Dessin de ferraillage (plan et coupe) - Enrobage et espacement

1. Le Plan de Ferraillage : Le Langage du Chantier

Un plan de ferraillage est bien plus qu'un simple dessin. C'est une instruction technique qui communique sans ambiguïté la géométrie exacte de la structure et la disposition de chaque barre d'acier. Il doit être complet, précis et respecter des conventions pour être compris par tous les intervenants.

Pour notre semelle, ce plan se compose principalement de deux vues :

• La vue en plan : Une vue de dessus, qui montre la disposition des aciers de la nappe inférieure sur toute la surface de la semelle.
• La vue en coupe (ou de face) : Une coupe verticale qui révèle l'épaisseur de la semelle, la position des aciers en hauteur, l'enrobage, et les aciers en attente pour le poteau.

Avant de pouvoir dessiner, il faut maîtriser quelques règles essentielles, appelées dispositions constructives.

2. Les Règles du Jeu : Dispositions Constructives

Ces règles garantissent la durabilité, la sécurité et la bonne exécution de l'ouvrage en béton armé.

L'Enrobage des Aciers

L'enrobage est la distance entre la surface extérieure du béton et l'armature la plus proche. Pour notre semelle, il s'agit de la couche de béton sous la nappe d'acier inférieure. Son rôle est triple :

1. Protéger les aciers de la corrosion en les isolant de l'humidité et des agents agressifs du sol.
2. Assurer l'adhérence entre l'acier et le béton.
3. Protéger les aciers en cas d'incendie.

Pour les fondations, la valeur minimale de l'enrobage est généralement de 5 cm, valeur que nous avons déjà utilisée pour définir la hauteur utile (d = h - c). Nous conserverons donc c = 5 cm pour notre dessin.

Ancrage des Barres : Droit ou avec Crochet ?

Les barres d'armature doivent être suffisamment longues pour s'ancrer dans le béton et ne pas glisser sous l'effet de la traction. La longueur nécessaire pour cela est appelée longueur de scellement droit (ls). Selon la relation entre ls et les dimensions de la semelle, les extrémités des barres seront droites ou munies de crochets.

La règle pratique pour notre type d'acier (Fe E 500) est : $l_s=50\times \varphi$.
Pour les barres HA 16 que nous avons choisies dans une leçon précédente ($\varphi =16$ mm), cela donne :

La règle de décision est de comparer $l_s$ au quart de la portée de la semelle dans la direction considérée.

• Direction A (longueur 2,37 m) : On compare $l_s$ à $A/4=2,37/4=0,59$ m.
  Comme $l_s=0,80\text{ m}>0,59\text{ m}$, les barres doivent avoir des crochets.
• Direction B (longueur 2,27 m) : On compare $l_s$ à $B/4=2,27/4=0,57$ m.
  Comme $l_s=0,80\text{ m}>0,57\text{ m}$, les barres doivent aussi avoir des crochets.

Conclusion : Toutes nos armatures de semelle se termineront par un crochet.

3. Application : Dessin de Notre Semelle

Rappel de nos données :

• Dimensions semelle : $A=2,37\text{ m}$, $B=2,27\text{ m}$, $h=0,55\text{ m}$
• Dimensions poteau : $a=0,50\text{ m}$, $b=0,40\text{ m}$
• Armatures calculées (supposons que nos calculs précédents ont donné) :
  • Nappe parallèle à B : 12 barres HA 16
  • Nappe parallèle à A : 12 barres HA 16
• Enrobage : $c=5\text{ cm}$

Calcul de l'Espacement

Appliquons cette méthode :

1. Barres parallèles à B (longueur A) : Elles sont réparties sur la largeur A.

   • Largeur disponible pour les barres = $A-2\times c=237\text{ cm}-2\times 5\text{ cm}=227\text{ cm}$.
   • Nombre d'intervalles = $n-1=12-1=11$.
   • Espacement $s_x=\frac{227}{11}\approx 20,6\text{ cm}$. On adopte un espacement de 20.5 cm.

2. Barres parallèles à A (longueur B) : Elles sont réparties sur la largeur B.

   • Largeur disponible pour les barres = $B-2\times c=227\text{ cm}-2\times 5\text{ cm}=217\text{ cm}$.
   • Nombre d'intervalles = $n-1=12-1=11$.
   • Espacement $s_y=\frac{217}{11}\approx 19,7\text{ cm}$. On adopte un espacement de 19.5 cm.

Réalisation des Dessins

En nous inspirant des exemples et des règles vues, voici comment nous représenterions notre semelle.

Vue en plan (Échelle 1/20, soit 1cm pour 0.2m)

1. Dessinez le contour de la semelle (rectangle de 2,37 m x 2,27 m).
2. Dessinez le contour du poteau au centre (0,50 m x 0,40 m).
3. Représentez la nappe inférieure (parallèle à B, direction x) :
   • Dessinez une seule barre type avec ses crochets aux extrémités.
   • Tracez une ligne de répartition sur la largeur A, avec des petites hachures pour symboliser les autres barres.
   • Annotez : 12 HA 16, esp=20.5 cm.
4. Représentez la nappe supérieure (parallèle à A, direction y) de la même manière :
   • Dessinez une barre type avec crochets.
   • Tracez une ligne de répartition sur la largeur B.
   • Annotez : 12 HA 16, esp=19.5 cm.
5. Dessinez les 4 aciers en attente du poteau dans les angles.

Vue en coupe (Échelle 1/20)

1. Dessinez la section de la semelle (hauteur 0,55 m, largeur 2,37 m).
2. Dessinez la base du poteau (largeur 0,50 m) au-dessus.
3. Représentez les barres de la nappe inférieure (parallèles à B) comme des cercles pleins. Indiquez l'enrobage de 5 cm en dessous.
4. Juste au-dessus, représentez la nappe supérieure (barres parallèles à A) avec un trait continu.
5. Dessinez les aciers en attente du poteau qui descendent dans la semelle et se terminent par un crochet (retour d'équerre) posé sur la nappe supérieure d'armatures.

Conclusion

Cette leçon vous a guidé à travers le processus de création d'un dessin de ferraillage, une compétence essentielle pour un ingénieur en génie civil. Nous avons traduit nos calculs de dimensionnement et de ferraillage en un document technique visuel, en respectant les règles fondamentales de l'enrobage, de l'espacement et de l'ancrage.

Points clés à retenir :

• Le dessin de ferraillage est le plan d'exécution de la structure en béton armé. Il doit être clair et suivre des conventions précises.
• Les dispositions constructives (enrobage, espacement, ancrage) sont des règles non négociables qui garantissent la qualité et la durabilité de l'ouvrage.
• Pour notre semelle, nous avons établi que toutes les barres d'armature devaient se terminer par des crochets.
• Le calcul de l'espacement se fait en divisant la largeur disponible (dimension de la semelle moins les enrobages) par le nombre d'intervalles.

Dans la prochaine et dernière leçon de ce module, nous aborderons la question 3 de la Partie A : "Déterminer le poids des armatures des deux nappes". Cela nous permettra de finaliser le "métré", c'est-à-dire l'estimation des quantités de matériaux nécessaires pour la construction.