Les dessins de ferraillage

# Les dessins de ferraillage ## Dessins de ferraillage des fondations profondes avec pieux et massifs de fondation ### Introduction Bienvenue à cette leçon sur les dessins de ferraillage des fondations profondes. Dans le domaine du Génie Civil, les fondations sont les éléments qui transmettent les charges d'une structure au sol. Lorsque le sol en surface n'est pas suffisamment porteur, on utilise des fondations profondes, telles que les pieux et les massifs de fondation. La conception et le dessin précis de leur ferraillage (armatures métalliques) sont cruciaux pour assurer la stabilité, la résistance et la durabilité de l'ouvrage. Cette leçon vous guidera à travers les concepts clés et les pratiques de dessin de ces éléments essentiels. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce qu'une fondation profonde? Les fondations profondes sont utilisées lorsque les couches de sol superficielles ne peuvent supporter les charges d'un bâtiment ou lorsque les charges sont très importantes. Elles permettent de transférer les efforts vers des couches de sol plus profondes et plus résistantes. ##### Les pieux Les pieux sont des éléments structurels élancés, généralement en béton armé, qui sont enfoncés ou forés dans le sol. Leur rôle est de transmettre les charges de la superstructure (bâtiment) aux couches de sol profondes et stables. Ils peuvent travailler principalement par frottement latéral sur le fût et/ou par pointe en appui sur une couche dure. * **Types courants**: pieux forés, pieux battus, pieux vissés, micropieux. * **Matériaux**: principalement en béton armé pour leur résistance à la compression et à la traction. ##### Les massifs de fondation (longrines, semelles sur pieux) Les massifs de fondation, souvent appelés semelles de répartition ou longrines, sont des éléments massifs en béton armé qui relient plusieurs pieux entre eux ou qui reposent directement sur un ou plusieurs pieux. Leur fonction est de collecter les charges des poteaux ou des murs et de les répartir uniformément sur les pieux, assurant ainsi une meilleure stabilité et un comportement d'ensemble de la fondation. * **Semelles sur pieux**: Utilisées pour un poteau reposant sur un ou plusieurs pieux. Elles peuvent être isolées (un seul poteau) ou continues (plusieurs poteaux alignés). * **Longrines de redressement**: Poutres en béton armé reliant les semelles de fondation pour assurer la rigidité de l'ensemble et/ou pour reprendre des efforts horizontaux. #### Importance du ferraillage dans les fondations profondes Le béton est excellent en compression mais faible en traction. Les armatures d'acier (le ferraillage) sont intégrées dans le béton pour reprendre les efforts de traction, de cisaillement et de flexion qui peuvent survenir. Dans les fondations profondes, le ferraillage est crucial pour: * **Résister aux efforts de traction et de flexion**: dus aux charges verticales, horizontales, au vent, aux séismes et aux tassements différentiels du sol. * **Assurer la cohésion**: maintenir l'intégrité du béton et prévenir la fissuration. * **Transférer les forces**: permettre un transfert efficace des charges entre la superstructure, les massifs et les pieux. #### Principes généraux du dessin de ferraillage Le dessin de ferraillage doit être clair, précis et conforme aux normes en vigueur pour permettre une exécution correcte sur le chantier. ##### Représentation graphique * **Vues**: Les dessins de ferraillage incluent généralement des vues en plan et des coupes longitudinales et transversales pour montrer la disposition des armatures. * **Échelles**: Les échelles courantes sont 1:50, 1:20 ou même 1:10 pour les détails complexes, afin de rendre toutes les barres et leurs positions lisibles. * **Symboles normalisés**: Utilisation de symboles spécifiques pour les différents types d'armatures (barres lisses, barres à haute adhérence (HA), cadres, étriers, épingles) et pour les ancrages. ##### Nomenclature des armatures Chaque type d'armature (forme, diamètre, longueur) est identifié de manière unique. Un tableau de ferraillage récapitule toutes les barres nécessaires pour l'élément, indiquant leur numéro de repère, leur diamètre, leur nombre, leur longueur unitaire, et leur forme. ##### Détails importants * **Enrobage du béton**: C'est la distance minimale entre la surface de l'armature et la surface extérieure du béton. Il protège l'acier de la corrosion et assure une bonne adhérence avec le béton. L'enrobage est souvent plus important dans les fondations pour une meilleure protection contre l'humidité du sol. * **Longueurs de scellement et de recouvrement**: Elles sont essentielles pour assurer le bon transfert des efforts entre l'acier et le béton, ainsi qu'entre deux barres d'armature successives. * **Longueur de scellement**: Longueur nécessaire pour ancrer une barre dans le béton et lui permettre de développer sa pleine résistance. * **Longueur de recouvrement**: Longueur sur laquelle deux barres sont superposées et ligaturées pour assurer la continuité mécanique de l'armature. * **Formes des armatures**: Les barres peuvent être droites, coudées, en U, en L, ou former des cadres, étriers et épingles pour envelopper les armatures longitudinales. * **Attentes**: Ce sont des barres d'armature qui dépassent d'un élément en béton (comme un massif de fondation) pour se raccorder à un élément ultérieur (comme un poteau). #### Spécificités du ferraillage des pieux Les pieux sont généralement armés sur toute leur longueur ou sur une partie de leur longueur, en fonction des efforts et de la nature du sol. * **Armature longitudinale**: Barres droites à haute adhérence (HA) réparties circulairement. Elles reprennent les efforts de traction et augmentent la résistance en compression. * **Armature transversale**: Des cadres circulaires, des spirales ou des étriers qui enrobent les armatures longitudinales. Elles servent à maintenir les barres longitudinales en place lors du bétonnage et à reprendre les efforts de cisaillement et de confinement du béton. * **Cages d'armature**: Ensemble préfabriqué d'armatures longitudinales et transversales qui est descendu dans le forage avant le coulage du béton. * **Ancrage dans le massif de fondation**: Les armatures du pieu doivent dépasser dans le massif de fondation sur une longueur suffisante (longueur de scellement) pour assurer la liaison et le transfert des efforts. #### Spécificités du ferraillage des massifs de fondation (semelles sur pieux) Les massifs de fondation sont conçus pour répartir les charges sur les pieux. * **Armature inférieure**: Barres à haute adhérence (HA) formant un treillis, placées en partie basse pour reprendre les efforts de traction liés à la flexion du massif. * **Armature supérieure**: Peut être présente si le massif est soumis à des efforts de soulèvement ou si des poutres (longrines) y sont connectées. Ces barres reprennent également les efforts de flexion négative. * **Armatures de répartition**: Barres de plus petit diamètre, perpendiculaires aux armatures principales, pour répartir les efforts et maintenir l'espacement des barres principales. * **Cadres/étriers**: Surtout présents dans les longrines pour reprendre les efforts tranchants et maintenir la position des armatures longitudinales. * **Attentes pour les poteaux/voiles**: Des barres verticales sont laissées en attente dans le massif pour se lier au ferraillage des poteaux ou des voiles de la superstructure. #### Méthodologie de conception et de dessin 1. **Lecture des plans**: Comprendre les plans d'architecte et les données de l'étude de sol pour déterminer l'emplacement et la géométrie des fondations. 2. **Calculs de dimensionnement**: Déterminer les sections d'acier nécessaires (basé sur les normes Eurocode 2 ou équivalentes) et les dispositions constructives (diamètre des barres, espacements, longueurs de recouvrement/scellement). Par exemple, la section d'acier nécessaire \( A_s \) est souvent calculée à partir de l'effort de traction \( N \) et de la contrainte admissible de l'acier \( f_{yd} \): \[ A_s = \frac{N}{f_{yd}} \] 3. **Dessin des plans de coffrage**: Représenter la géométrie exacte du massif et des pieux. 4. **Dessin de ferraillage**: Ajouter les armatures avec leurs repères, diamètres, espacements et longueurs sur les vues en plan et les coupes. 5. **Création des tableaux de ferraillage**: Récapituler toutes les armatures avec leurs caractéristiques complètes. 