L’ARMATURE DU BÉTON – De la conception à la mise en œuvre

Avant-propos

En faisant confiance aux certifications de l’AFCAB, le maître d’ouvrage et le maître d’œuvre sont assurés que l’armature posée en coffrage remplit les conditions de validité du dimensionnement de l’ouvrage. L’AFCAB ne se préoccupe pas seulement de la conformité des aciers pour béton armé sortis d’usine. Elle se préoccupe également des transformations qu’ils subissent pour en faire des armatures coupées, façonnées, assemblées, des accessoires comme les manchons de raccordement ou les boîtes d’attente, et de la pose en coffrage. Il est évident qu’un acier « brûlé » au soudage, un manchon incapable de transmettre les efforts prévus pour un filant, une boîte d’attente inappropriée ou la pose incorrecte d’armatures peuvent mettre gravement en péril la solidité structurelle d’un ouvrage.

L’AFCAB, de par ses activités de certification et de par son fonctionnement collégial (les professionnels, les utilisateurs et les experts de l’armature y sont représentés), connaît les risques que fait encourir une armature non conforme. Elle connaît les bonnes pratiques, mais également les possibilités d’amélioration dans ce domaine. En tant qu’organisme certificateur, son rôle n’est pas d’imposer ce qu’il « faut faire ». Son rôle est de contrôler des résultats par référence à des spécifications pré établies. En aucun cas, elle ne propose ni n’impose des moyens à mettre en œuvre pour y parvenir. Imposer des moyens pourrait être plus simple pour elle, mais présenterait de graves inconvénients :

• elle pourrait difficilement demander des explications relatives à des résultats non conformes, obtenus en raison de moyens qu’elle a imposés ;
• des incidences économiques inutiles pourraient être induites ;
• le progrès des producteurs se trouverait entravé à chaque fois que de nouvelles techniques apparaissent.

L’AFCAB souhaite évidemment le progrès de l’armature, et pas seulement le progrès de sa qualité. De par son activité, de par sa constitution, elle a conscience de détenir un certain nombre de clés de ce progrès. Elle est consciente qu’il est entravé par le défaut de connaissance mutuelle des métiers des différents partenaires impliqués dans le cycle de fabrication et de pose des armatures. En particulier, on oublie trop souvent que l’armature n’est pas seulement un produit qui se dessine ou qui se paie, c’est également un produit qui se fabrique et qui se pose, avec les impératifs que cela entraîne.

C’est pourquoi, lorsque Jean DITRICHSTEIN, qui possède la double expérience de professionnel de l’armature et d’ingénieur de contrôle technique de la construction, a eu l’idée de rédiger ce guide technique, l’AFCAB a souhaité apporter son appui le plus déterminé à sa rédaction et sa publication.

Cette nouvelle version a plus que jamais l’ambition de participer au progrès global de l’armature, en décrivant son cycle de fabrication et de pose, les contraintes et les opportunités d’amélioration qui en découlent. Nous avons constaté à de nombreuses reprises que la qualité progresse lorsque les points de vue, les contraintes et les intérêts de chacune des parties concernées sont confrontés, et que des solutions prenant en compte au mieux tous ces aspects sont adoptées.

Depuis la première version, parue il y a déjà 6 ans, le contexte normatif et réglementaire a beaucoup évolué. Les Eurocodes ont été adoptés et publiés. Pour ce qui nous concerne, il s’agit des normes Eurocodes 2 relatives au béton et des normes Eurocodes 8 relatives à la construction parasismique. En 2010, la réglementation française les a rendus applicables. De façon complémentaire, des normes européennes ont été publiées : la norme NF EN 13670 concernant l’exécution des travaux de béton armé et les normes NF EN ISO 17660-1 et -2 concernant le soudage des armatures du béton. La révision de la norme NF EN 10080 concernant les aciers pour béton armé est en cours. En France, la norme NF EN 13670 et son Annexe Nationale doivent être complétées par le NF DTU 21 révisé pour son application en bâtiment courant et par le Fascicule 65 révisé pour son application dans les marchés publics de génie civil. Les certifications AFCAB ont été adaptées pour prendre en compte les normes NF EN ISO17660-1 et -2. De nouvelles normes nationales NF A 35-080-1 et -2 concernant les aciers pour béton armé ont été éditées par référence à l’actuelle norme européenne NF EN 10080, dans l’attente de la révision de cette dernière. De plus, les boîtes d’attente s’utilisent maintenant dans des applications critiques, notamment avec des prédalles suspendues. Des règles professionnelles ont été rédigées à ce sujet, et une première certification a été attribuée par l’AFCAB.

