L'usage du béton armé (du béton renforcé par des armatures en acier) est rendu possible par une caractéristique notable : les deux matériaux ont quasiment le même coefficient de dilatation thermique, ce qui signifie que la structure se dilate (ou se contracte) de façon homogène, sans se fragiliser.
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Commentaires préférés (3)
Pas entre le béton et l'acier, c'est vraiment un hasard que ces deux matériaux se lient aussi bien, par contre, ca se dilate et se rétracte quand même, mais ensemble, et pour les grandes structures comme les ponts, il y a des systèmes qui permettent la dilatation et la rétractation, c'est ce sur quoi on roule à chaque extrémité.
coefficients de dilatation :
Béton : 10 x 10-6 °C-1
Acier : 12 x 10-6 °C-1
en Français, ça signifie que sur un km d'un seul tenant, la différence de dilatation entre les deux matériaux est de deux millimètres par 1°C de variation de température
Je ne sais pas (et je ne crois pas) qu'une telle structure existe, on met dans les faits un joint (de 8 à 40 mm selon les conditions climatiques) tout les 25 m...
Dans le béton armé, l'acier et le béton vont s'allonger ou se rétrécir ensemble de la même longueur. Cela est possible grâce à l'élasticité de l'acier.
Pour reprendre l'exemple de la pile de pont de 245 m de hauteur, avec une dilatation due à une augmentation de température de 30° C, l'acier aura tendance à vouloir s'allonger de 88.2 mm, alors que le béton aura tendance à vouloir s'allonger de 73.5 mm. Dans la pratique, la pile de pont va peut-être s'allonger de 75 mm (tout dépend de la proportion acier/béton).
L'acier va donc s'allonger de 13.2 mm de moins que ce qu'il ferait s'il n'était pas intégré à du béton armé. En fait, le béton va exercer une force de compression sur l'acier ... et l'acier va exercer une force de traction sur le béton (action = réaction).
Mais 13.2 mm sur une longueur de 245 m ne représente qu'un allongement de 0.005 %. Etant donné la loi de Hooke et le module l'élasticité de l'acier de 210'000 N/mm², cet allongement de l'acier de 0.005 % correspond à un effort supplémentaire de 11.3 N/mm². La résistance limite de l'acier dépend fortement du type d'acier utilisé, mais, si on se base sur un acier ayant une résistance de 500 N/mm², on se rend compte que les efforts induits par l'élévation de température est très faible par rapport à sa résistance. On ne perd donc pas grand chose.
Si la différence de dilation entre l'acier et le béton était beaucoup plus importante, cela fonctionnerait malgré tout, mais les changements de température entraineraient des efforts plus importants.
Tous les commentaires (20)
Il y a-t-il quand même des techniques ou équipements de compensation de différence de dilatation pour les grands ouvrages ?
Pas entre le béton et l'acier, c'est vraiment un hasard que ces deux matériaux se lient aussi bien, par contre, ca se dilate et se rétracte quand même, mais ensemble, et pour les grandes structures comme les ponts, il y a des systèmes qui permettent la dilatation et la rétractation, c'est ce sur quoi on roule à chaque extrémité.
coefficients de dilatation :
Béton : 10 x 10-6 °C-1
Acier : 12 x 10-6 °C-1
en Français, ça signifie que sur un km d'un seul tenant, la différence de dilatation entre les deux matériaux est de deux millimètres par 1°C de variation de température
Je ne sais pas (et je ne crois pas) qu'une telle structure existe, on met dans les faits un joint (de 8 à 40 mm selon les conditions climatiques) tout les 25 m...
J'en avais deja entendu parler et j'avais demandé si c'etait bel et bien le cas au patron de ma boite lorsque j'etais apprenti(on fabriquait des coffrages pour les maçon). On m'a regardé comme si j'étais un ovni.
Dans ce cas, et c'est une vraie question, comment ont été conçues les piles du viaduc de Millau qui sont en béton armé? La plus haute frise les 300 mètres de haut d'un seul tennant il me semble?
La pile la plus haute ne fait "que" 245 mètres, et pour pour cette œuvre d'art qu'est le viaduc, on a des joints de dilatation qui vont avec ces dimensions disproportionnées...
certains d'entre eux font 1200 mm (1,20 m) d'épaisseur et pèsent pas loin de 80 tonnes (et on les change régulièrement)
en tout état de cause, la différence de dilatation entre l'acier et le béton d'une pile de 245 m serait de l'ordre du 1/2 mm par °C
les conditions climatiques locales, avec un différentiel record de près de 56°C amèneraient les composants de cette pile à bouger relativement de moins de 28 mm, en admettant qu'elle soit d'un seule tenant, et qu'il n'y ait pas eu de contraintes lors des moulages
Les "problèmes" les plus lourds a gérer sont plutôt ceux des tabliers
Je serais très étonné qu'il y ait des joints de dilatation sur la hauteur d'une des piles.
