Barre d'armature -Rebar

Deux paquets de barres d'armature. La barre d'armature sera coupée avant son installation.

La barre d' armature (abréviation de barre d'armature ), connue lorsqu'elle est massée sous le nom d' acier d'armature ou d'acier d' armature , est une barre d' acier ou un treillis de fils d'acier utilisé comme dispositif de tension dans les structures en béton armé et en maçonnerie armée pour renforcer et aider le béton sous tension. Le béton est résistant à la compression , mais sa résistance à la traction est faible . Les barres d'armature augmentent considérablement la résistance à la traction de la structure. La surface des barres d'armature est souvent "déformée" avec des nervures, des pattes ou des indentations pour favoriser une meilleure adhérence avec le béton et réduire le risque de glissement.

Le type de barres d'armature le plus courant est l'acier au carbone , généralement constitué de barres rondes laminées à chaud avec des motifs de déformation. D'autres types facilement disponibles incluent l'acier inoxydable et les barres composites en fibre de verre , en fibre de carbone ou en fibre de basalte . Les barres d'armature en acier peuvent également être recouvertes d'une résine époxy conçue pour résister aux effets de la corrosion, en particulier lorsqu'elles sont utilisées dans des environnements d'eau salée. Le bambou s'est avéré être une alternative viable à l'acier d'armature dans la construction en béton. Ces types alternatifs ont tendance à être plus chers ou peuvent avoir des propriétés mécaniques moindres et sont donc plus souvent utilisés dans la construction spécialisée où leurs caractéristiques physiques répondent à une exigence de performance spécifique que l'acier au carbone ne fournit pas. L'acier et le béton ont des coefficients de dilatation thermique similaires , de sorte qu'un élément structurel en béton renforcé d'acier subira une contrainte différentielle minimale lorsque la température change.

Histoire

Barres d' armature à l'intérieur de la tour penchée de Neviansk

Les barres d'armature dans la construction de maçonnerie sont utilisées depuis l'Antiquité, Rome utilisant des tiges de fer ou de bois dans la construction d'arcs, plus tard des tirants de fer et des plaques d'ancrage ont été utilisés dans toute l'Europe médiévale, comme dispositif pour renforcer les arcs, les voûtes et les coupoles. 2 500 mètres de barres d'armature ont été utilisés dans le château de Vincennes du XIVe siècle .

Au XVIIIe siècle, des barres d'armature ont été utilisées pour former la carcasse de la tour penchée de Nevyansk en Russie, construite sur les ordres de l'industriel Akinfiy Demidov . La fonte utilisée pour les barres d'armature était de haute qualité et il n'y a pas de corrosion sur les barres à ce jour. La carcasse de la tour était reliée à son toit en tente en fonte , couronné d'un des premiers paratonnerres connus .

Cependant, ce n'est qu'au milieu du XIXe siècle que les barres d'armature ont montré leurs plus grandes forces avec l'encastrement des barres d'acier dans le béton, produisant ainsi le béton armé moderne . Plusieurs personnes en Europe et en Amérique du Nord ont développé le béton armé dans les années 1850. Il s'agit notamment de Joseph-Louis Lambot de France, qui a construit des bateaux en béton armé à Paris (1854) et de Thaddeus Hyatt des États-Unis, qui a produit et testé des poutres en béton armé. Joseph Monier de France est l'une des figures les plus notables de l'invention et de la vulgarisation du béton armé. En tant que jardinier français, Monier a breveté des pots de fleurs en béton armé en 1867, avant de procéder à la construction de réservoirs d'eau et de ponts en béton armé.

Le pont du lac Alvord dans le Golden Gate Park de San Francisco

Ernest L. Ransome , ingénieur et architecte anglais qui a travaillé aux États-Unis, a apporté une contribution significative au développement des barres d'armature dans la construction en béton. Il a inventé les barres d'armature en fer torsadé, auxquelles il a d'abord pensé lors de la conception de trottoirs autoportants pour le Masonic Hall de Stockton, en Californie. Sa barre d'armature tordue n'a cependant pas été initialement appréciée et même ridiculisée à la Technical Society of California, où les membres ont déclaré que la torsion affaiblirait le fer. En 1889, Ransome a travaillé sur la côte ouest, concevant principalement des ponts. L'un d'eux, le pont du lac Alvord dans le Golden Gate Park de San Francisco, a été le premier pont en béton armé construit aux États-Unis. Il a utilisé des barres d'armature torsadées dans cette structure.