Cette nouvelle version prend en compte toutes ces évolutions.

CIMBETON s’associe pleinement à cette logique de progrès visant à améliorer la qualité du béton armé et la pérennité des bâtiments et des ouvrages de génie civil.

En mettant en commun leur expérience et leur savoir-faire, l’AFCAB et CIMBÉTON proposent des solutions constructives aux performances optimisées pour des ouvrages durables.

1.1 Vocabulaire

Le domaine des armatures pour le béton possède un vocabulaire particulier. Il s’agit souvent de termes techniques mais aussi parfois de mots courants qui sont utilisés dans un sens particulier. D’une façon générale leur sens sera explicité si nécessaire dans le courant du texte, mais quelques-uns d’entre eux doivent être définis dès maintenant pour une bonne compréhension de la suite.

1.1.1 – Aciers

La norme européenne NF EN 10080 « Aciers pour l’armature du béton – Aciers soudables pour béton armé – Généralités » donne la définition de ce terme: « Acier pour béton armé: produit en acier de section circulaire ou pratiquement circulaire qui est adapté pour l’armature du béton ».

Cette définition convient bien pour les barres, couronnes et produits déroulés, mais cette norme traite également des treillis soudés qui sont donc considérés comme des « aciers », ce qui est cohérent avec la norme NF A 35-027 et les règles de certification de l’AFCAB. Elle traite aussi des treillis raidisseurs. En revanche, la plupart des anciennes normes françaises relatives aux barres, couronnes, produits déroulés et treillis soudés les désignaient par « armatures ».

Le terme « treillis soudé » est réservé aux produits conformes à la norme NF A 35-080 – partie 2. Les assemblages plans de barres ou fils relevant de la norme NF A 35-027 sont désignés par « panneaux soudés » ou « panneaux préassemblés ». La norme NF A 35-080- partie 2 comporte certaines spécifications qui n’existent pas dans la norme NF A 35-027. Par exemple, la résistance au cisaillement des assemblages soudés est spécifiée, ce qui autorise leur prise en compte dans les ancrages et les recouvrements. Le régime de contrôle qualité prévu par ces normes est aussi différent.

1.1.2 – Armatures

Le terme armature désigne les produits obtenus à partir des aciers définis ci-dessus par des opérations de dressage (pour les couronnes uniquement), coupe, façonnage et assemblage.

C’est la terminologie adoptée par les normes européennes. C’est également celle de la norme NF A 35-027, et des règles de certification de l’AFCAB. Auparavant, ces produits étaient désignés par « armatures industrielles ». Cette modification a permis de répondre à un objectif de clarification en particulier dans le domaine des certifications AFCAB. En effet, cet organisme certifie d’une part les aciers et d’autre part les armatures. Pour que des armatures soient certifiées, il faut qu’elles soient constituées d’aciers certifiés, mais cette condition nécessaire n’est pas suffisante.

Il faut, de plus, que les opérations de dressage, coupe, façonnage et assemblage soient couvertes par la certification NF AFCAB armatures.

1.1.3 – Armaturier

Un armaturier est un professionnel dont le métier consiste à fabriquer des armatures et parfois à les poser en coffrage. Ce terme est maintenant couramment utilisé dans le BTP et il a été adopté par la commission du dictionnaire de l’Académie française, le 25 septembre 2003.

1.2 Objectif

Il existe de nombreux livres consacrés au béton armé, mais la majorité d’entre eux traite du calcul des structures et n’envisage l’armature que sous cet angle.

L’aspect technologique n’est abordé que dans quelques « cours » dont l’objectif est en général de rappeler et expliciter les textes réglementaires.

Longtemps, la fabrication des armatures n’a été qu’une (petite) partie du travail des maçons. C’est peut-être pourquoi la profession des armaturiers est encore mal connue de leurs partenaires professionnels. Beaucoup d’ingénieurs et de projeteurs de bureaux d’études n’ont jamais visité d’atelier de production d’armatures et ont une idée très floue des moyens qu’on y utilise. Souvent ils n’ont pas d’expérience du chantier et en particulier de la mise en coffrage des armatures.

Introduction

Pourtant, le travail rudimentaire du « plieur de barres » a considérablement évolué.

La fabrication est précédée d’une phase de préparation dont l’objet principal est d’élaborer les documents de production à partir des plans des bureaux d’études.

Ce travail peut aussi donner lieu à une analyse des plans qui permettra :

• de s’assurer que les armatures figurant sur les plans sont conformes ;
• qu’elles sont définies sans ambiguïté;
• qu’elles sont réalisables et que leur pose en coffrage ne présentera pas de diffi- cultés insurmontables ;
• de proposer éventuellement les modifications nécessaires ou souhaitables qui devront, avant toute mise en œuvre, être validées par le bureau d’études.

