Les armatures du béton armé : cours de Bac pro Bâtiment

Dans le chapitre précédent, tu as vu de quoi un béton est composé. Ici, on ajoute à ce béton une seconde matière : l'acier. Une pièce qui contient les deux s'appelle un ouvrage en béton armé. C'est ce que tu réalises sur chantier quand tu prépares un poteau, une poutre, une dalle ou un voile.

Le référentiel du Bac pro rattache ce travail à la compétence « Réaliser des ouvrages en béton armé ». Elle suppose un coffrage, traditionnel ou industriel, et des armatures fabriquées selon un plan.¹ Autrement dit, tu dois savoir lire ce qu'on te demande, préparer l'acier, le mettre en place, puis laisser le coffrage recevoir le béton.

Le référentiel attend de toi que tu saches expliquer pourquoi on associe l'acier au béton.¹ Retiens l'idée centrale : le béton résiste très bien à la compression mais mal à la traction, environ dix fois moins. L'acier, lui, résiste bien à la traction. On place donc l'acier là où la pièce est tendue, et c'est ce travail en commun qui donne sa solidité à l'ouvrage. On le verra en détail plus loin, en regardant où l'on place l'acier dans une poutre.

Toutes les armatures d'une pièce ne font pas le même travail. Les ressources pédagogiques du Bac pro le disent clairement : les armatures ont des fonctions différentes.² C'est pour cela qu'on ne les place jamais au hasard et qu'on ne remplace pas une armature par une autre sans consulter le plan.

Prenons l'exemple d'une poutre posée sur deux appuis qui porte une charge. Sous l'effet de cette charge, elle fléchit : sa face inférieure s'étire, sa face supérieure se raccourcit. La zone qui s'étire est la zone tendue. C'est donc vers le bas, côté face inférieure, que l'on dispose les armatures principales. Cette position se déduit du raisonnement, et le plan de ferraillage te la donnera toujours.

Une cage de poutre comporte aussi d'autres familles d'armatures. Les armatures transversales (cadres, étriers) entourent les barres longitudinales : elles reprennent l'effort tranchant près des appuis et tiennent la cage. Les armatures de montage, placées en partie haute, servent surtout à fixer les cadres et à donner sa forme à la cage.

Sur chantier comme en atelier, tu ne fabriques jamais une cage de mémoire. La cage d'armature est réalisée selon un plan de ferraillage qui t'est fourni.² Le référentiel parle aussi d'un plan d'armatures, et précise que les armatures doivent lui être conformes.¹

Le référentiel demande aussi de justifier la position des différentes armatures dans une pièce.¹ Justifier, ce n'est pas seulement dire où elles sont : c'est expliquer pourquoi. Pour une poutre sur deux appuis, ta réponse type est la suivante : « les armatures principales sont en partie basse parce que c'est la zone tendue ».²

La fabrication suit une logique simple : on prépare les matériaux, on assemble, on contrôle, puis on met en place. Les ressources pédagogiques décrivent tout le trajet, depuis la constitution de l'armature jusqu'au coulage du béton, en passant par la préparation des matériaux.²

La rigidité n'est pas un détail. Pendant le déplacement de la cage, la mise en place dans le coffrage, puis l'écoulement et le serrage du béton, la cage subit des chocs. Si les ligatures sont trop peu nombreuses ou mal serrées, les barres glissent et ne sont plus à la bonne place. Or c'est leur position qui fait leur efficacité.

Le référentiel distingue plusieurs gestes : réaliser un châssis, mettre en place une armature, et nettoyer, ranger et entretenir son poste.¹ Il mentionne aussi que les armatures et les cales font partie des matériaux et consommables nécessaires.¹ Tu dois donc penser aux cales dès la préparation, pas au dernier moment.

Une armature ne sert à rien si elle peut glisser dans le béton. Les ressources pédagogiques indiquent que les armatures sont efficaces s'il existe une longueur de liaison suffisante entre l'armature et le béton, et elles rattachent cette idée à l'ancrage de l'armature.²

Pour comprendre, imagine un clou enfoncé de quelques millimètres dans une planche : il ressort au moindre effort. Enfoncé sur toute sa longueur, il tient. Pour une armature, c'est le même raisonnement : plus la longueur de contact avec le béton est grande, plus l'armature est retenue. Cette longueur se lit sur le plan ou dans les notes de calcul ; tu ne la raccourcis jamais pour gagner de l'acier ou de la place.

Cette couche de béton joue le rôle d'une protection autour de l'acier. Si l'enrobage est trop faible, l'armature est trop près de l'air extérieur et de l'humidité, ce qui compromet sa durée de vie. C'est pourquoi le plan précise une valeur minimale à respecter.

Sans cales, la cage repose directement sur le fond du coffrage : l'armature touche le coffrage, l'enrobage est nul à cet endroit et l'acier affleure sur la face de la pièce. Avec des cales, la cage est tenue à distance régulière des parois. Les cales font partie des consommables que le référentiel cite avec les armatures.¹

On ne choisit pas un acier d'armature sur son apparence. Les ressources pédagogiques décrivent des essais destructifs qui permettent de connaître le comportement mécanique du béton et de l'acier des armatures.³ Pour le béton, on y trouve l'essai de fendage et l'essai de compression ; pour l'acier, on ajoute un essai de traction sur l'acier qui compose la cage.³

Après le domaine élastique vient une phase plastique, où la barre se déforme de façon permanente. Chez les aciers qui constituent les armatures du béton armé, cette phase plastique avec écrouissage est importante.³ Cela signifie que l'acier ne casse pas brutalement : il se déforme beaucoup avant de rompre, ce qui est une qualité pour un ouvrage. Une pièce qui s'allonge visiblement avertit avant la rupture.

Une fois le béton coulé, l'acier n'est plus visible. Le contrôle se fait donc avant. Un bon réflexe consiste à repasser la liste suivante, plan en main.

Cette rigueur prépare les deux chapitres suivants : le coffrage, qui reçoit ta cage, et la mise en œuvre du béton, qui l'enferme définitivement.