Au même moment, Ernest L. Ransome inventait des barres d'armature en acier torsadées, CAP Turner concevait son "système champignon" de dalles de sol en béton armé avec des tiges rondes lisses et Julius Kahn expérimentait une barre d'armature en forme de losange roulée innovante avec des brides plates. coudé vers le haut à 45° (breveté en 1902). Kahn a prédit que les poutres en béton avec ce système de renforcement se plieraient comme une ferme Warren , et a également pensé à cette barre d'armature comme une armature de cisaillement. Le système de renforcement de Kahn a été construit dans des poutres, des solives et des colonnes en béton. Le système a été à la fois loué et critiqué par les contemporains de l'ingénierie de Kahn: CAP Turner a exprimé de fortes objections à ce système car il pourrait provoquer une défaillance catastrophique des structures en béton. Il a rejeté l'idée que le système de renforcement de Kahn dans les poutres en béton agirait comme une ferme Warren et a également noté que ce système ne fournirait pas la quantité adéquate de renforcement de contrainte de cisaillement aux extrémités des poutres simplement supportées, l'endroit où la contrainte de cisaillement est la plus élevée. . De plus, Turner a averti que le système de Kahn pourrait entraîner une rupture fragile car il n'avait pas de renforcement longitudinal dans les poutres au niveau des colonnes. Ce type d'échec s'est manifesté par l'effondrement partiel de l'hôtel Bixby à Long Beach, en Californie, et l'effondrement total de l'Eastman Kodak Building à Rochester, New York, tous deux lors de la construction en 1906. Il a cependant été conclu que les deux échecs étaient les conséquences d'une main-d'œuvre de mauvaise qualité. Avec l'augmentation de la demande de normalisation de la construction, les systèmes de renforcement innovants tels que ceux de Kahn ont été mis de côté au profit des systèmes de renforcement du béton que l'on voit aujourd'hui.

Les exigences relatives aux déformations des armatures en barres d'acier n'ont été normalisées dans la construction américaine que vers 1950. Les exigences modernes en matière de déformations ont été établies dans " Tentative Specifications for the Deformations of Deformed Steel Bars for Concrete Reinforcement ", ASTM A305-47T. Par la suite, des modifications ont été apportées pour augmenter la hauteur des nervures et réduire l'espacement des nervures pour certaines tailles de barres, et la qualification de "provisoire" a été supprimée lorsque la norme mise à jour ASTM A305-49 a été publiée en 1949. Les exigences relatives aux déformations trouvées dans les spécifications actuelles pour l'acier les barres de renforcement, telles que ASTM A615 et ASTM A706, entre autres, sont les mêmes que celles spécifiées dans ASTM A305-49.

Utilisation dans le béton et la maçonnerie

Les barres d'armature placées dans le coffrage et seront éventuellement enfermées dans du béton. La barre d'armature du bas se trouvera dans une poutre , tandis que la barre d'armature qui dépasse sera étendue pour former une colonne .

Le béton est un matériau très résistant à la compression , mais relativement faible à la traction . Pour compenser ce déséquilibre dans le comportement du béton, des barres d'armature y sont coulées pour supporter les charges de traction . La plupart des armatures en acier sont divisées en armatures primaires et secondaires, mais il existe d'autres utilisations mineures :

  • L'armature primaire fait référence à l'acier utilisé pour garantir la résistance nécessaire à la structure dans son ensemble pour supporter les charges de conception.
  • Le renforcement secondaire , également connu sous le nom de renforcement de distribution ou thermique, est utilisé pour des raisons de durabilité et d'esthétique, en fournissant une résistance localisée suffisante pour limiter la fissuration et résister aux contraintes causées par des effets tels que les changements de température et le retrait.
  • Les barres d'armature sont également utilisées pour conférer une résistance aux charges concentrées en fournissant suffisamment de résistance et de rigidité localisées pour qu'une charge se propage sur une zone plus large.
  • Les barres d'armature peuvent également être utilisées pour maintenir d'autres barres d'acier dans la bonne position pour supporter leurs charges.
  • Les tirants extérieurs en acier peuvent contraindre et renforcer les structures de maçonnerie, comme l'illustrent la tour Nevyansk ou les anciennes structures de Rome et du Vatican.

Les structures de maçonnerie et le mortier qui les maintient ensemble ont des propriétés similaires à celles du béton et ont également une capacité limitée à supporter des charges de traction. Certaines unités de maçonnerie standard comme les blocs et les briques sont faites avec des vides pour accueillir les barres d'armature, qui sont ensuite fixées en place avec du coulis . Cette combinaison est connue sous le nom de maçonnerie renforcée.

Caractéristiques physiques

L'acier a un coefficient de dilatation thermique presque égal à celui du béton moderne . Si ce n'était pas le cas, cela poserait des problèmes par des contraintes longitudinales et perpendiculaires supplémentaires à des températures différentes de la température de prise. Bien que les barres d'armature aient des nervures qui les lient mécaniquement au béton, elles peuvent toujours être retirées du béton sous des contraintes élevées, un événement qui accompagne souvent un effondrement à plus grande échelle de la structure. Pour éviter une telle défaillance, les barres d'armature sont soit profondément encastrées dans les éléments structurels adjacents (40 à 60 fois le diamètre), soit pliées et accrochées aux extrémités pour les verrouiller autour du béton et d'autres barres d'armature. Cette première approche augmente le frottement en bloquant la barre en place, tandis que la seconde utilise la haute résistance à la compression du béton.