Cette prestation n’est pas due contractuellement par les armaturiers car les marchés qui leur sont sous traités par les entreprises de gros œuvre ne comprennent théoriquement qu’un travail d’exécution: fabrication et (ou) pose en coffrage des armatures. Cependant, son impact sur l’amélioration de la qualité est incontestable et parfois considérable. C’est pourquoi elle fait partie des obligations imposées par l’AFCAB dans ses Règles de certification NF-Armatures.

Dans cette démarche, les armaturiers rencontrent des difficultés qui ont leur origine dans la conception même de l’armature. Il s’agit parfois d’erreurs manifestes, mais souvent, on constate que seule la connaissance approfondie des modes de fabrication et de mise en œuvre aurait permis de choisir les dispositions satisfaisant aux exigences des normes dans les meilleures conditions de qualité et de coût.

Il est bien compréhensible que l’aspect « calcul » constitue la préoccupation dominante. Cependant l’armature n’est pas seulement une section à calculer et une forme à dessiner. C’est aussi un produit à fabriquer et à poser dans un coffrage.

Lorsque la section des armatures a été déterminée d’autres choix restent à faire, tels que les diamètres des barres, les espacements des armatures, la forme des ancrages, etc. Le plus souvent les normes fixent sur ces points des limites ou des conditions à respecter, mais laissent au concepteur de la structure de grandes marges de liberté. C’est à ce stade de l’étude que devraient être pris en compte les critères liés à la fabrication et à la mise en œuvre.

Depuis quelques décennies de nouveaux partenaires encore plus éloignés des armaturiers interviennent de plus en plus. Il s’agit des informaticiens qui conçoivent les logiciels de dessins d’armatures. Cette tâche ne peut être correctement assurée que si elle intègre les impératifs de fabrication et de pose des armatures. Les utilisateurs de ces logiciels sont aussi parfois informaticiens de formation. Ils ont remplacé les projeteurs dont ils ne possèdent pas toujours l’expérience pratique. L’informatisation tend aussi à éliminer l’usage du papier au profit de celui de l’écran.

Cet outil présente des avantages incontestables, mais il ne permet sans doute pas la même qualité de réflexion que l’examen simultané d’un plan d’ensemble de coffrage et d’un plan de détails.

L’objectif de ce guide technique est donc de mettre l’accent sur tout ce qui peut contribuer à améliorer la qualité finale et à diminuer les coûts de production de l’armature mise en place dans l’ouvrage. Pour cela, il sera souvent nécessaire de présenter des « exemples » de dispositions à éviter. Bien entendu, des solutions alternatives mieux adaptées seront alors proposées. Leur mise en œuvre implique un travail en commun des bureaux d’études et des armaturiers.

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Au sommaire

1- Introduction 9

1.1 Vocabulaire 10
1.1.1 – Aciers 10
1.1.2 – Armatures 11
1.1.3 – Armaturier 11
1.2 Objectif 11
1.3 Cheminement 13

2- Production des aciers pour béton 15

3- Fabrication et pose en coffrage des armatures 21

3.1 Armatures sur plans 22
3.1.1 – Définition 22
3.1.2 – Cycle de production 22
3.1.2.1 – Préparationde la fabrication – analyse des plans 24
3.1.2.2 – Dressage 26
3.1.2.3 – Coupe 27
3.1.2.4 – Façonnage 27
3.1.2.5 – Assemblage 28
3.2 Armatures sur catalogue 31
3.2.1 – Définition 31
3.2.2 – Cycle de production 31
3.2.2.1 – Préparation de la fabrication 31
3.2.2.2 – Fabrication des armatures sur catalogue 31
3.3 Armatures spéciales 34
3.3.1 – Définition 34
3.3.2 – Dispositifs de raboutage et d’ancrage (DRAAB) 34
3.3.3 – Boîtes d’attentes 35
3.3.4 – Goujons de dilatation 36
3.3.5 – Rupteurs thermiques 37
3.4 Armatures en acier inoxydable 37
3.5 Pose en coffrage 38

