Les armatures sont des barres d’acier à haute adhérence, façonnées, assemblées en cage d’armature, et qui rentrent dans la constitution du béton armé.

L'ACIER

Les armatures sont en acier.
L’acier est un alliage de fer et de carbone. Cet alliage possède une bonne résistance mécanique en traction et en compression. Le fer apporte une base de résistance importante et de la ductilité. Cela permet au matériau de se déformer notablement sans se rompre. C’est une propriété intéressante car cela permet de transformer la forme du matériau aisément. Cela lui donne aussi de bonnes capacités pour résister aux chocs en les encaissant. Le carbone accroît de façon considérable la résistance de l’acier. Mais c’est un matériau fragile c'est à dire cassant. La nuance de l’acier est donc le résultat d’un compromis entre la résistance et la ductilité. La déformation des éléments en béton armée étant toutefois limitée, l’alliage est riche en carbone pour privilégier la résistance mécanique. Cela signifie qu’il faut prendre des précautions pour mettre en forme les armatures. La résistance mécanique courante des armatures vaut 500 MPa en compression comme en traction.

L'eau est le point faible de l'acier. En effet l'acier s'oxyde et perd progressivement ses propriétés mécaniques. C'est un paramètre à prendre en compte dans la conception des éléments en béton armé.

LA FORME DES ACIERS D'ARMATURE

Les aciers d’armature se présentent sous forme de barres dont les bords sont striés. Ces stries contribuent à empêcher le glissement de l’acier dans le béton.
Les plus petits diamètres peuvent être fournis en rouleau, comme sous forme de barres droites de 6 ou 12m de longueur. Les autres diamètres sont fournis sous forme de barre droite de 6 à 12m de longueur. Pour faciliter le ferraillage des surfaces, ces barres peuvent être fournies soudées en forme de mailles rectangulaires. Ces armatures sont appelées treillis soudé.

DESIGNATION

La barre d’acier désigne le matériau brut c’est à dire sans façonnage. L’armature désigne la barre d’acier façonnée. Les armatures assemblées forment la cage d’armature. Cet assemblage peut se faire par soudure comme par des ligatures de fil de fer.
Les barres d’acier et les armatures sont désignées de diverses façons selon le type d’information que l’on veut communiquer.
- Il est possible de préciser la nuance de l’acier. Les barres et les armatures sont désignées par les lettres Fe suivies de la résistance de l’acier. Fe500 indique qu’il s’agit d’un acier qui résiste en compression comme en traction à 500Mpa.

-Lorsque l’on veut les désigner en précisant le diamètre, on mentionne la lettre f (fi) suivie du diamètre de l’armature. Un f6 désigne une barre ou une armature de 6mm de diamètre.

- Il est possible de préciser le caractère de haute adhérence. La barre ou l’armature sont désignées par les lettres H.A. pour indiquer la Haute Adhérence suivie du diamètre en mm. Une barre H.A.10 désigne une barre d’acier à haute adhérence d’un diamètre de 10mm.

- Les désignations peuvent être rapprochées. Ainsi un H.A.12 Fe500, désigne une barre d’acier à haute adhérence de 12mm de diamètre d’une résistance de 500Mpa.

LA FORME DES ARMATURES

Il est possible de donner à une armature n’importe quelle forme. Mais la fonction des armatures et la normalisation réduisent considérablement les choix de forme au point de pouvoir les résumer par ces formes préférentielles:

FONCTIONS DES ARMATURES

Les armatures rentrent dans la composition du béton armé. Le béton armé est un matériau composé de béton et d’acier : c’est un matériau composite. Cette composition vise à obtenir un matériau idéal. En terme de comportement mécanique, un matériau idéal Désigne un matériau qui résiste aux efforts qu’il subit et dont la souplesse lui permet de se déformer sans rompre. Dans ce sens le béton et l’acier se complètent. En effet globalement, le béton possède des caractéristiques intéressantes pour la construction.