Les barres d'armature courantes sont faites d' acier trempé non fini , ce qui les rend sensibles à la rouille . Normalement, la couverture en béton est capable de fournir une valeur de pH supérieure à 12 en évitant la réaction de corrosion . Une couverture de béton trop faible peut compromettre cette protection par la carbonatation de la surface et la pénétration de sel . Une couverture de béton trop importante peut provoquer des fissures plus larges, ce qui compromet également la protection locale. Comme la rouille prend plus de volume que l'acier à partir duquel elle a été formée, elle provoque une forte pression interne sur le béton environnant, entraînant des fissures, des écaillages et, finalement, une défaillance structurelle . Ce phénomène est connu sous le nom de jacking d'oxyde . Ceci est un problème particulier lorsque le béton est exposé à l'eau salée, comme dans les ponts où le sel est appliqué sur les chaussées en hiver, ou dans les applications marines. Des barres d'armature à faible teneur en carbone / chrome (microcomposite), en bronze au silicium , enduites d' époxy , galvanisées ou en acier inoxydable non revêtues et résistantes à la corrosion peuvent être utilisées dans ces situations à un coût initial plus élevé, mais à un coût nettement inférieur pendant la durée de vie du projet. Des précautions supplémentaires sont prises lors du transport, de la fabrication, de la manipulation, de l'installation et du processus de mise en place du béton lorsque vous travaillez avec des barres d'armature revêtues d'époxy , car les dommages réduiront la résistance à la corrosion à long terme de ces barres. Même les barres revêtues d'époxy endommagées ont montré de meilleures performances que les barres d'armature non revêtues, bien que des problèmes de décollement du revêtement époxy des barres et de corrosion sous le film époxy aient été signalés. Ces barres revêtues d'époxy sont utilisées dans plus de 70 000 tabliers de ponts aux États-Unis, mais cette technologie a été progressivement abandonnée au profit des barres d'armature en acier inoxydable à partir de 2005 en raison de ses mauvaises performances.

Les exigences relatives aux déformations se trouvent dans les spécifications de produit standard américaines pour le renforcement des barres d'acier, telles que ASTM A615 et ASTM A706, et dictent l'espacement et la hauteur des pattes.

Les barres d'armature en plastique renforcé de fibres sont également utilisées dans les environnements à forte corrosion. Il est disponible sous de nombreuses formes, telles que des spirales pour renforcer les colonnes, les tiges communes et les treillis. La plupart des barres d'armature disponibles dans le commerce sont fabriquées à partir de fibres unidirectionnelles fixées dans une résine polymère thermodurcissable et sont souvent appelées FRP.

Certaines constructions spéciales telles que les installations de recherche et de fabrication avec des composants électroniques très sensibles peuvent nécessiter l'utilisation d'un renforcement non conducteur d'électricité, et les salles d'équipement d'imagerie médicale peuvent nécessiter des propriétés non magnétiques pour éviter les interférences. Les barres d'armature en PRF, notamment les types de fibres de verre, ont une faible conductivité électrique et sont non magnétiques, ce qui est couramment utilisé pour de tels besoins. Des barres d'armature en acier inoxydable à faible perméabilité magnétique sont disponibles et sont parfois utilisées pour éviter les problèmes d'interférence magnétique.

L'acier d'armature peut également être déplacé par des impacts tels que des tremblements de terre , entraînant une défaillance structurelle. Le meilleur exemple en est l'effondrement du viaduc de Cypress Street à Oakland, en Californie, à la suite du tremblement de terre de Loma Prieta en 1989 , qui a fait 42 morts. La secousse du tremblement de terre a fait éclater les barres d'armature du béton et les a déformées . Des conceptions de bâtiment mises à jour, y compris des barres d'armature plus circonférentielles, peuvent résoudre ce type de défaillance.

Tailles et qualités

Tailles américaines

Les tailles de barres américaines/impériales donnent le diamètre en unités de 18 pouces (3,2 mm) pour les tailles de barres #2 à #8, de sorte que #8 = 88 pouces = 1 pouce (25 mm) de diamètre. La surface de la section transversale, telle que donnée par πr ², équivaut à (taille de barre/9,027)², qui est approximée par (taille de barre/9)² pouces carrés. Par exemple, la surface de la barre #8 est (8/9)² = 0,79 pouces carrés.

Les tailles de barre supérieures à # 8 suivent imparfaitement la règle de 18 pouces et sautent les tailles # 12-13 et # 15-17 en raison de la convention historique. Au début de la construction en béton, les barres de 1 pouce et plus n'étaient disponibles qu'en sections carrées, et lorsque les barres rondes déformées de grand format sont devenues disponibles vers 1957, l'industrie les a fabriquées pour fournir l'équivalent de la section transversale des tailles de barres carrées standard qui étaient autrefois utilisées. Le diamètre de la forme ronde équivalente de grand format est arrondi au 18 pouce le plus proche pour fournir la taille de la barre. Par exemple, la barre #9 a une section transversale de 1,00 pouce carré (6,5 cm2 ) , et donc un diamètre de 1,128 pouce (28,7 mm). Les tailles #10, #11, #14 et #18 correspondent respectivement à des barres carrées de 1 18 pouces, 1 14 , 1 12 et 2 pouces. La barre d'armature #14 est particulièrement affectée par cette approximation ; par diamètre ce serait #13.5.