6. **Vérification**: S'assurer que les plans sont complets, clairs et conformes aux calculs et aux normes. ### Vocabulaire * **Pieu**: Élément de fondation élancé transmettant les charges en profondeur. * **Massif de fondation (Semelle sur pieux)**: Élément en béton armé qui relie et répartit les charges sur un ou plusieurs pieux. * **Ferraillage**: Ensemble des armatures en acier incorporées dans le béton. * **Armature**: Barre d'acier (ronde lisse ou à haute adhérence) utilisée pour le ferraillage. * **Enrobage**: Épaisseur de béton protégeant l'armature de la corrosion. * **Longueur de scellement**: Longueur nécessaire pour ancrer une armature dans le béton. * **Longueur de recouvrement**: Longueur de chevauchement de deux armatures pour assurer leur continuité. * **Cadre/Étriers**: Armatures transversales qui enrobent les armatures longitudinales. * **Épingle**: Petite armature en forme de U ou de L pour lier les barres ou fermer un cadre. * **Barres HA (Haute Adhérence)**: Armatures avec des nervures pour une meilleure adhérence au béton. * **Attentes**: Armatures dépassant d'un élément pour la connexion à un élément futur. * **Longrine**: Poutre de liaison entre plusieurs fondations ou massifs. * **Béton de propreté**: Couche mince de béton maigre coulée sous la fondation pour obtenir une surface propre et plane avant le ferraillage. ### Exemples #### Exemple 1: Représentation d'une semelle sur deux pieux Imaginez une semelle rectangulaire reposant sur deux pieux. Le dessin de ferraillage en coupe montrerait: * Les deux pieux descendant dans le sol, avec leurs armatures longitudinales et spirales (ou cadres). * La semelle de fondation au-dessus, avec des barres HA en nappe inférieure (armatures principales) et des barres de répartition. * Les attentes des pieux pénétrant dans la semelle sur leur longueur de scellement. * Les attentes d'un poteau vertical s'élevant du centre de la semelle. ```mermaid graph TD subgraph Semelle sur Pieux A[Attentes Poteau] --> B{Béton Semelle} B --> C[Armatures Supérieures] C --> D[Armatures Inférieures] D --> E[Armatures de Répartition] E --> F1(Pieu 1) & F2(Pieu 2) end F1 --> G1[Armatures Pieux Longitudinales] F1 --> H1[Armatures Pieux Transversales] F2 --> G2[Armatures Pieux Longitudinales] F2 --> H2[Armatures Pieux Transversales] G1 & H1 --> I1(Sol Stable) G2 & H2 --> I2(Sol Stable) ``` #### Exemple 2: Extrait d'un tableau de ferraillage simplifié | Repère | Diamètre (mm) | Nombre | Longueur Unitaire (m) | Forme | Observation | | :----: | :-----------: | :----: | :-------------------: | :---: | :---------- | | A1 | 16 HA | 12 | 4.50 | Droite| Armatures principales semelle | | A2 | 8 HA | 18 | 2.80 | Droite| Armatures de répartition semelle | | P1 | 20 HA | 6 | 15.00 | Droite| Armatures longitudinales pieu | | P2 | 10 HA | 1 | 35.00 | Spirale | Armature transversale pieu | ### Exercices 1. **Identification**: Sur un croquis simple de fondation profonde (incluant un pieu et une semelle sur pieu), identifiez et légendez les éléments suivants: armature longitudinale de pieu, armature transversale de pieu, armature inférieure de semelle, attentes de poteau, enrobage. 2. **Rôle des armatures**: Expliquez en quelques phrases pourquoi les armatures sont indispensables dans les fondations en béton armé. 3. **Terminologie**: Définissez les termes "longueur de scellement" et "longueur de recouvrement". Quel est leur rôle principal? ### Devoir Maison 1. **Dessin simplifié**: À partir d'un plan de coffrage imaginaire d'une longrine reliant deux semelles sur pieux, réalisez un croquis en coupe longitudinale montrant la disposition schématique des armatures principales de la longrine et l'ancrage des armatures des pieux dans les semelles. 2. **Recherche**: Recherchez les diamètres d'armatures les plus couramment utilisés pour les pieux et les massifs de fondation dans votre région. Quels sont les facteurs qui influencent le choix du diamètre? 3. **Problématique**: Pourquoi l'enrobage du béton est-il particulièrement important pour les fondations situées sous le niveau du sol? ### Résumé Les fondations profondes, constituées de pieux et de massifs de fondation, sont des éléments critiques pour la stabilité des ouvrages lorsque le sol de surface est de mauvaise qualité. Les dessins de ferraillage de ces éléments doivent être exécutés avec une grande précision, car ils détaillent la disposition des armatures d'acier qui confèrent au béton armé sa résistance à la traction et au cisaillement. La compréhension des principes de représentation graphique, de la nomenclature des armatures, des spécificités du ferraillage des pieux et des massifs, ainsi que des détails cruciaux comme l'enrobage et les longueurs de scellement/recouvrement, est fondamentale pour tout dessinateur en bâtiment ou ingénieur civil. Un bon dessin garantit la sécurité, la durabilité et la conformité de l'ouvrage. ## Dessins de ferraillage des semelles des bâtiments en fondations superficielles ou en radiers généraux ### 1. Introduction Les fondations sont l'élément le plus important d'une structure, car elles transmettent les charges du bâtiment au sol. Une fondation bien conçue et correctement exécutée est cruciale pour la stabilité et la durabilité de l'ouvrage. Dans le domaine du Génie Civil et du Bâtiment, le "ferraillage" désigne l'ensemble des armatures en acier noyées dans le béton pour former du béton armé. Ces armatures reprennent les efforts de traction que le béton seul supporte mal. Ce cours explore les principes et la méthodologie des dessins de ferraillage pour les semelles (isolées ou filantes) et les radiers généraux, qui sont des types de fondations superficielles. ### 2. Concepts Clés #### 2.1 Types de Fondations Superficielle * **Semelles isolées :** Utilisées sous des poteaux pour reprendre des charges concentrées. Elles peuvent être carrées, rectangulaires ou circulaires. * **Semelles filantes :** Utilisées sous des murs porteurs ou une ligne de poteaux rapprochés. Elles sont continues le long de la structure. * **Radiers généraux :** Une dalle continue qui s'étend sous toute la surface du bâtiment. Ils sont utilisés lorsque le sol a une faible capacité portante ou lorsque les charges sont très importantes, ou encore lorsque la nappe phréatique est proche. Ils répartissent uniformément les charges sur une grande surface. #### 2.2 Rôle du Ferraillage Le ferraillage a plusieurs fonctions essentielles : * **Reprendre les efforts de traction :** L'acier, contrairement au béton, est très résistant à la traction. * **Améliorer la ductilité :** Empêche une rupture fragile du béton. * **Limiter la fissuration :** Distribue les contraintes et réduit l'ouverture des fissures. * **Assurer la cohésion du béton :** Maintient le béton en place et améliore sa résistance aux contraintes de cisaillement. #### 2.3 Éléments Constitutifs d'un Dessin de Ferraillage Un plan de ferraillage complet doit inclure : * **Plans de coffrage :** Indiquent les dimensions géométriques de l'élément en béton (position, forme, niveaux). * **Plans de ferraillage (ou plans d'armatures) :** Détail de la disposition des armatures (position, espacement, diamètres, formes). * **Nomenclature des aciers :** Tableau récapitulatif listant chaque type d'armature avec son repère, diamètre, longueur unitaire, nombre de barres, poids total. * **Coupes de détails :** Vues en coupe montrant l'agencement précis des armatures à des endroits critiques (angles, jonctions). #### 2.4 Typologie des Armatures On distingue plusieurs types d'armatures : * **Armatures principales (longitudinales) :** Reprennent les moments fléchissants. Elles sont disposées dans la direction des plus grandes contraintes de traction. * **Armatures de répartition (transversales) :** Répartissent les charges sur une plus grande surface, maintiennent l'écartement des armatures principales et aident à reprendre les efforts de cisaillement. * **Cadres, étriers, épingles :** Petites armatures fermées ou ouvertes qui enrobent les armatures longitudinales. Elles reprennent les efforts tranchants et assurent le confinement du béton. * **Treillis soudés :** Panneaux d'armatures préfabriquées, souvent utilisés pour les radiers et les dalles, caractérisés par leurs mailles carrées ou rectangulaires. #### 2.5 Règles de Disposition et Représentation Normalisée * **Enrobage :** Distance minimale entre la surface extérieure de l'armature et la surface du béton. Il assure la protection de l'acier contre la corrosion et les incendies. Par exemple, pour les fondations, l'enrobage minimal est souvent de \[ c_{min} = 3 ext{ cm} \] ou \[ 5 ext{ cm} \] selon les conditions d'exposition (normes Eurocode 2). * **Espacement des armatures :** Doit permettre un bon passage du béton lors du coulage et garantir une bonne adhérence. Il existe un espacement minimal et maximal à respecter. * **Ancrage et recouvrement :** Les barres doivent être ancrées suffisamment dans le béton pour transmettre les efforts. Lorsque des barres sont trop courtes, elles sont superposées (recouvrement) sur une longueur spécifique pour assurer la continuité mécanique. * **Schématisation normalisée :** Utilisation de symboles standardisés pour représenter les barres (droites, coudées, en U, etc.), les treillis soudés, les attentes, les diamètres (HA pour Haute Adhérence, L pour Lisse), et les espacements. * Exemple de notation : `5HA16 L=4.50m e=20cm` (5 barres à Haute Adhérence de diamètre 16mm, longueur 4.50m, espacées de 20cm). #### 2.6 Méthodologie de Lecture et d'Interprétation des Plans 1. **Localiser l'élément :** Identifier la fondation concernée (semelle, radier). 2. **Identifier les vues :** Reconnaître les plans, coupes, et détails. 3. **Lire l'échelle :** Comprendre les dimensions réelles (souvent 1:50, 1:20 pour les détails). 