Le béton possède une bonne résistance à la compression, mais résiste très peu aux efforts de tractions. L’acier résiste aussi bien à la traction qu’à la compression. L’acier complète ainsi le béton en apportant la résistance à la traction. Parfois, l’acier peut aussi compléter la résistance du béton à la compression lorsque celle-ci s’avère insuffisante par rapport aux forces qu’il doit reprendre.
 Le béton est un matériau fragile. Il est 15 fois plus souple que l'acier mais rompt sous de très faibles déformations. L’acier d ’armature, est rigide mais accèpte mieux les déformations que subissent les structures. La présence d ’acier permet de rendre le matériau béton armé ductile, c'est à dire d'accepter de grandes déformations avant de rompre.

Les armatures sont assemblées sous forme de cage d’armatures. Cette structure ne tient que si les armatures se maintiennent entre elles. Les armatures ont aussi un rôle constructif en permettant de se tenir entre elles.

Les armatures ont donc principalement trois fonctions: elles ont un rôle de résistance en résistant aux efforts de traction dans les pièces en béton armé, elles font du béton un matériau ductile et elles ont un rôle constructif dans la cage d’armature.

ANALYSE D'UNE CAGE D'ARMATURE: CLASSIFICATION DES ARMATURES

Une cage d’armature est un assemblage d’armatures pour former un élément en béton armé.

Pour que l’acier remplisse sa fonction de résistance, les armatures doivent se répartir dans toutes les zones de la pièce ou leur résistance est nécessaire. Pour assouplir le béton en tout point, l’acier doit également se répartir sur toute la pièce. Enfin pour assurer le rôle constructif l’acier doit être présent à chaque intersection ou changement de direction d’armature. Les armatures sont présentent dans tout l’élément en béton armé. Une pièce en béton armé peu être décomposée selon trois directions : La direction transversale, selon la largeur de la pièce, la direction longitudinale selon la longueur de la pièce et enfin la direction verticale selon la hauteur de la pièce de la pièce. Les armatures se répartissent dans toute la pièce en béton armé selon ces trois directions.

CLASSIFICATION, POSITION ET REPARTISSION DES ARMATURES
Cette direction longitudinale et cette direction transversale de la pièce en béton définissent les deux classes d'armature: les armatures longitudinales et les armatures transversales.
Les armatures longitudinales couvrent toute la longueur de la pièce en béton armé. Elles répondent à une fonction de résistance mécanique. Elles ont également un rôle constructif en maintenant les armatures transversales. Elles se répartissent dans la direction transversale pour homogénéiser les propriétés du béton armé et selon la hauteur.
Las armatures transversales encadrent la pièce en béton armé selon la face transversale. Elles se répartissent dans la direction transversale pour homogénéiser les propriétés du béton armé. Cette répartition se fait au moyen d’étriers et d’épingles selon l’importance des forces à équilibrer. Elles se répartissent selon la direction longitudinale selon des espacements définis par le calcul pour répondre à une fonction de résistance.
La souplesse suffisante du béton armé est vérifiée forfaitairement avec une répartition des armatures ne dépassant pas environ 20cm pour les ouvrages courant.

DISTANCE D’ENROBAGE
Les armatures doivent néanmoins être éloignées des bords extérieurs de l’élément en béton armé. En effet l’acier est rongé par l’humidité ou par des éléments dit agressifs comme le sel marin ou tout autre élément avec lequel il réagit chimiquement. Pour cela il doit être en recul dans la pièce en béton armé d’une distance appelé enrobage. L’enrobage enrobe donc les armatures pour les protéger des éléments agressifs. Cette distance d’enrobage est fonction varie selon les éléments environnant l’élément en béton armé. Un élément destiné à être à l’intérieur d’un ouvrage dans un environnement sec et sans agents agressifs est protégé par 1 cm d’enrobage. Un élément situé à l’extérieur d’un ouvrage, qui est en contact avec la pluie ou dans un environnement humide (piscine par exemple) mais sans d’autres agents agressifs a un enrobage de 3 cm. Enfin un élément en béton armé situé dans un environnement très agressif (bord de mer, par exemple) a un enrobage de 5 cm.