Les tailles inférieures à #3 ne sont plus reconnues comme des tailles standard. Ceux-ci sont le plus souvent fabriqués sous forme de barres d'acier rondes non déformées, mais peuvent être fabriqués avec des déformations. Les tailles inférieures à # 3 sont généralement appelées produits "fil" et non "barre", et spécifiées soit par leur diamètre nominal, soit par leur numéro de calibre de fil. Les barres n ° 2 sont souvent appelées de manière informelle "tige à crayon" car elles ont à peu près la même taille qu'un crayon.

Lorsque des barres d'armature de taille américaine/impériale sont utilisées dans des projets avec des unités métriques, la taille métrique équivalente est généralement spécifiée comme le diamètre nominal arrondi au millimètre le plus proche. Celles-ci ne sont pas considérées comme des tailles métriques standard et sont donc souvent appelées conversion douce ou taille "métrique douce". Le système de taille de barre US/Imperial reconnaît l'utilisation de véritables tailles de barre métriques (n° 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 50 et 60 spécifiquement) qui indiquent le diamètre nominal de la barre en millimètres, comme spécification de "taille alternative". Le remplacement d'une taille métrique réelle par une taille US/Imperial s'appelle une conversion matérielle et entraîne parfois l'utilisation d'une barre de taille physiquement différente.

Il n'y a pas de tailles de barres fractionnaires dans ce système. Le symbole "#" dans ce système indique le signe dièse , et donc "#6" est lu comme "numéro six". L'utilisation du signe « # » est habituelle pour les tailles américaines, mais « Non ». est parfois utilisé à la place.

Barres d'armature en acier avec codes de couleur indiquant la nuance
Tableau des tailles des barres d'armature américaines
Impérial

taille de la barre

Barre métrique

taille (doux)

Densité de masse linéaire Diamètre nominal Surface nominale
lbpi kgm (dans) (mm) (po²) (mm²)
#2 Numéro 6 0,167 0,249 0,250 = 28 = 14 6.35 0,05 32
#3 N°10 0,376 0,560 0,375 = 38 9.53 0,11 71
#4 N°13 0,668 0,994 0,500 = 48 = 12 12.7 0,20 129
#5 N°16 1.043 1.552 0,625 = 58 15.9 0,31 200
#6 N°19 1.502 2.235 0,750 = 68 = 34 19.1 0,44 284
#7 N°22 2.044 3.042 0,875 = 78 22.2 0,60 387
#8 N°25 2.670 3.973 1.000 = 88 25.4 0,79 510
#9 N°29 3.400 5.060 1,128 ≈ 98 28,7 1,00 645
#dix N°32 4.303 6.404 1,270 ≈ 108 32.3 1.27 819
#11 N°36 5.313 7.907 1,410 ≈ 118 35,8 1,56 1 006
#14 N°43 7.650 11.384 1,693 ≈ 148 43,0 2.25 1 452
#18 N°57 13h60 20.239 2,257 ≈ 188 57.3 4.00 2 581

Tailles canadiennes

Béton corrodé et barres d'armature au pont de Queen Elizabeth Way traversant la rivière Welland à Niagara Falls, Ontario , Canada.

Les désignations de barres métriques représentent le diamètre nominal de la barre en millimètres, arrondi aux 5 mm les plus proches.

Métrique

taille de la barre

Densité de masse linéaire

(kg/m)

Diamètre nominal

(mm)

Transversal

Superficie (mm²)

10M 0,785 11.3 100
15M 1.570 16.0 200
20M 2.355 19.5 300
25M 3.925 25.2 500
30M 5.495 29,9 700
35M 7.850 35,7 1000
45M 11.775 43,7 1500
55M 19.625 56,4 2500

Tailles européennes

Les désignations de barres métriques représentent le diamètre nominal de la barre en millimètres. Les tailles de barres préférées en Europe sont spécifiées pour se conformer au tableau 6 de la norme EN 10080 , bien que diverses normes nationales restent en vigueur (par exemple BS 4449 au Royaume-Uni). En Suisse, certaines tailles sont différentes de la norme européenne.

Armature en acier dans le stockage
Métrique

taille de la barre

Masse linéaire

densité (kg/m)

Nominal

diamètre (mm)

Transversal

surface (mm²)

6,0 0,222 6 28.3
8,0 0,395 8 50.3
10,0 0,617 dix 78,5
12,0 0,888 12 113
14,0 1.21 14 154
16,0 1,58 16 201
20,0 2.47 20 314
25,0 3,85 25 491
28,0 4.83 28 616
32,0 6.31 32 804
40,0 9,86 40 1257
50,0 15.4 50 1963

Tailles australiennes

L'armature destinée à être utilisée dans la construction en béton est soumise aux exigences des normes australiennes AS3600-2009 (Concrete Structures) et AS/NZS4671-2001 (Steel Reinforcing for Concrete). Il existe d'autres normes qui s'appliquent aux essais, au soudage et à la galvanisation.