4. **Interpréter les symboles et annotations :** Chaque ligne, chaque symbole représente un type et une disposition d'armature. Les annotations donnent les spécifications (diamètre, nombre, espacement, longueur, forme). 5. **Visualiser en 3D :** Essayer de se représenter la disposition spatiale des armatures. ### 3. Vocabulaire Essentiel * **Semelle isolée :** Fondation ponctuelle sous un poteau. * **Semelle filante :** Fondation continue sous un mur ou une ligne de poteaux. * **Radier général :** Dalle de fondation couvrant toute l'emprise du bâtiment. * **Armature (ou Ferraillage) :** Barres d'acier utilisées pour le béton armé. * **Treillis soudé :** Grillage d'armatures préfabriquées par soudage. * **Enrobage :** Épaisseur de béton qui recouvre les armatures. * **Recouvrement :** Jonction de deux barres par superposition pour assurer la continuité. * **Ancrage :** Longueur minimale d'une barre pour qu'elle puisse transmettre efficacement les efforts au béton. * **Béton armé :** Matériau composite constitué de béton et d'armatures d'acier. * **Plan de coffrage :** Plan indiquant les dimensions et la géométrie de la forme à couler. * **Plan de ferraillage :** Plan indiquant la disposition détaillée des armatures. * **Nomenclature des aciers :** Liste récapitulative des armatures. * **Moment fléchissant :** Effort qui tend à courber une poutre ou une dalle. * **Effort tranchant :** Effort qui tend à cisailler un élément. ### 4. Exemples Pratiques #### 4.1 Exemple de Semelle Isolée Pour une semelle isolée de poteau, le ferraillage comprend généralement une nappe inférieure d'armatures principales croisées, parallèles aux côtés de la semelle. Par exemple, une semelle carrée de 1.5m x 1.5m pourrait être ferraillée avec `8HA14 en nappe basse dans chaque direction`, avec un enrobage de 5cm. Les armatures d'attente du poteau seront également représentées. #### 4.2 Exemple de Coupe de Semelle Filante Dans une coupe longitudinale d'une semelle filante sous un mur, on verrait : * Des armatures principales longitudinales en partie inférieure. * Des armatures de répartition transversales. * Éventuellement, des cadres ou étriers pour lier l'ensemble, surtout si la semelle est de grande hauteur. ```mermaid graph TD A[Semelle Filante] --> B{Mur} B --> C{Armatures Longitudinales (nappe basse)} B --> D{Armatures Transversales (répartition)} C -- Reprend moments --> E[Stabilité] D -- Maintien, répartition --> E ``` #### 4.3 Notation des Armatures * `6HA10 L=3.00m` : 6 barres à Haute Adhérence de diamètre 10mm et de longueur 3.00 mètres. * `TS C5 x 150/150` : Treillis Soudé de fils de 5mm de diamètre espacés de 150mm dans les deux directions (carré). * `12 ø 8 e=15cm` : 12 armatures de diamètre 8mm, espacées tous les 15cm. (Souvent pour cadres ou étriers). ### 5. Exercices 1. Quel est le rôle principal des armatures d'acier dans le béton armé ? 2. Définissez ce qu'est l'"enrobage" et expliquez son importance pour les fondations. 3. Vous voyez la notation `7HA12 L=5.20m`. Décrivez précisément ce que cela représente en termes d'armatures. 4. Citez deux situations où l'on préférerait un radier général à des semelles isolées ou filantes. ### 6. Devoirs à la Maison 1. À l'aide d'un schéma simple, dessinez une coupe transversale d'une semelle filante et indiquez-y : les armatures principales, les armatures de répartition, l'enrobage, et la position du mur. 2. Recherchez dans les normes Eurocode 2 les valeurs minimales d'enrobage pour les éléments en béton armé en contact avec le sol, en fonction de la classe d'exposition. 3. Expliquez pourquoi le recouvrement des armatures est nécessaire et quels sont les facteurs qui influencent la longueur de recouvrement. ### 7. Résumé Les dessins de ferraillage des fondations superficielles sont des documents techniques essentiels pour la réalisation d'ouvrages en béton armé. Ils détaillent la quantité, la forme, le diamètre et la position des armatures en acier qui confèrent au béton sa résistance à la traction. Une bonne compréhension de ces plans est indispensable pour tout professionnel du bâtiment, car elle garantit la conformité de l'exécution avec le calcul structurel et la pérennité de l'ouvrage. Les concepts d'enrobage, d'ancrage, de recouvrement et la distinction entre les types d'armatures sont fondamentaux pour interpréter et réaliser ces dessins avec précision. ## Dessins de ferraillage des poteaux et des voiles ### Introduction Dans le domaine de la construction en béton armé, le ferraillage est un élément crucial qui assure la résistance et la durabilité des structures. Cette leçon abordera la représentation graphique et les spécificités des dessins de ferraillage pour deux éléments structuraux majeurs : les poteaux (ou piliers) et les voiles (ou murs de cisaillement). Comprendre et savoir lire ces dessins est essentiel pour tout professionnel du bâtiment, car ils détaillent l'emplacement, les dimensions et les types d'armatures en acier qui seront intégrées dans le béton. ### Concepts Clés #### 1. Généralités sur le ferraillage ##### 1.1 Qu'est-ce que le ferraillage ? * **Définition :** Le ferraillage désigne l'ensemble des armatures en acier, généralement des barres ou des treillis soudés, qui sont noyées dans le béton. Le béton est très résistant à la compression, mais faible en traction. L'acier, en revanche, excelle dans la reprise des efforts de traction. * **Rôle :** Les armatures reprennent les efforts de traction, les efforts tranchants et empêchent la fissuration excessive du béton. Elles assurent la cohésion de l'ouvrage et sa capacité à résister aux différentes sollicitations (poids, vent, séismes). * **Matériaux :** Principalement l'acier à haute adhérence (HA) nervuré pour une meilleure accroche avec le béton, ou les treillis soudés pour les surfaces étendues. ##### 1.2 Normes et conventions de dessin * **Importance des normes :** Les dessins de ferraillage doivent respecter des normes strictes (par exemple, l'Eurocode 2 en Europe) pour garantir la sécurité des structures, la bonne exécution sur chantier et la compatibilité des éléments. * **Symboles graphiques normalisés :** Des symboles spécifiques sont utilisés pour représenter les barres longitudinales, les cadres, les étriers, les épingles, les diamètres, les espacements et les crochets d'ancrage. * **Échelles :** Les échelles courantes sont 1/50, 1/20 ou 1/10 pour les détails, afin d'assurer la clarté et la précision des informations. #### 2. Ferraillage des poteaux (piliers) ##### 2.1 Fonction et types de poteaux * **Fonction :** Les poteaux sont des éléments porteurs verticaux qui transmettent les charges des planchers (dalles, poutres) vers les fondations. Ils sont principalement sollicités en compression, mais aussi en flexion. * **Types :** On distingue les poteaux carrés, rectangulaires, circulaires, ou de formes plus complexes, situés en position centrale, de rive ou d'angle. ##### 2.2 Armatures des poteaux * **Armatures longitudinales :** * Ce sont des barres d'acier verticales qui courent sur toute la hauteur du poteau. Leur rôle principal est de reprendre les efforts de compression et de flexion. * Elles sont généralement disposées aux angles du poteau et réparties sur son périmètre. * Leur diamètre et leur nombre dépendent des calculs de résistance structurelle. * **Armatures transversales (cadres, étriers, épingles) :** * Ces armatures sont horizontales et viennent envelopper les armatures longitudinales. * **Rôles :** Empêcher le flambement (déformation latérale) des armatures longitudinales sous l'effet de la compression, reprendre les efforts tranchants et confiner le béton, augmentant ainsi sa résistance et sa ductilité. * **Disposition :** Elles sont espacées régulièrement le long du poteau, avec un resserrement aux extrémités (zone d'ancrage et de jonction). ##### 2.3 Représentation graphique d'un poteau * **Vue en plan (coupe horizontale) :** * Les armatures longitudinales sont représentées par des points ou des cercles pleins à l'intérieur de la section du poteau. * Les armatures transversales (cadres, étriers) sont dessinées par des lignes épaisses fermées délimitant le contour intérieur des armatures longitudinales. * On indique l'enrobage (distance entre l'armature la plus proche et la surface extérieure du béton). * **Vue en élévation (coupe verticale) :** * Les armatures longitudinales sont dessinées comme des lignes continues avec leurs crochets ou leurs longueurs de recouvrement aux jonctions. * Les armatures transversales sont représentées par de fines lignes horizontales avec des annotations précisant leur diamètre et leur espacement, par exemple "\( 8\text{HA}6 \text{ e=}15\text{cm} \)" (8 aciers à haute adhérence de diamètre 6 mm espacés de 15 cm). * Les attentes (barres dépassant du niveau supérieur pour se lier à l'étage suivant ou à la dalle) sont clairement indiquées. #### 3. Ferraillage des voiles (murs de cisaillement) ##### 3.1 Fonction des voiles * **Fonction :** Les voiles sont des éléments porteurs verticaux de grande longueur par rapport à leur épaisseur. Ils participent à la stabilité globale de la structure en résistant aux charges verticales, mais surtout aux forces horizontales (vent, séismes) en agissant comme des murs