Source: https://www.infociments.fr/betons/determination-et-optimisation-de-lenrobage-des-armatures
Timestamp: 2020-04-09 07:35:29+00:00

Document:
Détermination et optimisation de l'enrobage des armatures | Infociments
Incidence de la qualité de l'enrobage
Enrobage minimal selon l'Eurocode 2
Processus de détermination de l'enrobage nominal suivant l’EUROCODE 2
Classes d'abrasion
L’enrobage des armatures et les caractéristiques du béton d’enrobage sont les paramètres fondamentaux permettant de maîtriser la pérennité des ouvrages aux phénomènes de corrosion et donc leur durée d’utilisation. Ainsi il est possible de placer les armatures hors d’atteinte des agents agressifs en les protégeant par une épaisseur suffisante d’un béton compact, ayant fait l'objet d'une cure appropriée.
Dans des conditions normales, les armatures enrobées d’un béton compact et non fissuré sont naturellement protégées des risques de corrosion par un phénomène de passivation qui résulte de la création, à la surface du métal, d’une pellicule protectrice de ferrite Fe2 O3 CaO (dite de passivation). Cette pellicule est formée par l’action de la chaux libérée par les silicates de calcium sur l’oxyde de fer.
NOTA : L'enrobage et la compacité ont un impact immédiat sur la période de propagation qui précède l'initiation et le développement de la corrosion des armatures. A titre d'exemple, il est couramment reconnu que l'augmentation de l'enrobage minimal d'une valeur de 10 mm permet d'augmenter la durée de service de l'ouvrage pour passer de 50 ans à 100 ans.
NOTA : Des précisions complémentaires pour la détermination de l’enrobage pour les structures en béton conçues avec l’Eurocode 2 sont données dans le Guide Technique LCPC « Note Technique sur les dispositions relatives à l’enrobage pour l’application en France ».
C'est l'enrobage nominal qui est précisé sur les plans d'exécution de l'ouvrage. Il constitue la référence pour la fabrication et pour la pose des armatures.
Les recommandations de l’EUROCODE 2 (norme NF EN 1992-1-1) en matière d’enrobage des bétons de structures sont novatrices. Elles résultent d’un retour d’expérience sur la durabilité des ouvrages construits depuis plusieurs décennies et sur les recherches récentes en matière de protection des armatures vis-à-vis des risques de corrosion. Elles visent, en conformité avec la norme
NF EN 206/CN, à optimiser de manière pertinente la durabilité des ouvrages.
En effet la détermination de la valeur de l’enrobage doit prendre en compte de façon extrêmement détaillée :
la durée de service attendue (ou durée d'utilisation du projet) ;
le type de système de contrôle qualité mise en œuvre pour assurer la régularité des performances du béton et la maîtrise du positionnement des armatures ;
le type d’armatures (précontraintes ou non) et leur nature (acier au carbone, acier inoxydable) et d'éventuelles protections complémentaires contre la corrosion.
s’il existe un système de contrôle de la qualité
si l’on utilise des armatures inox.
L’EUROCODE 2 permet aussi de dimensionner l’ouvrage pour une durée de service supérieure en augmentant la valeur de l’enrobage.
L’enrobage minimal est défini dans la norme NF EN 1992-1-1, section 4 « Durabilité et enrobage des armatures » (article 4.4.1). Il doit satisfaire en particulier aux exigences de transmissions des forces d’adhérences et assurer une protection des aciers contre la corrosion.
Cmin = max [Cmin,b ; Cmin,dur + ∆Cdur,y - ∆Cdurst – Cdur,add ; 10 mm]
Avec Cmin,b : enrobage minimal vis-à-vis des exigences d’adhérence (béton/armature). La valeur de Cmin,b est rarement dimensionnante pour la détermination de Cmin.
Cmin,dur tient compte de la classe d’exposition et de la classe structurale (qui dépend de la durée d’utilisation du projet).
∆Cdur,y : marge de sécurité (valeur recommandée 0) ;
∆Cdur,st : réduction de l’enrobage minimal dans le cas d’utilisation, par exemple, d’acier inoxydable ;
Un béton peut être soumis à plusieurs classes d'exposition concomitantes qui traduisent avec précision l'ensemble des actions environnementales. Les classes d'exposition de chaque partie d'ouvrage sont une donnée de base du projet. Elles sont imposées par les conditions d'environnement du projet. Elles sont définies dans le tableau 4.1 de l'article 4.2 de l'Eurocode 2 (norme NF EN 1992-1-1) en conformité avec la norme NF EN 206/CN
L’Annexe Nationale de l'EUROCODE 0 (NF EN 1990 – Base de calcul des structures) définit 6 classes structurales (S1 à S6).