La désignation du renforcement est définie dans AS/NZS4671-2001 en utilisant les formats suivants :

Barre d'acier de renfort Grade 500 Classe N
Diamètre nominal (mm) Superficie de la section (mm²) Masse par mètre de longueur, kg/m
12 113 0,888
16 201 1,58
20 314 2.47
24 452 3,55
28 616 4.83
32 804 6.31
36 1020 7,99

Forme/Section

D- barre nervurée déformée, R- barre ronde / simple, I- barre dentelée déformée

Classe de ductilité

L- faible ductilité, N- ductilité normale, E- ductilité sismique (tremblement de terre)

Nuances standard (MPa)

250N, 300E, 500L, 500N, 500E

Exemples:
D500N12 est une barre déformée, une résistance de 500 MPa, une ductilité normale et un diamètre nominal de 12 mm - également connu sous le nom de "N12"

Les barres sont généralement abrégées simplement en 'N' (barre déformée laminée à chaud), 'R' (barre ronde laminée à chaud), 'RW' (fil nervuré étiré à froid) ou 'W' (fil rond étiré à froid), car la limite d'élasticité et la classe de ductilité peuvent être déduites de la forme. Par exemple, tous les fils disponibles dans le commerce ont une limite d'élasticité de 500 MPa et une faible ductilité, tandis que les barres rondes ont 250 MPa et une ductilité normale.

Nouvelle-Zélande

L'armature destinée à être utilisée dans la construction en béton est soumise aux exigences de la norme AS/NZS4671-2001 (Steel Reinforcing for Concrete). Il existe d'autres normes qui s'appliquent aux essais, au soudage et à la galvanisation.

' Barre d'acier de renfort Grade 300 & 500 Classe E

Diamètre nominal (mm) Superficie de la section (mm²) Masse par mètre de longueur, kg/m
6 28.3 0,222
dix 78,5 0,617
12 113 0,888
16 201 1,58
20 314 2.47
25 491 3,85
32 804 6.31
40 1260 9,86

Inde

Les barres d'armature sont disponibles dans les nuances suivantes selon IS : 1786-2008 FE 415/FE 415D/FE 415S/FE 500/FE 500D/FE 500S/FE 550, FE550D, FE 600. Les barres d'armature sont trempées avec de l'eau à haute pression. de sorte que la surface externe est durcie tandis que le noyau interne reste souple. Les barres d'armature sont nervurées afin que le béton puisse avoir une meilleure adhérence. Les régions côtières utilisent des barres d'armature galvanisées pour prolonger leur durée de vie. Les tailles de barres d'armature BIS sont de 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40 et 50 millimètres.

Tailles de barres jumbo et filetées

Les tailles de barres d'armature de très grand format sont largement disponibles et produites par des fabricants spécialisés. Les industries des tours et des enseignes utilisent couramment des barres «jumbo» comme tiges d'ancrage pour les grandes structures qui sont fabriquées à partir d'ébauches légèrement surdimensionnées de sorte que les filetages peuvent être coupés aux extrémités pour accepter les écrous d'ancrage standard. Les barres d'armature entièrement filetées sont également produites avec des filetages très grossiers qui satisfont aux normes de déformation des barres d'armature et permettent d'utiliser des écrous et des coupleurs personnalisés. Notez que ces tailles habituelles, bien qu'elles soient couramment utilisées, ne sont pas associées à des normes consensuelles et que les propriétés réelles peuvent varier selon le fabricant.

Tableau des tailles de barres d'armature Jumbo
Impérial

taille de la barre

Barre métrique

taille (doux)

Densité de masse linéaire Diamètre nominal

(hors zone filetée)

Surface nominale

(hors zone filetée)

lbpi (kg/m) (dans) (mm) (po²) (mm²)
#14J - 9.48 14.14 1,88 47,8 2,78 1794
#18J - 14h60 21.78 2.34 59,4 4.29 2768
Tableau des tailles d'armatures filetées
Impérial

taille de la barre

Barre métrique

taille (doux)

Densité de masse linéaire Diamètre maximal Surface nominale
lbpi (kg/m) (dans) (mm) (po²) (mm²)
(#18 et plus petits sont les mêmes que les tailles américaines/impériales)
#20 N°63 16h70 24,85 2,72 69 4,91 3168
#24 N°75 24.09 35,85 3.18 81 7.06 4555
#28 N°90 32,79 48,80 3,68 94 9.62 6207
1" N°26 3.01 4.48 1.25 32 0,85 548
1 14 " N°32 4.39 6.53 1,45 37 1.25 806
1 38 " N°36 5.56 8.27 1,63 41 1,58 1019
1 34 " N°46 9.23 13.73 2.01 51 2,58 1665
2 12 " N°65 18h20 27.08 2,80 71 5.16 3329
3" N°75 24.09 35,85 3.15 80 6,85 4419

Notes

Les barres d'armature sont disponibles dans des qualités et des spécifications qui varient en termes de limite d'élasticité , de résistance à la traction , de composition chimique et de pourcentage d' allongement .

L'utilisation d'une nuance en elle-même indique uniquement la limite d'élasticité minimale admissible, et elle doit être utilisée dans le contexte d'une spécification de matériau afin de décrire pleinement les exigences du produit pour les barres d'armature. Les spécifications des matériaux définissent les exigences pour les nuances ainsi que des propriétés supplémentaires telles que la composition chimique, l'allongement minimal, les tolérances physiques, etc. Les barres d'armature fabriquées doivent dépasser la limite d'élasticité minimale de la nuance et toute autre exigence de spécification des matériaux lorsqu'elles sont inspectées et testées.