de cisaillement. ##### 3.2 Armatures des voiles * **Nappes d'armatures :** * Un voile est généralement armé de deux nappes d'acier (une par parement, c'est-à-dire une de chaque côté du voile). * Chaque nappe est composée de barres verticales et de barres horizontales, formant un maillage. Il peut s'agir de treillis soudés standard ou de barres HA individuelles. * Les diamètres et espacements sont déterminés par les calculs structurels. * **Armatures de chaînage :** Aux extrémités du voile (souvent appelées potelets de bord) et en tête/pied de voile, des armatures plus importantes sont disposées pour reprendre les efforts concentrés et assurer une bonne liaison avec les autres éléments de la structure. * **Armatures de renfort :** Autour des ouvertures (portes, fenêtres), des barres supplémentaires sont ajoutées pour compenser la faiblesse créée par l'interruption des armatures principales et prévenir la fissuration. ##### 3.3 Représentation graphique d'un voile * **Vue en plan (coupe horizontale) :** * On représente les deux nappes d'armatures avec leurs barres (points pour les verticales, lignes pour les horizontales en coupe). * On indique l'épaisseur du voile et l'enrobage pour chaque nappe. * Les armatures des chaînages et des potelets sont clairement dessinées aux extrémités. * **Vue en élévation (coupe verticale) :** * On dessine les nappes d'armatures avec leurs barres verticales et horizontales continues, en indiquant les longueurs de recouvrement et les crochets. * Les armatures de renfort autour des ouvertures sont détaillées. * Des annotations précisent les diamètres et les espacements (par exemple, "\( \text{TS} \emptyset 8 \text{ e=}200 \text{ (deux nappes)} \)" pour Treillis Soudé de diamètre 8 mm espacé de 200 mm, en deux nappes). #### 4. Légende et nomenclature * **Légende :** Indispensable pour interpréter les symboles utilisés sur le dessin (types de barres, formes des cadres, etc.). * **Nomenclature des armatures :** Un tableau récapitulatif listant toutes les armatures nécessaires pour l'élément, avec les informations suivantes : * Repère (identifiant unique de la barre ou du groupe de barres) * Diamètre de la barre (en mm) * Forme (croquis simplifié de la barre si elle est façonnée) * Longueur unitaire (longueur d'une seule barre façonnée) * Nombre d'éléments identiques * Longueur totale de ce type d'armature (Longueur unitaire \( \times \) Nombre d'éléments) * Poids total (souvent en kg) ou poids linéaire (kg/m) de l'acier. ### Vocabulaire * **Ferraillage :** Ensemble des armatures métalliques constituant l'ossature d'un ouvrage en béton armé. * **Armature longitudinale :** Barres d'acier principales, généralement verticales dans les poteaux, qui reprennent les efforts axiaux et de flexion. * **Armature transversale (cadre, étrier, épingle) :** Barres d'acier qui enserrent les armatures longitudinales pour les maintenir, reprendre les efforts tranchants et confiner le béton. * **Poteau :** Élément porteur vertical de petite section par rapport à sa hauteur, transmettant des charges. * **Voile :** Mur en béton armé, élément porteur vertical de grande longueur et faible épaisseur, résistant notamment aux efforts horizontaux. * **Enrobage :** Épaisseur minimale de béton qui protège les armatures contre la corrosion, le feu et assure une bonne adhérence. * **Recouvrement :** Longueur sur laquelle deux barres se chevauchent pour assurer la continuité de la transmission des efforts et l'ancrage. * **Attentes :** Barres d'armature qui dépassent d'un élément en béton pour être connectées à un élément futur (ex: fondations, étage supérieur). * **Nappe :** Ensemble de barres d'armatures disposées sur un même plan, souvent sous forme de treillis soudé ou de barres individuelles. * **Chaînage :** Armatures longitudinales et transversales disposées en périphérie ou aux extrémités d'un élément (ex: voile) pour assurer sa rigidité, sa continuité et sa liaison avec d'autres éléments. * **Flambement :** Phénomène de déformation latérale des barres longitudinales comprimées si elles ne sont pas correctement maintenues par les armatures transversales. ### Exemples #### Exemple 1 : Ferraillage d'un poteau carré Un poteau carré de 30x30 cm. Armatures longitudinales : 4 barres de \( \text{HA}16 \). Armatures transversales : cadres de \( \text{HA}8 \) espacés de 15 cm. Enrobage : 3 cm. * **Vue en plan (coupe horizontale) :** * Un carré extérieur de 30x30 cm (représentant la section du béton). * À 3 cm de chaque côté, un cadre carré de \( \text{HA}8 \) (dessiné en ligne épaisse). * Aux quatre coins du cadre, quatre points ou petits cercles représentant les \( 4\text{HA}16 \). * **Annotation typique :** \( 4\text{HA}16 \) / \( \text{cadres HA}8 \text{ e=}15 \text{cm} \) #### Exemple 2 : Ferraillage d'un voile Un voile d'épaisseur 20 cm. Armatures : 2 nappes de treillis soudé \( \text{ST25C} \) (barres de \( \emptyset 7 \text{mm} \) espacées de 200 mm dans les deux directions). * **Vue en plan (coupe horizontale) :** * Deux lignes parallèles espacées de 20 cm (épaisseur du voile). * À l'intérieur, deux autres lignes parallèles représentant les deux nappes d'armatures, chacune à 3 cm de l'extérieur. * Des points régulièrement espacés sur chaque nappe pour les armatures verticales, et des lignes pour les armatures horizontales. * **Annotation typique :** \( \text{Voile ép. }20\text{cm} \text{ - } 2\text{ Nappes TS ST25C} \) ### Exercices 1. **Dessin de poteau :** Dessinez en coupe horizontale et en coupe verticale (schématique) un poteau rectangulaire de 25x40 cm. Les armatures longitudinales sont \( 6\text{HA}20 \) (4 aux angles et 2 au milieu des grands côtés). Les armatures transversales sont des cadres et épingles en \( \text{HA}8 \) espacés de 20 cm. L'enrobage est de 2,5 cm. 2. **Identification d'erreurs :** On vous fournit un dessin de ferraillage de voile (à imaginer). Indiquez au moins trois erreurs potentielles de non-conformité aux normes ou de lisibilité pour un chantier (ex: enrobage insuffisant, espacement trop grand, absence de renforts d'ouverture). 3. **Compléter une nomenclature :** Remplissez les colonnes manquantes d'un tableau de nomenclature pour 10 poteaux identiques, chacun nécessitant 4 barres de \( \text{HA}16 \) de 3,20 m de long et 20 cadres de \( \text{HA}8 \) de 1,10 m de périmètre. | Repère | Diamètre (mm) | Forme | Longueur Unitaire (m) | Nombre d'éléments | Longueur Totale (m) | | :----- | :------------ | :---- | :-------------------- | :---------------- | :------------------ | | P1-1 | 16 | Droit | 3,20 | 40 (4x10) | | | P1-2 | 8 | Cadre | 1,10 | 200 (20x10) | | ### Devoirs 1. **Recherche normative :** Recherchez et listez les symboles graphiques normalisés pour le ferraillage selon l'Eurocode 2. Préparez un document récapitulatif que vous pourrez utiliser comme légende. 2. **Dessin de détail :** Dessinez le ferraillage en élévation d'un angle de voile avec une ouverture de porte. Vous devrez imaginer les armatures nécessaires, y compris les chaînages verticaux aux bords du voile et les renforts autour de l'ouverture (linteau et jambages). 3. **Analyse de projet :** Trouvez des exemples de dessins de ferraillage de poteaux et de voiles sur internet ou dans des manuels techniques. Analysez comment les informations sont présentées (échelles, annotations, coupes, détails) et comparez-les aux principes vus en cours. ### Résumé Les dessins de ferraillage sont des documents techniques essentiels pour la construction en béton armé. Ils détaillent la mise en place des armatures en acier dans les éléments structuraux tels que les poteaux et les voiles. Pour les poteaux, on distingue les armatures longitudinales (pour la compression et la flexion) et les armatures transversales (cadres, étriers, épingles pour le flambement et le cisaillement). Pour les voiles, on utilise des nappes d'armatures (verticales et horizontales) et des chaînages ou renforts autour des ouvertures et aux extrémités. La maîtrise des symboles normalisés, des conventions de dessin (vues en plan, en élévation) et de la nomenclature est fondamentale pour garantir la sécurité, la qualité et la bonne exécution des ouvrages en béton armé. ## Dessins de ferraillage des poutres, poutrelles et des linteaux ### Introduction Dans le domaine du génie civil et de la construction, le béton est un matériau largement utilisé pour sa résistance à la compression. Cependant, sa résistance à la traction est faible. C'est là qu'intervient le ferraillage : l'intégration d'armatures métalliques (généralement en acier) dans le béton pour compenser cette faiblesse et améliorer la résistance globale de l'élément. Ce cours vous apportera les connaissances nécessaires pour comprendre et réaliser les dessins de ferraillage des poutres, poutrelles et linteaux, des éléments structurels fondamentaux dans toute construction. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce que le Ferraillage ? Le ferraillage, ou armatures, désigne l'ensemble des barres d'acier intégrées dans le béton pour former le béton armé. Son rôle principal est de reprendre les efforts de traction que le béton supporte mal, ainsi que de contribuer à la résistance aux efforts de cisaillement et, dans certains cas, à la compression. #### Les Éléments Structuraux Concernés ##### Poutres Les poutres sont des éléments porteurs horizontaux, généralement de grande section, qui supportent les charges (poids propre, charges d'exploitation, etc.) et les transmettent aux poteaux ou aux murs. Leur ferraillage est crucial pour assurer leur stabilité et leur durabilité. * **Ferraillage Longitudinal :** Ce sont les armatures principales, parallèles à l'axe de la poutre. Elles reprennent les efforts de flexion (traction et compression). On distingue : * Les armatures inférieures (en travée) qui reprennent la traction due au moment positif. * Les armatures supérieures (sur appuis) qui reprennent la traction due au moment négatif. * **Ferraillage Transversal :** Constitué de cadres, d'étriers et d'épingles, il entoure les armatures longitudinales. Il est essentiel pour reprendre les efforts tranchants et assurer le maintien des armatures longitudinales. * **Ancrage :** Les armatures doivent être suffisamment ancrées dans le béton pour transmettre efficacement les efforts. Des crochets ou des longueurs de scellement sont nécessaires. ##### Poutrelles Les poutrelles sont similaires aux poutres mais généralement de plus petites sections et portées, souvent utilisées dans les planchers ou d'autres structures légères. Les principes de ferraillage sont les mêmes que pour les poutres, mais adaptés à leurs dimensions et aux charges qu'elles supportent. ##### Linteaux Un linteau est un élément horizontal placé au-dessus d'une ouverture (porte, fenêtre) pour supporter le poids du mur situé au-dessus de cette ouverture. Son ferraillage est comparable à celui d'une petite poutre, dimensionné pour les charges locales. #### Types d'Armatures * **Armatures Longitudinales :** * **Barres Lisses (Fe E235) :** Moins utilisées aujourd'hui dans le béton armé courant. * **Barres à Haute Adhérence (HA, Fe E500) :** Dotées de nervures pour une meilleure adhérence au béton, elles sont les plus courantes. Elles sont désignées par leur diamètre, par exemple \( \phi 12 \) pour une barre de 12 mm de diamètre. * **Armatures Transversales :** * **Cadres :** Armatures fermées, de forme rectangulaire ou carrée, qui enrobent l'ensemble des armatures longitudinales. Ils reprennent l'effort tranchant. * **Étriers :** Armatures ouvertes, souvent en forme de U ou de L, utilisées pour maintenir les armatures longitudinales ou reprendre des efforts tranchants supplémentaires. * **Épingles :** Petites armatures supplémentaires utilisées pour lier des barres intérieures dans les sections larges, assurant un meilleur confinement du béton. #### Principes de Dessin de Ferraillage Un dessin de ferraillage doit être clair, précis et complet pour permettre la fabrication et la mise en œuvre correcte des armatures. * **Échelles :** Les échelles courantes sont 1/20, 1/25 ou 1/50 selon la taille de l'élément. * **Représentation des Barres :** Les barres sont dessinées en trait fort. Leur diamètre, leur forme (droite, coudée, avec crochet) et leur longueur sont indiqués. * **Nomenclature des Aciers :** Un tableau récapitulatif (nomenclature) liste toutes les armatures nécessaires, indiquant leur repère, diamètre, nombre, longueur unitaire et longueur totale. * **Coupes :** Des coupes transversales et longitudinales sont indispensables pour visualiser la disposition des armatures et leur enrobage. * **Positionnement :** Les cotes de positionnement des armatures, des recouvrements et des longueurs d'ancrage doivent être indiquées. * **Règles de Calcul et Disposition :** Les dessins doivent respecter les exigences des normes en vigueur (par exemple, l'Eurocode 2) concernant les diamètres minimaux, les espacements, les longueurs de scellement et de recouvrement, et l'enrobage minimal. * **Enrobage :** Distance minimale entre la surface extérieure d'une armature et la surface du béton. Important pour la protection contre la corrosion et la résistance au feu. * **Recouvrement :** Zone où deux barres se chevauchent pour assurer la continuité mécanique et la transmission des efforts. * **Longueurs d'Ancrage :** Longueur minimale nécessaire à une barre pour ancrer complètement l'effort de traction ou de compression dans le béton. Calculée par la formule \[ l_b = \alpha_1 \alpha_2 \alpha_3 \alpha_4 \alpha_5 \frac{f_{yd}}{f_{ctd}} \phi \] (simplifiée pour le dessin). ### Vocabulaire * **Ferraillage :** Ensemble des armatures métalliques (barres d'acier) utilisées dans le béton armé. * **Armatures longitudinales :** Barres d'acier parallèles à l'axe d'un élément, reprenant les efforts de flexion. * **Armatures transversales :** Cadres, étriers, épingles, perpendiculaires aux armatures longitudinales, reprenant l'effort tranchant. * **Poutre :** Élément structurel horizontal porteur de grande dimension. * **Poutrelle :** Élément structurel horizontal porteur de petite dimension, souvent dans les planchers. * **Linteau :** Élément horizontal au-dessus d'une ouverture (porte, fenêtre) qui supporte le poids du mur supérieur. * **Cadre :** Armature transversale fermée, de forme géométrique (rectangle, carré), qui enrobe les armatures longitudinales. * **Étrier :** Armature transversale ouverte, souvent en forme de U ou de L. * **Épingle :** Petite armature transversale utilisée pour lier des barres intérieures dans un cadre large. * **Enrobage :** Épaisseur minimale de béton entre l'armature et la face extérieure de l'élément en béton, protégeant l'acier de la corrosion et du feu. * **Recouvrement :** Jonction par chevauchement de deux barres d'acier pour assurer la continuité de l'armature. * **Longueurs d'ancrage/scellement :** Longueur minimale nécessaire pour qu'une barre puisse transmettre pleinement les efforts au béton. ### Exemples #### Lecture d'un Plan de Ferraillage de Poutre Imaginez un plan montrant une poutre en vue longitudinale et deux coupes transversales (une en travée et une sur appui). * **Vue Longitudinale :** Vous y verrez les barres longitudinales inférieures et supérieures, les longueurs des barres, leurs points de coupure et de recouvrement. Les cadres sont représentés par des traits fins avec leur espacement indiqué, par exemple : "\( \phi 6 \) e=15cm". * **Coupe en Travée :** Elle montre la disposition des armatures longitudinales inférieures et supérieures, l'enrobage et les cadres/étriers qui les entourent. Par exemple, 3 barres \( \phi 16 \) en bas et 2 barres \( \phi 12 \) en haut, entourées d'un cadre \( \phi 8 \). * **Coupe sur Appui :** Elle met en évidence les armatures supérieures qui reprennent la traction négative au droit de l'appui, ainsi que le renforcement des armatures transversales (espacement plus serré des cadres). #### Ferraillage d'un Linteau Simple Un linteau de 1,20 m de long pour une ouverture. Le dessin montrera généralement : * **Armatures longitudinales :** Par exemple, 2 HA \( \phi 10 \) en bas et 2 HA \( \phi 8 \) en haut, avec des crochets aux extrémités pour l'ancrage dans la maçonnerie ou le poteau. * **Armatures transversales :** Des cadres \( \phi 6 \) espacés de 15 cm sur toute la longueur du linteau. ### Exercices 1. Identifiez les différents types d'armatures (longitudinales, transversales, cadres, étriers, épingles) sur un schéma de ferraillage de poutre donné (à imaginer). 2. Quel est le rôle principal des armatures transversales dans une poutre ? Expliquez en quoi leur espacement peut varier le long de la poutre. 3. Pourquoi utilise-t-on des barres à Haute Adhérence (HA) plutôt que des barres lisses dans la plupart des constructions en béton armé modernes ? 4. Définissez ce qu'est l'enrobage et expliquez son importance pour la durabilité de la structure. ### Devoir 1. En utilisant les principes appris, esquissez le plan de ferraillage d'un linteau de 1,50 m de long pour une fenêtre. Indiquez la position des armatures longitudinales (supérieures et inférieures) et transversales (cadres) ainsi que leurs diamètres (choix libres mais cohérents) et leur espacement. N'oubliez pas les crochets d'ancrage. 2. Recherchez et décrivez les principales exigences de l'Eurocode 2 concernant les longueurs de recouvrement des barres d'armature. Expliquez les facteurs qui influencent cette longueur. 