A chaque classe est associée une durée (durée d'utilisation de projet) : durée pendant laquelle une structure est censée pouvoir être utilisée en faisant l'objet de la maintenance escomptée mais sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des réparations majeures.
Les bâtiments et les ouvrages de génie civil courants correspondent à la classe structurale S4. Ils sont dimensionnés pour une durée d'utilisation de projet de 50 ans. Les ponts, à la classe structurale S6. Ils sont dimensionnés pour une durée d'utilisation de projet de 100 ans.
Ces durées supposent la mise en œuvre de bétons conformes aux tableaux N.A.F de la norme NF EN 206/CN
Les documents particuliers du marché peuvent spécifier des durées d'utilisation de projet différentes.
Les modifications possibles de la classe structurale, en fonction de choix particuliers pour le projet (durée d'utilisation de projet, classe de résistance du béton, nature du ciment, compacité du béton d'enrobage), engageant le maître d’œuvre, sont données dans le tableau 4.3 N (F). à l'article 4.4.1.2 (5) de l'Annexe Nationale de la norme NF EN 1992-1-1.
Ces modulations de la classe structurale, pour déterminer l'enrobage minimal Cmin,dur sont synthétisées dans le tableau N°1 ci-dessous (Extraits du tableau 4.3 N (F)).
L’amélioration de la qualité du béton se traduit en particulier par une minoration de la classe structurale de 1 ou de 2.
Tableau n°1 : modulation de la classe structurale recommandée
(*) L’obtention d’une bonne compacité de la zone d’enrobage concerne par exemple :
la face coffrée des éléments plans (assimilables à des dalles, éventuellement nervurées), coulés horizontalement sur des coffrages industriels,
les éléments préfabriqués industriellement : éléments extrudés, ou faces coffrées des éléments coulés dans des coffrages métalliques,
la sous face des dalles de pont, éventuellement nervurées, sous réserve de l’accessibilité du fond de coffrage aux dispositifs de vibration.
Nota : si un béton d’une partie d’ouvrage est concerné par plusieurs classes d’exposition, on considère l’exigence la plus sévère et donc l’enrobage le plus important.
Étape 3 : Détermination de l'enrobage minimal vis-à-vis de la durabilité Cmin,dur
Les valeurs de Cmin,dur (en mm) requis vis-à-vis de la durabilité sont données en fonction de la classe d’exposition et de la classe structurale dans le tableau 4.4 N pour les armatures de béton armé et dans le tableau 4.5NF pour les armatures de précontrainte à l'article 4.4.1.2 (5) de la norme NF EN 1992-1-1
(*) XD1 : si le béton est formulé avec un entraîneur d’air.
(**) XD3 : pour les éléments très exposés (pour les ponts : corniches, longrines d'ancrage des dispositifs de retenue, solins des joints de dilatation).
Étape 4 : Prise en compte du type d'armature
L’Annexe Nationale de la norme NF EN 1992-1-1 dans l'article 4.4.1.2 (7) précise les cas pour lesquels l’enrobage Cmin,dur peut être réduit, d’une valeur ∆ Cdur.st ou ∆ Cdur.add. Ce choix engage le maître d'oeuvre. La valeur est fixée par les documents particuliers du marché.
Utilisation d’armatures en acier résistant à la corrosion : Armature INOX
"Sur justification spéciale et à condition d’utiliser des aciers dont la résistance à la corrosion est éprouvée (certains aciers inox par exemple), pour la durée d’utilisation et dans les conditions d’exposition du projet, les documents particuliers du marché pourront fixer la valeur de ∆ Cdur.st. En outre, le choix des matériaux, des paramètres de mise en œuvre et de maintenance doivent faire l’objet d’une étude particulière. De même, l’utilisation de tels aciers ne peut s’effectuer que si les caractéristiques propres de ces aciers (notamment soudabilité, adhérence, dilatation thermique, compatibilité des aciers de nature différente) sont vérifiées et prises en compte de façon appropriée" extrait de l'article 4.4.1.2 (7).
Dans le cas de béton soumis à une abrasion, il convient d’augmenter l’enrobage de 5 mm, 10 mm, et 15 mm respectivement pour les classes d’abrasion XM1, XM2, et XM3.
Dans le cas d’un béton coulé au contact de surfaces irrégulières, il convient généralement de majorer l’enrobage minimal en prenant une marge plus importante pour le calcul. Il convient de choisir une majoration en rapport avec la différence causée par l’irrégularité. L’enrobage minimal doit être au moins égal à k1 mm pour un béton coulé au contact d’un sol ayant reçu une préparation (y compris béton de propreté) et k2 mm pour un béton coulé au contact direct du sol.