Les joints de dilatation sont utilisés à la jonction entre différents éléments structurels (poutres, poteaux, appuis, ...)
Dans le béton armé, l'acier et le béton vont s'allonger ou se rétrécir ensemble de la même longueur. Cela est possible grâce à l'élasticité de l'acier.
Pour reprendre l'exemple de la pile de pont de 245 m de hauteur, avec une dilatation due à une augmentation de température de 30° C, l'acier aura tendance à vouloir s'allonger de 88.2 mm, alors que le béton aura tendance à vouloir s'allonger de 73.5 mm. Dans la pratique, la pile de pont va peut-être s'allonger de 75 mm (tout dépend de la proportion acier/béton).
L'acier va donc s'allonger de 13.2 mm de moins que ce qu'il ferait s'il n'était pas intégré à du béton armé. En fait, le béton va exercer une force de compression sur l'acier ... et l'acier va exercer une force de traction sur le béton (action = réaction).
Mais 13.2 mm sur une longueur de 245 m ne représente qu'un allongement de 0.005 %. Etant donné la loi de Hooke et le module l'élasticité de l'acier de 210'000 N/mm², cet allongement de l'acier de 0.005 % correspond à un effort supplémentaire de 11.3 N/mm². La résistance limite de l'acier dépend fortement du type d'acier utilisé, mais, si on se base sur un acier ayant une résistance de 500 N/mm², on se rend compte que les efforts induits par l'élévation de température est très faible par rapport à sa résistance. On ne perd donc pas grand chose.
Si la différence de dilation entre l'acier et le béton était beaucoup plus importante, cela fonctionnerait malgré tout, mais les changements de température entraineraient des efforts plus importants.
Ce que tu veux dire, c'est que selon la qualité du béton et de l'acier utilisé dans le béton armé, la différence est suffisamment minime en dilatation pour que les deux se tolèrent? (sans faire fissurer le béton qui a étrangement aussi une élasticité)?
En tout cas merci pour vos explications, mais d'après ce que je viens de lire, le béton et l'acier n'ont pas les mêmes coefficients de dilatation, donc, c'est pas parfait, c'est... calculé.
Petit HS personnel : tu bossais où sans indiscrétion ?
Merci pour vos explications ! Très claires. JMC vraiment MB ce soir !!
On sait gérer la dilatation par la température, mais comment fait on quand l'acier rouille ?
Le béton est perméable à l'eau, donc ca doit bien arriver que l'acier rouille, bien qu'il soit enfermé.
eh bé ça on sait pas le faire effectivement
Quand l'acier rouille dans le béton, il prend du volume et fait éclater le béton, c'est:
www.psi.ch/fr/media/actualites-recherche/structure-de-la-maladie-du-beton-decryptee#:~:text=La%20RAG%20est%20une%20r%C3%A9action,b%C3%A9ton%20dans%20le%20monde%20entier.
C'est la maladie du béton, l'acier rouille, et enfle et fait éclater le béton. et c'est ce qui a fait qu'un pont en italie s'est effondré.
Ma boite était a Montpellier, visiblement loin de ton coin d'apres ce que je vois en cliquant sur ton profil.
Mais bref c'était une belle experience mais malgré tout très ingrate. Ça a bien plus roulé pour moi quand je me suis mis a mon compte et que je me suis rabattu sur l'agencement lorsque c'etait necessaire.
Si je peux me permettre, la source que tu cites ne parle pas des effets de la rouille de l’acier et des dommages que cela cause aux ouvrages. Mais plutôt de cette autre maladie du béton (je cite) “quand les ponts, barrages et autres ouvrages en béton se retrouvent striés de fissures sombres au bout de quelques décennies, c’est que la réaction alcali-granulat (RAG) est à l’œuvre. La RAG est une réaction chimique entre les substances présentes dans le béton et l’humidité qui y pénètre. Appelée aussi maladie du béton dans le langage de tous les jours, voire cancer du béton, cette réaction chimique endommage les ouvrages en béton dans le monde entier”.
Merci pour ce complément quand même
Vivement que l’on revienne à la recette du béton auto réparant inventé par les Romains ;)
Oui, on mets de la chaux vive dans le béton et c'est réglé.
Si un ingénieur Lafarge passe dans le coin : arrêtez les recherches, nous on a trouvé !
Du béton qui se répare tout seul c’est tout sauf intelligent en terme économique ;) surtout pour une entreprise de construction.
Balance! ^^
La chaux fait rouiller l'acier encore plus vite, très mauvaise idée!
A noter que le béton et l'acier sont aussi complémentaires en termes de solidité, le béton résiste très bien à la compression et l'acier très bien à la traction!
Et le ciment a une particularité, c'est qu'il "mange" la rouille, car lorsque l'on met en place l'acier, il est souvent (et c'est même préconisé pour que l'accroche se fasse encore mieux) rouillé