3. Élaborez un tableau de nomenclature simplifié pour le linteau que vous avez dessiné à l'exercice 1, en listant les armatures utilisées avec leur diamètre, leur nombre, et leur longueur unitaire approximative. ### Résumé Le ferraillage est un élément indispensable des structures en béton armé, permettant de conférer au béton une résistance à la traction qu'il ne possède pas naturellement. La compréhension et la réalisation des dessins de ferraillage des poutres, poutrelles et linteaux sont fondamentales pour tout professionnel du dessin industriel en bâtiment. Ces dessins doivent être précis et respecter les normes en vigueur, détaillant les armatures longitudinales pour la flexion et les armatures transversales (cadres, étriers, épingles) pour l'effort tranchant et le maintien. Des concepts tels que l'enrobage, le recouvrement et les longueurs d'ancrage sont cruciaux pour la sécurité et la durabilité de l'ouvrage. ## Dessins de ferraillage des dalles ### Introduction Bienvenue à cette leçon sur les dessins de ferraillage des dalles. Le ferraillage est un élément crucial dans la construction en béton armé. Il s'agit de l'ensemble des armatures en acier qui sont intégrées au béton pour lui conférer une résistance aux efforts de traction, auxquels le béton seul est peu résistant. Les dalles, étant des éléments structurels horizontaux supportant des charges, nécessitent un ferraillage précis et bien conçu pour assurer la stabilité et la durabilité des bâtiments. Dans cette leçon, vous apprendrez à comprendre et à représenter ces armatures sur des plans techniques. ### Concepts Clés #### L'importance du ferraillage Le béton est un matériau excellent en compression, mais sa résistance à la traction est très faible. L'acier, en revanche, est très résistant à la traction. L'association des deux matériaux dans le béton armé permet de combiner leurs atouts : le béton résiste à la compression, et l'acier (le ferraillage) reprend les efforts de traction. Sans ferraillage adéquat, une dalle se fissurerait et s'effondrerait sous les charges. #### Types de dalles Il existe plusieurs types de dalles en béton armé, chacune ayant des caractéristiques structurelles et de ferraillage spécifiques : * **Dalle pleine :** La plus courante, de forme massive, dont le ferraillage est souvent composé d'armatures principales et de répartition. * **Dalle nervurée :** Composée de poutrelles (nervures) et d'une dalle mince, permettant de franchir de grandes portées. * **Dalle champignon :** Une dalle pleine reposant directement sur des poteaux dont la tête est élargie en forme de champignon, évitant les poutres. Nous nous concentrerons principalement sur le ferraillage des dalles pleines, qui constitue la base de la compréhension des autres types. #### Les armatures Les armatures sont les barres d'acier utilisées pour le ferraillage. Elles sont désignées par des symboles et des diamètres spécifiques : * **Type d'acier :** Le plus souvent "HA" (Haute Adhérence), signifiant que les barres ont des nervures pour mieux adhérer au béton. On trouve aussi "L" (Lisse) pour certains usages. * **Diamètre :** Indiqué en millimètres (ex: \( \text{HA}10 \) pour une barre de 10 mm de diamètre). * **Formes :** Les armatures peuvent être des barres droites, des barres pliées (chapeaux, équerres), ou des treillis soudés. * **Rôles :** * **Armatures principales :** Reprennent les efforts de traction les plus importants. * **Armatures de répartition :** Distribuent les charges et maintiennent l'espacement des armatures principales. * **Armatures de peau :** Placées près de la surface pour éviter la fissuration due aux variations thermiques ou au retrait du béton. #### Principes de dessin de ferraillage Le dessin de ferraillage d'une dalle est généralement composé de plusieurs vues et documents : * **Vue en plan :** Représentation de la dalle vue du dessus, montrant la disposition et l'orientation des armatures. * **Coupe transversale :** Vue en coupe de la dalle, montrant la position verticale des armatures et l'enrobage. * **Nomenclature des armatures :** Un tableau récapitulatif de toutes les armatures (type, diamètre, nombre, longueur, poids). * **Symboles normalisés :** Utilisation de symboles spécifiques pour représenter les barres, leurs longueurs, leurs espacements (par exemple, \( \text{HA}12 \) pour le diamètre, \( \text{20 cm} \) pour l'espacement). * **Échelle :** Les dessins sont généralement à l'échelle \( \text{1:50} \) ou \( \text{1:20} \) pour les détails. #### Représentation des armatures dans une dalle Les dalles sont ferraillées différemment selon qu'elles portent dans une ou deux directions, et selon la position des efforts de traction : * **Armatures inférieures :** Placées dans la partie basse de la dalle (tendue en travée), elles reprennent la traction due à la flexion positive. * **Armatures supérieures (chapeaux) :** Placées dans la partie haute de la dalle (tendue sur appuis ou sous charges concentrées), elles reprennent la traction due à la flexion négative. * **Treillis soudés :** Souvent utilisés pour les dalles de faible épaisseur ou les dallages, ils sont préfabriqués en usine et se posent en nappes. * **Enrobage :** L'épaisseur minimale de béton entre l'armature et la surface extérieure du béton. Il protège l'acier de la corrosion et assure une bonne adhérence. La valeur de l'enrobage est spécifiée dans les normes (ex: \( \text{2 cm} \) à \( \text{5 cm} \) selon l'environnement). ### Vocabulaire * **Ferraillage :** Ensemble des armatures métalliques incorporées au béton. * **Dalle :** Élément porteur horizontal en béton armé. * **Béton armé :** Béton renforcé par des armatures en acier. * **Armature :** Barre d'acier (rond à béton) utilisée pour le ferraillage. * **Treillis soudé :** Grillage d'armatures préfabriquées par soudure. * **Enrobage :** Couche de béton protégeant l'armature de la corrosion. * **Portée :** Distance entre deux appuis d'une dalle ou d'une poutre. * **Appui :** Élément structurel (mur, poutre, poteau) sur lequel repose une dalle. * **HA (Haute Adhérence) :** Type d'acier à béton avec des crénelures pour une meilleure adhérence. * **Diamètre nominal :** Diamètre théorique de la barre d'armature. * **Espacement :** Distance entre deux armatures parallèles. ### Exemples #### Exemple de représentation d'armatures dans une dalle pleine Considérons une dalle de \( 4 \text{ m} \) sur \( 3 \text{ m} \) simplement appuyée. **1. Vue en plan : ** * Les armatures principales (en direction de la plus grande portée) sont souvent représentées par des traits pleins avec des crochets aux extrémités. * Les armatures de répartition (perpendiculaires) sont représentées par des traits plus fins ou par des traits discontinus, également avec des crochets. * Indication de l'espacement et du diamètre, par exemple : \( 8 \text{HA}10 \text{ @ } 20 \text{ cm} \) signifie 8 barres de diamètre 10 mm de type Haute Adhérence, espacées de 20 cm. **2. Coupe transversale : ** * La coupe montre l'épaisseur de la dalle et la position des armatures (inférieures et supérieures si existantes). * L'enrobage est clairement visible, garantissant que les armatures sont bien protégées par le béton. ```mermaid graph TD A[Dalle] --> B(Armatures inférieures); B --> C{Résistance à la traction}; A --> D(Armatures de répartition); D --> C; ``` #### Exemple de nomenclature | Marque | Type | Diamètre (mm) | Nombre | Longueur (cm) | Poids unitaire (kg/ml) | Poids total (kg) | | ------ | -------- | ------------- | ------ | ------------- | ---------------------- | ---------------- | | F1 | HA | 10 | 21 | 380 | 0.617 | 49.03 | | F2 | HA | 8 | 16 | 280 | 0.395 | 17.69 | *(Note : Les poids unitaires et totaux sont calculés selon le type et diamètre de l'acier.)* ### Exercices 1. Expliquez en vos propres mots pourquoi le ferraillage est indispensable dans les constructions en béton. 2. Quel est le rôle des armatures de répartition dans une dalle ? 3. Vous voyez sur un plan la notation suivante : \( 12 \text{HA}14 \text{ @ } 15 \text{ cm} \). Décrivez précisément ce que cela signifie. 4. Quelle est l'importance de l'enrobage et quelles en sont les conséquences si celui-ci est insuffisant ? 5. Dessinez une coupe schématique d'une dalle pleine de \( 20 \text{ cm} \) d'épaisseur, avec des armatures inférieures (\( \text{HA}10 \) ) et un enrobage de \( 3 \text{ cm} \). ### Devoirs 1. Recherchez et décrivez les différences de ferraillage entre une dalle pleine et une dalle nervurée. Quels sont les avantages et inconvénients de chaque type ? 2. À partir du plan d'une petite dalle rectangulaire (par exemple, \( 2 \text{ m} \) x \( 3 \text{ m} \) ) donnée par votre enseignant, réalisez le plan de ferraillage complet (vue en plan et une coupe significative) en y incluant : * Des armatures principales inférieures (\( \text{HA}12 \) espacées de \( 20 \text{ cm} \) ). * Des armatures de répartition (\( \text{HA}8 \) espacées de \( 25 \text{ cm} \) ). * Un enrobage de \( 2.5 \text{ cm} \). 3. Créez une nomenclature des armatures pour votre dessin de devoir, en estimant les longueurs nécessaires. ### Résumé Le ferraillage des dalles est une compétence fondamentale en dessin industriel et en génie civil. Nous avons vu que l'acier renforce le béton contre la traction, créant le béton armé, un matériau de construction puissant. Comprendre les différents types de dalles, les rôles des armatures (principales, de répartition, chapeaux) et les symboles normalisés est essentiel pour lire et créer des plans de ferraillage. L'enrobage garantit la durabilité des structures en protégeant l'acier. Une représentation claire et précise des armatures, combinée à une nomenclature détaillée, est cruciale pour la bonne exécution des ouvrages et la sécurité des constructions. ## Dessins de ferraillage des escaliers et des rampes ### Introduction Bienvenue à cette leçon sur les dessins de ferraillage, spécifiquement adaptés aux escaliers et aux rampes. En tant que futurs techniciens du bâtiment ou ingénieurs, comprendre comment représenter les armatures est essentiel pour assurer la solidité et la sécurité des structures en béton armé. Cette leçon vous guidera à travers les principes fondamentaux de la conception et de la représentation graphique du ferraillage pour ces éléments architecturaux complexes. Nous explorerons les spécificités des escaliers et des rampes, les normes de dessin, et les méthodes de cotation et de repérage des armatures. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce que le ferraillage ? Le ferraillage désigne l'ensemble des armatures en acier incorporées dans le béton pour améliorer sa résistance à la traction et aux efforts de cisaillement. Le béton est excellent en compression, mais faible en traction, l'acier compense cette faiblesse. * **Rôle :** Reprendre les efforts de traction, améliorer la résistance aux efforts tranchants et au poinçonnement, assurer la ductilité de la structure. * **Matériaux :** Généralement des barres d'acier à haute adhérence (HA), lisses ou crénelées, de différents diamètres. #### Spécificités des escaliers et des rampes Ces éléments présentent des contraintes particulières en raison de leur inclinaison et de leur fonction. * **Éléments constitutifs d'un escalier :** * **Volée :** Partie inclinée entre deux paliers. * **Paillasse :** Dalle inclinée constituant la structure porteuse de la volée. * **Marches :** Parties horizontales sur lesquelles on pose le pied. * **Contremarches :** Parties verticales entre deux marches. * **Paliers :** Surfaces horizontales reliant les volées, servant de repos ou de distribution. * **Contraintes :** Poids propre important, charges d'exploitation (personnes, mobilier), moments fléchissants dus à l'inclinaison, et efforts tranchants. #### Principes de base du dessin de ferraillage Le dessin de ferraillage doit être clair, précis et conforme aux normes. * **Vues :** * **Vue en plan :** Représentation de dessus de l'élément, montrant la disposition générale des armatures. * **Coupes :** Vues en section permettant de visualiser la profondeur des armatures, leur position par rapport aux faces du béton et leurs ancrages. * **Élévations :** Moins courantes pour le ferraillage, sauf pour des détails spécifiques. * **Cotation :** Indiquer les longueurs, les diamètres des barres, les espacements, les recouvrements et les longueurs d'ancrage. * Diamètres : Généralement notés \( ext{Ø}D \) où \( D \) est le diamètre en mm. * Espacements : Indiqués comme \( ext{e = XX cm} \) ou \( ext{nØD e XX} \) (n barres de diamètre D espacées de XX cm). * **Repérage des armatures :** Chaque type d'armature est numéroté et identifié par un symbole unique. * **Nomenclatures et cadres de pliage :** Des tableaux récapitulatifs qui listent toutes les armatures avec leurs caractéristiques (diamètre, longueur, forme de pliage, nombre). #### Ferraillage typique d'une volée d'escalier et d'une rampe * **Armatures principales :** Placées dans la paillasse pour reprendre les moments fléchissants. Elles sont souvent en sous-face au milieu de la volée et en sur-face aux appuis. * **Armatures secondaires (de répartition et de montage) :** Perpendiculaires aux armatures principales, elles répartissent les charges et maintiennent les armatures principales en place. * **Ancrages et recouvrements :** Assurent la continuité de la transmission des efforts entre les barres ou entre les barres et le béton. La longueur de recouvrement est cruciale pour éviter la rupture. * La longueur de recouvrement \( L_r \) dépend du diamètre des barres, de la qualité du béton et de l'acier. * **Cas des rampes :** Le principe est similaire à celui des escaliers, mais sans marches, la paillasse est continue. L'accent est mis sur la continuité du ferraillage aux jonctions avec les paliers ou les dalles. #### Normes et réglementations Le ferraillage doit être conçu et dessiné conformément aux normes en vigueur, comme l'Eurocode 2 en Europe, qui définit les règles de calcul et de disposition des armatures. ### Vocabulaire * **Ferraillage :** Ensemble des armatures en acier d'une structure en béton armé. * **Armature :** Barre d'acier utilisée pour renforcer le béton. * **Armature principale :** Reprend les efforts importants (traction, compression). * **Armature secondaire / de répartition :** Distribue les charges et assure la tenue de l'ensemble. * **Volée d'escalier :** Partie inclinée d'un escalier. * **Paillasse :** Dalle inclinée formant la structure de la volée. * **Marche :** Élément horizontal de l'escalier sur lequel on marche. * **Contremarche :** Élément vertical entre deux marches. * **Palier :** Plateforme horizontale entre deux volées ou au début/fin d'un escalier. * **Acier haute adhérence (HA) :** Type d'acier crénelé améliorant l'adhérence avec le béton. * **Diamètre nominal (Ø) :** Diamètre théorique de la barre d'armature. * **Espacement :** Distance entre deux barres d'armature parallèles. * **Recouvrement :** Zone où deux barres d'armature se chevauchent pour assurer la continuité des efforts. * **Ancrage :** Disposition des extrémités des barres pour assurer leur bonne liaison au béton. * **Cadre / Étriers :** Armatures transversales qui enrobent les armatures longitudinales, reprenant les efforts tranchants et évitant le flambement des barres principales. ### Exemples #### Exemple 1 : Représentation d'une coupe d'escalier Imaginez une coupe transversale d'une volée d'escalier. Les armatures principales seront représentées par des lignes épaisses le long de la sous-face de la paillasse (en partie tendue) et des points pour les armatures transversales. Les armatures de répartition seront placées au-dessus des armatures principales. #### Exemple 2 : Cotation d'espacement Si vous avez 5 barres de diamètre 10 mm espacées de 15 cm sur une longueur de 60 cm, vous pourriez le coter : `5Ø10 e=15cm` Le nombre total d'armatures \( N \) pour une longueur \( L \) et un espacement \( e \) peut être estimé par la formule simplifiée (en négligeant la nécessité de barres aux extrémités si non précisé) : \( N = rac{L}{e} + 1 \). #### Exemple 3 : Extrait de nomenclature | Repère | Diamètre (mm) | Forme | Longueur (cm) | Nombre | Observations | |--------|---------------|-------|---------------|--------|--------------| | A1 | 12 | Droite| 250 | 10 | Armature princ. inf. | | A2 | 8 | Étriers| 120 | 20 | Armature trans. | ### Exercices 1. Sur un plan d'escalier fourni (à imaginer), identifiez et nommez les éléments suivants : volée, palier, paillasse, marche, contremarche. 2. Dessinez une coupe simple d'une paillasse d'escalier et positionnez schématiquement les armatures principales en traction et les armatures de répartition. Indiquez la zone où le béton est en compression et celle en traction. 3. Calculez le nombre d'armatures de diamètre 8mm nécessaires pour une longueur de 180cm si l'espacement est de 20cm. (Utilisez la formule \( N = rac{L}{e} + 1 \)). ### Devoir 1. À partir d'un schéma d'une rampe inclinée (à concevoir ou trouver), dessinez une coupe longitudinale et une coupe transversale de la rampe. Représentez le ferraillage principal de la rampe et indiquez les zones d'ancrage aux extrémités. 2. Créez une nomenclature d'armatures (comme l'exemple ci-dessus) pour une marche typique d'un escalier en béton armé, en supposant des armatures longitudinales et transversales. Précisez les diamètres, les longueurs (estimatives) et le nombre. 3. Recherchez les spécificités de l'Eurocode 2 concernant les longueurs de recouvrement pour les armatures en béton armé et expliquez en quoi elles sont importantes pour la sécurité de la structure. ### Résumé Les dessins de ferraillage des escaliers et des rampes sont cruciaux pour la sécurité et la durabilité des ouvrages en béton armé. Nous avons abordé les éléments clés de ces structures, le rôle fondamental des armatures, et les principes de base pour leur représentation graphique. Une compréhension solide des normes, de la cotation précise et du repérage des armatures est indispensable pour tout professionnel du dessin industriel et de la construction. N'oubliez pas que chaque ligne et chaque symbole sur un plan de ferraillage ont un impact direct sur la résistance finale de l'ouvrage.