le-comportement-des-structures-de-beton-structural

LE BÉTON STRUCTURAL ET SON COMPORTEMENT.

Reconnu pour sa solidité, le béton a malgré lui certaines faiblesses qui doivent être prises en considération lors de la conception des éléments qu’il compose.

Le béton est un matériau composite formé de trois ingrédients : le ciment Portland, l’eau et les granulats (sable et pierres). Avec l’eau, le ciment Portland s’hydrate pour former une matrice qui lie les granulats ensemble. Le résultat, un matériau ayant une résistance constante dans toutes les directions. Il a une bonne résistance aux efforts de compression, par contre, lorsqu’il est soumis à des efforts de traction, la capacité du béton est moindre et la rupture peut être soudaine.

Afin d’augmenter la résistance (en d’autre mot, la capacité de se déformer avant la rupture) du béton, on utilise des armatures qui sont constituées de barres d’acier, de fibres de verre ou de carbone. Comparativement au béton, elle possède une excellente résistance à la traction.

Armé ou pas, le béton structural en service est souvent (et normalement) fissuré. Parfois non visible, parfois très larges, les fissures peuvent semer l’inquiétude chez les usagers d’un ouvrage (les ponts par example).

PRÉVENIR

Afin de juger de la sévérité des fissures, il est important d’analyser le comportement structural du béton, c’est à dire : la compression, la traction, la flexion et le cisaillement. Il existe des formes de sollicitation moins fréquentes. On pense à la torsion ou à la plastification lors d’un séisme.

Le béton est sollicité en compression quand une poussée est mise en œuvre sur deux faces opposées. L’effort de compression s’effectue dans l’axe longitudinal d’un élément, comme dans le cas d’une colonne, mais peut aussi s’effectuer dans l’axe transversal, pour une semelle de fondation. La résistance en compression constitue la véritable force du béton. L’utilisation d’armature permet de contenir l’éclatement. Les problèmes deviennent donc visibles avant la rupture, ce qui permet d’éviter des catastrophes. Un moyen d’améliorer la résistance à la compression d’un élément, outre remplacer le béton par un mélange à plus haute résistance, est d’en augmenter la surface pour répartir la charge. On concevra donc des éléments plus gros, ou ajouter des éléments.

TRACTION ET FLEXION

La traction constitue habituellement la faiblesse du béton. La capacité en traction du béton ne dépasse guère 10% de sa résistance en compression. L’emploi d’armature est alors nécessaire pour augmenter la capacité en traction. Les efforts de traction sont plus souvent retrouvés dans les éléments fléchis.

La flexion n’est rien d’autre que la fusion de compression et de traction dans une même unité. Le même principe s’applique aux dalles structurales et aux murs de fondation. Le béton est faible en traction, par conséquent, les signes d’un problème sont visibles du côté tendu, où apparaitront des fissures transversales dans le cas d’une poutre, et verticales dans le cas d’un mur de soutènement. Puisqu’il n’est plus possible d’ajouter de l’armature à l’intérieur d’un bloc de béton déjà solide, la mise en place de renforts ancrés mécaniquement est recommandée dans la portion tendue (ce sont des plaques métalliques en carbone ou en acier).

Aussi, un phénomène méconnu du public est le cisaillement. Il peut se manifester par des fissurations non loin des appuis d’une poutre de soutient. Le cisaillement est un élément important à prendre en considération lors de la conception du béton puisque la rupture est souvent soudaine. On n’a qu’à penser au viaduc de la Concorde, qui s’est effondré.

Finalement, le béton à des propriétés qui sont très variables. Il est donc important de prendre le temps de bien identifier les problèmes pour savoir si des travaux sont vraiment nécessaires ou non.