Aux États-Unis, la désignation de grade est égale à la limite d' élasticité minimale de la barre en ksi (1000 psi), par exemple la barre d'armature de grade 60 a une limite d'élasticité minimale de 60 ksi. Les barres d'armature sont le plus souvent fabriquées dans les grades 40, 60 et 75 avec une résistance plus élevée facilement disponible dans les grades 80, 100, 120 et 150. Le grade 60 (420 MPa) est le grade de barres d'armature le plus largement utilisé dans la construction américaine moderne. Les grades historiques comprennent 30, 33, 35, 36, 50 et 55 qui ne sont pas couramment utilisés aujourd'hui.

Certaines nuances ne sont fabriquées que pour des tailles de barres spécifiques, par exemple selon la norme ASTM A615, la nuance 40 (280 MPa) n'est fournie que pour les tailles de barres américaines n° 3 à n° 6 (mesures souples n° 10 à 19). Parfois, les limitations sur les qualités de matériaux disponibles pour des tailles de barres spécifiques sont liées au processus de fabrication utilisé, ainsi qu'à la disponibilité des matières premières de qualité contrôlée utilisées.

Certaines spécifications de matériaux couvrent plusieurs qualités, et dans de tels cas, il est nécessaire d'indiquer à la fois la spécification du matériau et la qualité. Les qualités des barres d'armature sont généralement notées sur les documents d'ingénierie, même lorsqu'il n'y a pas d'autres options de qualité dans la spécification du matériau, afin d'éliminer toute confusion et d'éviter les problèmes de qualité potentiels tels que ceux qui pourraient survenir si une substitution de matériau est effectuée. Notez que "Gr." est l'abréviation d'ingénierie courante pour "grade", avec des variations sur la capitalisation des lettres et l'utilisation d'un point.

Dans certains cas, tels que l'ingénierie parasismique et la conception résistante aux explosions où un comportement post-plastique est attendu, il est important de pouvoir prédire et contrôler des propriétés telles que la limite d'élasticité maximale et le rapport minimal entre la résistance à la traction et la limite d'élasticité. ASTM A706 gr. 60 est un exemple d'une spécification de matériau à gamme de propriétés contrôlées qui a une limite d'élasticité minimale de 60 ksi (420 MPa), une limite d'élasticité maximale de 78 ksi (540 MPa), une résistance à la traction minimale de 80 ksi (550 MPa) et pas moins de 1,25 fois la limite d'élasticité réelle et les exigences minimales d'allongement qui varient selon la taille de la barre.

Dans les pays qui utilisent le système métrique, la désignation du grade est généralement la limite d'élasticité en mégapascals MPa, par exemple le grade 400 (similaire au grade américain 60, mais le grade métrique 420 est en fait la substitution exacte du grade américain).

Les spécifications américaines courantes, publiées par l'ACI et l'ASTM, sont :

  • American Concrete Institute : "ACI 318-14 Exigences du code du bâtiment pour le béton structurel et commentaires", ISBN  978-0-87031-930-3 (2014)
  • ASTM A82 : Spécification pour le fil d'acier ordinaire pour le renforcement du béton
  • ASTM A184/A184M : Spécification pour les tapis de barres d'acier déformés fabriqués pour le renforcement du béton
  • ASTM A185 : Spécification pour le tissu de fils d'acier soudés pour le renforcement du béton
  • ASTM A496 : Spécification pour le fil d'acier déformé pour le renforcement du béton
  • ASTM A497: Spécification pour le tissu de fil d'acier déformé soudé pour le renforcement du béton
  • ASTM A615/A615M : Barres en acier au carbone déformées et lisses pour le renforcement du béton
  • ASTM A616/A616M : Spécification pour les barres déformées et lisses en acier pour rails pour le renforcement du béton
  • ASTM A617/A617M : Spécification pour les barres déformées et lisses en acier d'essieu pour le renforcement du béton
  • ASTM A706/A706M : Barres déformées et lisses en acier faiblement allié pour le renforcement du béton
  • ASTM A722/A722M : Spécification standard pour les barres en acier à haute résistance pour béton précontraint
  • ASTM A767/A767M : Spécification pour les barres d'acier zinguées (galvanisées) pour le renforcement du béton
  • ASTM A775/A775M : Spécification pour les barres d'acier d'armature revêtues d'époxy
  • ASTM A934/A934M : Spécification pour les barres d'armature en acier préfabriquées revêtues d'époxy
  • ASTM A955 : Barres en acier inoxydable déformées et lisses pour le renforcement du béton (l'exigence supplémentaire S1 est utilisée lors de la spécification des tests de perméabilité magnétique)
  • ASTM A996 : Barres déformées en acier pour rails et essieux en acier pour le renforcement du béton
  • ASTM A1035 : Spécification standard pour les barres en acier déformées et lisses, à faible teneur en carbone, en chrome pour le renforcement du béton

Les désignations de marquage ASTM sont :