Étape 6 : Détermination de l'enrobage minimal vis-à-vis de l'adhérence Cmin,b
L'enrobage minimal vis-à-vis de l'adhérence Cmin,b est précisé dans le tableau 4.2 article 4.4.1.2 (3) de la norme EN 1992-1-1.
Il convient que Cmin,b ne soit pas inférieur :
au diamètre équivalent dans le cas de paquet d’armatures.
L'enrobage minimal est déterminé par la formule donnée au paragraphe (enrobage minimal selon l’Eurocode 2) en intégrant les valeurs de Cmin,b, Cmin,dur, ∆ Cdur,y, ∆ Cdur.st et ∆ Cdur,add
Étape 8 : Prise en compte des tolérances d'exécution
L’enrobage minimal doit être majoré, pour tenir compte des tolérances pour écart d’exécution (∆ Cdev).
La valeur recommandée dans l'article 4.4.1.3 (3) est ∆ Cdev= 10 mm sauf justification particulière. En particulier cette valeur peut être réduite sous réserve de conditions strictes de contrôle qualité à la fois sur la conception et l’exécution des ouvrages.
Cnom = Cmin + ∆ Cdev
Si la réalisation ou la conception et l'exécution des éléments d'ouvrage sont soumis à un système d’Assurance Qualité (incluant en particulier des dispositions spécifiques relatives à la conception, au façonnage ou à la mise en place des armatures). Il est possible de réduire la valeur de ∆ Cdev à une valeur comprise entre 5 et 10 mm.
Cette réduction possible de ∆ Cdev permet d'inciter à un meilleur contrôle du positionnement réel des armatures et une meilleure qualité de réalisation.
L’Eurocode 2 attire l’attention sur les deux points suivants :
Les problèmes de fissuration auxquels risque de conduire, un enrobage nominal supérieur à 50 mm.
L'augmentation de l'enrobage est favorable pour la stabilité au feu. Pour assurer celle-ci, on peut être amené à prévoir des dispositions de ferraillage spécifiques telles que :
Exemple d’optimisation de la valeur d’enrobage
L’exemple concerne une partie d’ouvrage située en zone de marnage.
Etape 1 : Prise en compte de la classe d’exposition
Les classes d’exposition à prendre en compte sont :
XS3 : zone de marnage
XC4 : alternance d’humidité et de séchage
Etape 2 : choix de la classe structurale
Les ouvrages situés en site maritime sont dimensionnés pour une durée d’utilisation de projet de 100 ans. Ils correspondent donc à la classe structurale S6.
Etape 3 : Prise en compte de la durabilité
La valeur de Cmin,dur est déterminée en fonction de la combinaison des classes d’exposition et de la classe structurale.
Classe d’exposition XS3 et classe structurale S6 : Cmin,dur = 55mm
Classe d’exposition XC4 et classe structurale S6 : Cmin,dur = 40mm
Etape 4 : Prise en compte du type d’armature
L’utilisation d’armatures inox permet de réduire la valeur de l’enrobage. On peut prendre en compte a priori une valeur de Δ Cdur,st égale à 15mm.
Etape 5 : Prise en compte de contraintes particulières
Parements irréguliers : sans objet
L’ouvrage est soumis aux sédiments charriés par la houle, donc à une classe d’abrasion XM1 qui correspond à un coefficient k1=5mm
Béton coulé au contact de surfaces irrégulières : sans objet
Etape 6 : Prise en compte des contraintes d’adhérence
On suppose que le diamètre maximal des armatures est de 40mm et que le diamètre du plus gros granulat du béton est inférieur à 32 mm.
Etape 7 : détermination de l’enrobage minimal
○ Armature acier au carbone ○ Armature inox
Cmin = 55+5 = 60mm Cmin = 55 - 15 + 5 = 45mm
Etape 8 Prise en compte des tolérances d’exécution
Δ Cdev sera pris égal à 10mm
○ Armature au carbone ○ Armature inox
Cnom = 70mm Cnom = 55mm
Prise en compte d’une classe de résistance du béton supérieure
Dans le cas d’une classe d’exposition XS3 si l’on choisit une classe de résistance du béton au moins égale à C45/55, il est possible de minorer la classe structurale de 1 point, et de 2 points dans le cas d’une classe de résistance au moins égale à C70/85, soit une réduction de la valeur de Cmin/dur respectivement de 5 et 10mm.
Il en résulte les divers choix suivants pour l’optimisation de l’enrobage en fonction du type d’armatures et de la classe de résistance du béton.

References: l'article 4
 l'article 4
 l'article 4
 l'article 4
 l'article 4
 l'article 4