``` ## Dessins de ferraillage des ouvrages d'art (châteaux d'eau, murs de soutènements, buses et rigoles) ### 1. Introduction Bienvenue à cette leçon sur les dessins de ferraillage des ouvrages d'art. Le ferraillage est l'ensemble des armatures en acier noyées dans le béton pour en améliorer la résistance, notamment à la traction. Les ouvrages d'art, tels que les châteaux d'eau, les murs de soutènements, les buses et les rigoles, sont des structures essentielles dans nos infrastructures. La conception et la représentation précises de leur ferraillage sont cruciales pour garantir leur solidité, leur durabilité et la sécurité de tous. Dans ce cours, nous allons explorer les principes de base et les spécificités des dessins de ferraillage pour ces différents types d'ouvrages. ### 2. Concepts Clés #### 2.1. Importance du Ferraillage dans le Béton Armé Le béton est très résistant à la compression mais faible à la traction. L'acier, en revanche, est excellent en traction. L'association des deux, appelée béton armé, permet de créer des structures capables de supporter des charges complexes en tirant parti des qualités de chaque matériau. Les armatures absorbent les efforts de traction, de cisaillement et contribuent à la stabilité générale de la structure. #### 2.2. Principes Généraux des Dessins de Ferraillage Les dessins de ferraillage sont des documents techniques qui fournissent toutes les informations nécessaires à la fabrication, au façonnage et à la mise en place des armatures sur un chantier. Ils doivent être clairs, complets et conformes aux normes en vigueur. * **Ce qu'ils montrent :** * La position, la forme, le diamètre et le nombre de chaque barre d'armature. * Les espacements entre les barres. * Les longueurs de recouvrement et d'ancrage. * Les détails de façonnage (pliage, crochets). * Les coupes et les vues spécifiques pour comprendre l'assemblage. * **Normes et Règlements :** Les dessins doivent se conformer aux normes nationales (ex: BAEL en France, Eurocode 2 en Europe) qui régissent le calcul et la disposition des armatures. * **Échelles :** Généralement 1/20, 1/25, 1/50 pour les vues d'ensemble et 1/5, 1/10 pour les détails. * **Symboles et Notations :** Utilisation de symboles normalisés pour les diamètres (\( \phi \)), les espacements (ex: 6HA10 pour 6 aciers à haute adhérence de diamètre 10 mm), les crochets, etc. #### 2.3. Ferraillage Spécifique des Ouvrages d'Art ##### 2.3.1. Châteaux d'eau Les châteaux d'eau sont des structures complexes comprenant une cuve (réservoir), un fût (colonne de support) et des fondations. Leur ferraillage doit résister à la pression hydrostatique de l'eau, aux efforts du vent et aux charges sismiques. * **Cuve :** Armatures horizontales (efforts de traction dus à la pression de l'eau) et verticales (reprise des charges du toit et liaison avec le fût). Détails particuliers pour les jonctions parois/fond et parois/toit. * **Fût :** Armatures longitudinales (verticales) et transversales (cadres ou spirales) pour résister à la compression, à la flexion et au cisaillement. * **Fondations :** Semelles filantes ou isolées avec nappe d'armatures inférieure et supérieure, aciers en attente pour la liaison avec le fût. ##### 2.3.2. Murs de Soutènement Ces murs retiennent les terres et doivent résister à la poussée des terres ainsi qu'aux surcharges éventuelles. Il existe plusieurs types, mais les murs poids et les murs en béton armé sont les plus courants. * **Semelle de Fondation :** Nappe inférieure et supérieure pour résister aux efforts de flexion et de cisaillement. Aciers en attente pour le raccordement avec le voile. * **Voile (Corps du mur) :** Armatures verticales (principalement côté terre pour reprendre la traction due à la flexion) et horizontales (répartition et liaison). Les aciers peuvent être plus denses à la base. * **Détails :** Étriers, épingles, barres de liaison entre le voile et la semelle. ##### 2.3.3. Buses et Rigoles Ces éléments sont utilisés pour le drainage des eaux. Les buses peuvent être des tuyaux préfabriqués ou coulés sur place, tandis que les rigoles sont généralement coulées sur place. * **Buses :** * **Buses circulaires :** Armatures longitudinales (dans l'axe) et transversales (circulaires ou spirales) pour résister aux pressions externes et internes, ainsi qu'aux charges de trafic si enterrées. Le calcul de la circonférence d'une armature peut s'exprimer par \( C = \pi d \), où \( d \) est le diamètre. * **Buses rectangulaires (cadres) :** Maillage d'armatures longitudinales et transversales sur les quatre côtés, avec des aciers en coin pour renforcer les angles. * **Rigoles :** Armatures longitudinales et transversales pour former une cuvette résistante aux charges et aux agressions de l'eau. Souvent un maillage simple mais efficace. #### 2.4. Légende et Nomenclature Chaque dessin de ferraillage est accompagné d'une légende expliquant les symboles utilisés et d'un tableau de nomenclature des aciers. Ce tableau récapitule toutes les armatures nécessaires pour l'ouvrage, avec des informations détaillées : | Marque | Diamètre (mm) | Nombre | Longueur unitaire (m) | Longueur totale (m) | Forme | Poids unitaire (kg/m) | Poids total (kg) | |---|---|---|---|---|---|---|---| | T1 | 12 | 25 | 6.20 | 155.00 | Droite | 0.888 | 137.64 | | C1 | 8 | 150 | 1.80 | 270.00 | Cadre | 0.395 | 106.65 | #### 2.5. Détails d'Exécution Importants * **Enrobage :** Distance minimale entre la surface de l'armature et la surface extérieure du béton, protégeant l'acier de la corrosion et assurant une bonne adhérence. Il est crucial, comme le montre la norme Eurocode 2 qui spécifie des valeurs minimales d'enrobage \( C_{min} \) en fonction de l'environnement. * **Recouvrements (Jonctions) :** Longueur sur laquelle deux barres d'armature se superposent pour assurer la continuité de la transmission des efforts. La longueur de recouvrement \( L_r \) dépend du diamètre des barres, de la qualité de l'acier et du béton. * **Ancrages :** Longueur nécessaire pour que la force dans une barre soit transférée au béton. Se réalise souvent par des crochets ou des barres droites suffisamment longues. * **Façonnage :** Les formes spécifiques des armatures (coudes, crochets, cadres, étriers) sont indiquées avec des rayons de courbure précis pour ne pas affaiblir l'acier. ### 3. Vocabulaire * **Ferraillage :** Ensemble des armatures en acier placées dans le béton. * **Armatures :** Barres d'acier, treillis soudés, ou étriers utilisés pour renforcer le béton. * **Béton armé :** Matériau composite constitué de béton et d'armatures en acier. * **Acier :** Matériau principal des armatures, résistant à la traction. * **Nomenclature :** Tableau récapitulatif des caractéristiques et quantités d'armatures. * **Enrobage :** Épaisseur minimale de béton protégeant les armatures de l'environnement et du feu. * **Recouvrement (ou Jonction) :** Zone où deux barres se chevauchent pour transmettre les efforts. * **Ancrage :** Longueur d'une barre noyée dans le béton nécessaire pour développer sa pleine résistance. * **Étrier :** Armature fermée (ou ouverte) qui encercle les armatures longitudinales, résistant au cisaillement. * **Cadre :** Similaire à un étrier, mais généralement rectangulaire ou carré, utilisé pour lier les armatures. * **Épingle :** Petite barre en forme de U ou L, utilisée pour lier des armatures ou comme armature complémentaire. * **Chaînage :** Armature continue dans une structure, assurant la cohésion et la transmission des efforts. * **Treillis soudé :** Panneau d'armatures préfabriquées sous forme de mailles soudées. * **Ouvrage d'art :** Construction d'ingénierie civile (pont, tunnel, mur de soutènement, etc.). * **Château d'eau :** Réservoir surélevé pour la distribution de l'eau potable. * **Mur de soutènement :** Structure retenant une masse de terre ou de matériau. * **Buse :** Conduit (généralement circulaire ou rectangulaire) sous une voie, pour l'écoulement de l'eau. * **Rigole :** Petit canal ou fossé aménagé pour l'écoulement des eaux. ### 4. Exemples 1. **Lecture d'une coupe de mur de soutènement :** Imaginez une coupe verticale d'un mur. Vous verriez des barres verticales \( \phi 14 \) espacées tous les 20 cm côté terre (indiquées 14HA20), ancrées dans une semelle. Des barres horizontales \( \phi 10 \) espacées tous les 30 cm (indiquées 10HA30) seraient réparties sur la hauteur. La semelle aurait une nappe inférieure de \( \phi 16 \) tous les 15 cm. Une légende indiquerait la signification de 'HA' (Haute Adhérence). 2. **Détail d'une armature de château d'eau :** Dans la liaison fût-cuve, les armatures verticales du fût remontent dans la paroi de la cuve avec des crochets ou des longueurs de scellement importantes, et sont complétées par des armatures horizontales serrées pour résister aux concentrations de contraintes. 3. **Extrait de nomenclature :** Si une buse rectangulaire contient 12 barres de \( \phi 10 \) longitudinales et 20 cadres \( \phi 8 \), la nomenclature affichera la marque, le diamètre, le nombre, la longueur unitaire de chaque type et le poids total d'acier pour chaque type d'armature. Cela permet une commande et un contrôle facile des matériaux. ### 5. Exercices 1. **Identification :** Dessinez les symboles courants pour une barre droite, un étrier, et une barre avec un crochet à 90 degrés. Quelle est la signification de "4HA12 e=15" ? 2. **Calcul simplifié :** Un mur de soutènement a un voile de 3 mètres de haut. Si les armatures verticales ont une longueur de 3.50 m (incluant l'ancrage dans la semelle et le débordement supérieur) et sont espacées de 20 cm, combien faut-il de barres pour un mur de 10 mètres de long ? 3. **Définition :** Expliquez en vos propres mots pourquoi l'enrobage est une caractéristique essentielle des dessins de ferraillage. 4. **Application :** Quel est le rôle principal des armatures transversales (cadres/étriers) dans le fût d'un château d'eau ? ### 6. Devoir à la Maison 1. **Recherche :** Recherchez les longueurs de recouvrement minimales recommandées par l'Eurocode 2 pour des barres HA de diamètre 12 mm et 16 mm, en fonction de la classe de béton (ex: C25/30) et des conditions d'adhérence.