Historiquement en Europe, les barres d'armature sont composées d'un matériau en acier doux avec une limite d'élasticité d'environ 250 MPa (36 ksi). Les barres d'armature modernes sont composées d'acier à haut rendement, avec une limite d'élasticité plus généralement de 500 MPa (72,5 ksi). Les barres d'armature peuvent être fournies avec différents niveaux de ductilité . L'acier plus ductile est capable d'absorber beaucoup plus d'énergie lorsqu'il est déformé - un comportement qui résiste aux forces sismiques et qui est utilisé dans la conception. Ces aciers ductiles à haute limite d'élasticité sont généralement produits à l'aide du procédé TEMPCORE, une méthode de traitement thermomécanique . La fabrication d'acier d'armature par relaminage de produits finis (par exemple des tôles ou des rails) n'est pas autorisée. Contrairement à l'acier de construction, les nuances d'acier pour barres d'armature ne sont pas encore harmonisées à travers l'Europe, chaque pays ayant ses propres normes nationales. Cependant, une certaine normalisation des spécifications et des méthodes d'essai existe sous EN 10080 et EN ISO 15630 :

  • BS EN 10080 : Acier pour l'armature du béton. Acier d'armature soudable. Général. (2005)
  • BS 4449 : Acier pour l'armature du béton. Acier d'armature soudable. Produit en barre, en bobine et enroulé. Spécification. (2005/2009)
  • BS 4482 : Fil d'acier pour le renforcement des produits en béton. Spécification (2005)
  • BS 4483 : Tissu en acier pour le renforcement du béton. Spécification (2005)
  • BS 6744 : Barres en acier inoxydable pour le renforcement et l'utilisation dans le béton. Exigences et méthodes d'essai. (2001/2009)
  • DIN 488-1 : Aciers pour béton armé - Partie 1 : Nuances, propriétés, marquage (2009)
  • DIN 488-2 : Aciers pour béton armé - Partie 2 : Barres en acier pour béton armé (2009)
  • DIN 488-3 : Aciers pour béton armé - Partie 3 : Aciers pour béton armé en rouleaux, fils d'acier (2009)
  • DIN 488-4 : Aciers pour béton armé - Partie 4 : Treillis soudé (2009)
  • DIN 488-5 : Aciers pour béton armé - Partie 5 : Poutres en treillis (2009)
  • DIN 488-6 : Acier pour béton armé - Partie 6 : Évaluation de la conformité (2010)
  • BS EN ISO 15630-1 : Acier pour le renforcement et la précontrainte du béton. Méthodes d'essai. Barres d'armature, fil machine et fil. (2010)
  • BS EN ISO 15630-2 : Acier pour le renforcement et la précontrainte du béton. Méthodes d'essai. Tissu soudé. (2010)

Placer des barres d'armature

Fil d'acier utilisé pour fixer les barres d'armature avant que le béton ne soit coulé dessus. Une échelle marquée en centimètres est indiquée pour référence de taille.

Les cages à barres d'armature sont fabriquées sur ou hors du site du projet, généralement à l'aide de cintreuses et de cisailles hydrauliques . Cependant, pour les petits travaux ou les travaux personnalisés, un outil connu sous le nom de Hickey, ou cintreuse à barres d'armature manuelle, est suffisant. Les barres d'armature sont placées par des fixateurs d'acier "rodbusters" ou des ferrailleurs à béton, avec des supports de barres et des entretoises de barres d'armature en béton ou en plastique séparant les barres d'armature du coffrage en béton pour établir une couverture en béton et garantir un encastrement approprié. Les barres d'armature dans les cages sont reliées par soudage par points , ligaturant du fil d'acier , parfois à l'aide d'un niveau de barres d'armature électrique , ou avec des connexions mécaniques . Pour attacher des barres d'armature revêtues d'époxy ou galvanisées, un fil revêtu d'époxy ou galvanisé est normalement utilisé, respectivement.

Étriers

Échantillon d'étrier

Les étriers forment la partie extérieure d'une cage d'armature. Les étriers sont généralement rectangulaires dans les poutres et circulaires dans les piliers et sont placés à intervalles réguliers le long d'une colonne ou d'une poutre pour fixer la barre d'armature structurelle et l'empêcher de se déplacer lors de la mise en place du béton. L'utilisation principale des étriers ou des attaches est d'augmenter la capacité de cisaillement du composant en béton armé dans lequel ils sont inclus.

Soudage

L'American Welding Society (AWS) D 1.4 définit les pratiques de soudage des barres d'armature aux États-Unis. Sans considération particulière, la seule barre d'armature prête à souder est de qualité W (faible alliage - A706). Les barres d'armature qui ne sont pas produites selon la spécification ASTM A706 ne conviennent généralement pas au soudage sans calculer «l'équivalent carbone». Les matériaux dont l'équivalent carbone est inférieur à 0,55 peuvent être soudés.

Les barres d'armature ASTM A 616 et ASTM A 617 (maintenant remplacées par la norme combinée A996) sont de l'acier de rail relaminé et de l'acier d'essieu de rail relaminé avec une chimie, une teneur en phosphore et en carbone non contrôlées. Ces matériaux ne sont pas courants.

