Chap8 : Les ferraillages

# Chap8 : Les ferraillages ## Confection des crochets ; Cadres ; Etriers. ### Introduction Dans le domaine de la construction en béton armé, la résistance et la durabilité des structures dépendent fortement de la bonne mise en œuvre des armatures. Les crochets, les cadres et les étriers sont des éléments essentiels qui garantissent la cohésion du béton et de l'acier, et permettent de reprendre des efforts spécifiques, notamment le cisaillement. Cette leçon vous expliquera leur rôle, leurs différents types et les méthodes de leur confection. ### Concepts Clés #### Rôle Général des Armatures Transversales Les armatures transversales (cadres, étriers) et les crochets sont cruciaux pour : * **Reprendre les efforts tranchants (cisaillement)**: Empêchent la rupture diagonale des poutres et poteaux. * **Assurer la solidarité entre le béton et l'acier**: Maintiennent les armatures longitudinales en place lors du coulage et de la prise du béton. * **Empêcher le flambement des armatures longitudinales**: Particulièrement important dans les poteaux soumis à des efforts de compression. * **Améliorer la ductilité des éléments en béton armé**: Permettent à la structure de se déformer sans rupture fragile. #### Les Crochets Les crochets sont des extrémités courbées des barres d'armature. Leur rôle principal est d'assurer une **bonne adhérence et une bonne longueur de scellement** entre l'acier et le béton, transférant ainsi efficacement les forces de l'acier au béton. ##### Types de Crochets Les crochets sont définis par l'angle de leur courbure finale: * **Crochets à 90°**: Utilisés pour les barres transversales (cadres, étriers) dans les angles. * **Crochets à 135°**: Fréquemment utilisés pour les étriers et cadres afin d'assurer un meilleur confinement du béton et un ancrage plus sûr, particulièrement dans les zones sismiques. * **Crochets à 180°**: Offrent la meilleure capacité d'ancrage et sont souvent requis pour les barres d'attente ou les ancrages spéciaux. ##### Principes de Confection des Crochets La confection des crochets doit respecter des rayons de courbure minimaux pour éviter d'endommager l'acier (fissuration) et garantir une bonne transmission des efforts. #### Les Cadres et Étrier Les cadres et les étriers sont des armatures transversales fermées qui entourent les armatures longitudinales. ##### Définition et Rôle * **Cadre**: Généralement de forme rectangulaire ou carrée, utilisé pour l'enrobage des armatures longitudinales dans les poteaux et les poutres. * **Étrier**: Similaire au cadre mais peut avoir des formes plus complexes (circulaire, polygonal) et est principalement utilisé dans les poutres pour reprendre le cisaillement. * **Rôle**: Maintenir l'écartement des aciers longitudinaux, s'opposer aux efforts tranchants et empêcher le flambement des barres longitudinales sous compression. ##### Formes Courantes * **Rectangulaires/Carrés**: Les plus courants pour les poutres et poteaux. * **Circulaires**: Pour les poteaux de section circulaire. * **Polygonaux**: Pour les sections complexes. ##### Espacement des Cadres/Étriers L'espacement entre les cadres ou étriers est crucial et est déterminé par les calculs de béton armé. Il est généralement plus faible près des appuis ou dans les zones soumises à de forts efforts de cisaillement et de compression (par exemple, aux extrémités des poutres ou des poteaux). ##### Procédé de Confection 1. **Mesure et Traçage**: La longueur de la barre à plier est calculée en fonction des dimensions du cadre/étrier et des longueurs de ses crochets. Par exemple, pour un étrier rectangulaire de côtés `a` et `b`, avec des crochets de longueur `L_h` à chaque extrémité, la longueur totale de la barre développée est : \[ L_d = 2(a+b) + 2L_h \] 2. **Coupe**: La barre est coupée à la longueur calculée. 3. **Pliage à Froid**: L'acier est plié à l'aide d'une cintreuse mécanique ou manuelle. Le pliage doit être réalisé sans à-coups et en respectant les rayons de courbure prescrits pour éviter toute fissuration de l'acier. 4. **Vérification**: Les dimensions finales du cadre ou de l'étrier sont vérifiées avec un gabarit ou un mètre pour s'assurer de leur conformité aux plans. ### Vocabulaire * **Crochet**: Extrémité coudée d'une barre d'armature assurant son ancrage. * **Cadre**: Armature transversale fermée, souvent rectangulaire ou carrée, maintenant les armatures longitudinales. * **Étrier**: Similaire au cadre, souvent utilisé dans les poutres pour reprendre le cisaillement. * **Armature longitudinale**: Barres d'acier principales, placées dans le sens de la longueur de l'élément (poutre, poteau). * **Armature transversale**: Barres d'acier (cadres, étriers) perpendiculaires ou inclinées par rapport aux armatures longitudinales. * **Cisaillement (effort tranchant)**: Force tendant à faire glisser une partie d'un corps par rapport à une autre. * **Rayon de courbure**: Rayon interne du pliage d'une barre d'acier. * **Longueur de scellement (ou d'ancrage)**: Longueur minimale d'une barre d'armature nécessaire pour transmettre les efforts au béton. * **Pliage à froid**: Opération de déformation du métal sans élévation significative de température. ### Exemples 1. **Poutre**: Dans une poutre de 30 cm de hauteur, les étriers seront souvent espacés tous les 15 à 20 cm, plus serrés près des appuis pour contrer les efforts tranchants maximaux. Les crochets des étriers peuvent être à 90° ou 135°. 2. **Poteau**: Pour un poteau carré de 40x40 cm, des cadres carrés seront utilisés pour encercler les quatre barres longitudinales. Leur espacement sera déterminé pour empêcher le flambement de ces barres sous les charges verticales. 3. **Cintreuse**: Une cintreuse est une machine-outil utilisée pour plier les barres d'armature. Elle permet d'obtenir des angles précis et des rayons de courbure constants, essentiels pour la qualité des armatures. ### Exercices 1. Expliquez pourquoi le respect du rayon de courbure est crucial lors de la confection des crochets et des cadres. 2. Quelle est la principale différence entre un cadre et un étrier en termes de fonction et d'emplacement typique dans une structure ? 3. Décrivez les étapes principales pour confectionner un étrier rectangulaire, de la lecture du plan à la vérification finale. ### Devoirs 1. Vous devez confectionner un étrier rectangulaire de 20 cm de largeur et 40 cm de hauteur. Les crochets doivent avoir une longueur développée de 10 cm chacun. Calculez la longueur totale de la barre d'acier nécessaire pour cet étrier. 2. Recherchez et expliquez l'impact des normes Eurocode 2 sur la détermination des longueurs de scellement des crochets et de l'espacement des armatures transversales dans une poutre. 3. Dessinez un cadre pour un poteau carré avec 8 barres longitudinales (4 dans les coins et 4 au milieu de chaque côté). Montrez comment les crochets sont réalisés pour fermer le cadre. ### Résumé Les crochets, cadres et étriers sont des composants indispensables des structures en béton armé. Les crochets assurent l'ancrage et la longueur de scellement des armatures, tandis que les cadres et étriers reprennent les efforts de cisaillement, maintiennent les armatures longitudinales en place et empêchent leur flambement. La confection de ces éléments doit suivre des règles strictes de mesurage, de coupe et de pliage à froid, en respectant les rayons de courbure pour garantir la performance et la sécurité de la structure. Une compréhension et une exécution précises de ces tâches sont fondamentales pour tout professionnel du bâtiment.