1. Dfinition
Le Bton arm est une association entre bton et armatures en acier ayant une trs bonne rsistance la traction et une
IV. Bton Arm
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trs bonne rsistance la traction et une bonne ductilit.
IV.2. Principe
Bton reprend les efforts de compression
Acier reprend les efforts de traction
Coefficient de dilatation thermique proches Bton 7 12 x10-6 / C
Acier 11 x10-6 / C
Adhsion parfaite entre les 2 matriaux:
IV.3. Compatibilit entre bton et
acier
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Adhsion parfaite entre les 2 matriaux: Adhsion chimique
Rugosit des armatures
Prsence des nervures sur les armatures
Corrosion des armatures empche par la prsence du bton qui est un milieu basique
Bonnes rsistances la compression, la traction, au feu et lagression deau
Bonne rigidit
Prix bon march (surtout par rapport lacier)
Entretien minimal et longue dure de vie
IV.4. Avantages du B.A.
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Entretien minimal et longue dure de vie
Facilit de mise en uvre: plusieurs formes (coques, arcs, etc.)
Seul matriau disponible pour la plupart des fondations
Rsistance la traction trs faible du bton => le bton tendu ne travaille pas
Retrait empch du bton => Fissuration
Fluage du bton => Dformations diffres
IV.5. Inconvnients du B.A.
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Fluage du bton => Dformations diffres
Matriau polluant (1 tonne CO2/ 1 tonne de ciment)
Variabilit de ses proprits mcaniques selon la formulation et la mise en uvre
Ncessit du coffrage