4- Pour une armature conforme 39

4.1 Contexte normatif 40
4.1.1 – Aciers 41
4.1.2 – Armatures 43
4.1.2.1 – Normes Eurocodes 43
4.1.2.2 – Autres textes relatifs aux armatures 44
4.2 Caractéristiques certifiées des aciers 45
4.2.1 – Soudabilité et composition chimique 45
4.2.2 – Caractéristiques mécaniques en traction 46
4.2.3 – Diamètres, sections, masses linéiques et tolérances 48
4.2.4 – Adhérence et géométrie de la surface 49
4.2.5 – Non fragilité (aptitude au pliage) 50
4.2.6 – Dimensions et résistance au cisaillement des assemblages soudés des treillis soudés et des treillis raidisseurs 50
4.2.7 – Résistance à la fatigue 50
4.2.8 – Aptitude au redressage après pliage 50
4.2.9 – Marquage 51
4.3 Conformité des armatures 51
4.3.1 – Dressage 51
4.3.2 – Coupe 52
4.3.3 – Façonnage 52
4.3.3.1 – Diamètres de cintrage 52
4.3.3.2 – Redressage des armatures pliées 55
4.3.3.3 – Longueur des parties droites. 55
4.3.3.4 – Ancrages des cadres et étriers 55
4.3.3.5 – Cadres de confinement des constructions devant résister aux séismes et relevant de la norme NF EN 1998-1 57
4.3.3.6 – Tracé général des armatures d’effort tranchant selon la norme NF EN 1992-1-1 58
4.3.3.7 – Tracé des armatures transversales des poteaux selon la norme NF EN 1992-1-1 59
4.3.3.8 – Tracé des armatures transversales de torsion selon la norme NF EN 1992-1-1 59
4.3.3.9 – Armatures façonnées proches des parements Poussée au vide 59
4.3.3.10 – Conditions générales de façonnage 61
4.3.3.11 – Tolérances de façonnage 62
4.3.4 – Assemblage 64
4.3.4.1 – Rigidité 64
4.3.4.2 – Assemblage par soudure 64
4.3.4.3 – Tolérances dimensionnelles sur les armatures assemblées 65
4.3.5 – Pose en coffrage et position finale des armatures 66
4.3.5.1 – Enrobage 66
4.3.5.2 – Maîtrise de la fissuration 69
4.3.5.3 – Position des armatures non concernées par l’enrobage 69
4.3.5.4 – Possibilité de bétonnage correct 69
4.3.6 – Boîtes d’attentes 71
4.3.7 – Armatures manchonnées 74
4.3.8 – Goujons de dilatation 75
4.3.9 – Rupteurs thermiques 75
4.3.10 – Adaptations et modifications 75
4.4 Certifications gérées par l’AFCAB 76
4.4.1 – Certification NF – Aciers pour béton armé 76
4.4.2 – Certification NF – Armatures 77
4.4.3 – Certification AFCAB – Dispositifs de raboutage ou d’ancrage des armatures du béton 78
4.4.4 – Certification AFCAB – Boîtes d’attentes pour béton armé. 78
4.4.5 – Certification AFCAB – Pose des armatures du béton 79

5- Pour une armature parfaitement définie 81

5.1 Cartouche de plan d’armatures 84
5.2 Repères et nombre d’armatures 84
5.3 Dimensions et angles de façonnage des armatures 85
5.3.1 – Cas particulier des ancrages 85
5.3.2 – Armatures « variables » 87
5.4 Choix des mandrins de façonnage 88
5.5 Fermetures des cadres 89
5.6 Positions relatives des barres entre elles 90
5.6.1 – Lits de barres superposés 90
5.6.2 – Barres d’ancrages façonnées contiguës 90
5.6.3 – Barres « flottantes » 90
5.7 Enrobage 91
5.8 Réservations 91
5.9 Armatures de formes « spéciales » 91
5.10 Produits sur catalogue 92

6- Pour une armature plus simple, ou tout au moins réalisable 93

6.1 Fermeture des cadres 95
6.2 Choix de la forme des armatures transversales des poutres 99
6.3 Ancrages par crosses sur plusieurs lits 101
6.4 Jonction entre chaînages de murs perpendiculaires 103
6.5 Appui intermédiaire de poutre sur poteau 104
6.6 Appui intermédiaire d’une poutre sur une autre poutre 105
6.7 Poutre s’appuyant sur deux poutres porteuses 106
6.8 Cas des ferraillages conformes à l’Eurocode 8 107

7- Pour une optimisation globale de l’armature 109

7.1 Études d’optimisation globale 110
7.2 Importance de la conception du ferraillage 111
7.3 Évolutions depuis les origines du béton armé 111
7.4 Comparaison des habitudes de divers pays 112
7.4.1 – Diamètres des aciers utilisés 112
7.4.2 – Utilisation des étriers 113
7.4.3 – Fermetures des cadres 113
7.5 Choix des espacements des armatures transversales 114
7.6 Nombre de repères différents 114
7.7 Diamètres des mandrins de façonnage 115
7.8 Exemple 115

8- Conclusion 119

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