Les cages à barres d'armature sont normalement attachées ensemble avec du fil, bien que le soudage par points des cages soit la norme en Europe depuis de nombreuses années et devient de plus en plus courant aux États-Unis. Les aciers à haute résistance pour béton précontraint ne peuvent pas être soudés.

Placement des renforts en rouleaux

Le système de renforcement par rouleaux est une méthode remarquablement rapide et économique pour placer une grande quantité de renforcement sur une courte période de temps. Le renfort en rouleau est généralement préparé hors site et facilement déroulé sur site. L'idée du renforcement des rouleaux a été introduite à l'origine par BAM AG sous le nom de BAMTEC Reinforcement Technology. Le placement des armatures de roulement a été appliqué avec succès dans les dalles (ponts, fondations), les fondations de mâts éoliens, les murs, les rampes, etc.

Connexions mécaniques

Aussi appelées « coupleurs mécaniques » ou « épissures mécaniques », les connexions mécaniques sont utilisées pour relier les barres d'armature entre elles. Les coupleurs mécaniques sont un moyen efficace de réduire la congestion des barres d'armature dans les zones fortement renforcées pour la construction en béton coulé sur place. Ces coupleurs sont également utilisés dans la construction en béton préfabriqué au niveau des joints entre les éléments.

Les critères de performance structurelle pour les connexions mécaniques varient selon les pays, les codes et les industries. Comme exigence minimale, les codes spécifient généralement que la connexion de la barre d'armature à l'épissure atteint ou dépasse 125 % de la limite d'élasticité spécifiée de la barre d'armature. Des critères plus stricts nécessitent également le développement de la résistance ultime spécifiée de la barre d'armature. À titre d'exemple, l'ACI 318 spécifie les critères de performance de type 1 (125 % Fy) ou de type 2 (125 % Fy et 100 % Fu).

Barres d'armature avec capuchons de sécurité installés pour éviter les blessures

Pour les structures en béton conçues en tenant compte de la ductilité, il est recommandé que les connexions mécaniques soient également capables de se rompre de manière ductile, généralement connue dans l'industrie de l'acier d'armature sous le nom de " rupture de barre ". A titre d'exemple, Caltrans spécifie un mode de défaillance requis (c'est-à-dire, "rétrécissement de la barre").

Sécurité

Pour éviter les blessures, les extrémités saillantes des barres d'armature en acier sont souvent pliées ou recouvertes de capuchons spéciaux en plastique renforcé d'acier. Ils peuvent fournir une protection contre les égratignures et autres blessures mineures, mais offrent peu ou pas de protection contre l'empalement.

Désignations

Le renforcement est généralement tabulé dans un "programme de renforcement" sur les dessins de construction. Cela élimine l'ambiguïté dans les notations utilisées dans le monde entier. La liste suivante fournit des exemples de notations utilisées dans l'industrie de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction.

Nouvelle-Zélande
La désignation Explication
HD-16-300, T&B, EW Barres d'armature de 16 mm de diamètre à haute résistance (500 MPa) espacées à 300 mm d'entraxe (distance centre à centre) sur les faces supérieure et inférieure et dans chaque sens également (c'est-à-dire longitudinal et transversal).
3-D12 Trois barres d'armature de 12 mm de diamètre à résistance légère (300 MPa)
Étriers R8 @ 225 MAX Étriers à barres lisses de grade D (300 MPa), espacés de 225 mm d'entraxe. Par défaut, dans la pratique néo-zélandaise, tous les étriers sont normalement interprétés comme étant des boucles complètes et fermées. Il s'agit d'une exigence détaillée pour la ductilité du béton dans les zones sismiques ; Si un seul brin d'étrier avec un crochet à chaque extrémité était nécessaire, cela serait généralement à la fois spécifié et illustré.
États-Unis
La désignation Explication
#4 @ 12 OC, T&B, EO Barres d'armature numéro 4 espacées de 12 pouces au centre (distance centre à centre) sur les faces supérieure et inférieure et dans chaque sens également, c'est-à-dire longitudinal et transversal.
(3) #4 Trois barres d'armature numéro 4 (généralement utilisées lorsque la barre d'armature est perpendiculaire au détail)
#3 liens @ 9 OC, (2) par set Barres d'armature numéro 3 utilisées comme étriers, espacées de 9 pouces au centre. Chaque ensemble se compose de deux cravates, qui sont généralement illustrées.
#7 @ 12" EW, EF Barre d'armature numéro 7 espacée de 12 pouces, placée dans chaque direction (dans chaque sens) et sur chaque face.

Réutilisation et recyclage

Travailleurs extrayant des barres d'armature des décombres de démolition

Dans de nombreux pays, après la démolition d'une structure en béton, des ouvriers sont appelés pour enlever les barres d'armature. Ils parcourent le site, extrayant le métal à l'aide de coupe-boulons, de matériel de soudage, de masses et d'autres outils. Le métal est partiellement redressé, regroupé et vendu.

Les barres d'armature, comme presque tous les produits métalliques, peuvent être recyclées en tant que ferraille. Il est généralement combiné avec d'autres produits en acier, fondu et reformé.

Les références

Liens externes