Placement des armatures (ferraillage)

Introduction au placement des armatures

Le placement des armatures, ou ferraillage, est l'opération qui consiste à positionner, assembler et fixer les barres d'acier d'armature dans les coffrages avant le coulage du béton. Pour l'ironworker structural/ornemental, cette tâche représente une part importante du travail sur les chantiers de génie civil, de bâtiment et d'ouvrages d'art. Le Red Seal exige une maîtrise complète des techniques de pose, des tolérances, des recouvrements et des exigences du Code canadien du bâtiment (CNB) et des normes CSA A23.1 (Béton : constituants et exécution des travaux) et CSA A23.2 (Méthodes d'essai du béton).

Le ferraillage n'est pas une simple mise en place mécanique : il détermine la capacité portante, la durabilité et la sécurité structurale de l'ouvrage. Une barre mal positionnée, un recouvrement insuffisant ou un enrobage inadéquat peuvent entraîner des fissures, de la corrosion et, dans les cas extrêmes, une défaillance structurale.

Rôles et responsabilités de l'ironworker en ferraillage

L'ironworker est responsable de :

Lire et interpréter les plans d'armature (plans de ferraillage) et les devis.

Préparer, couper et cintrer les barres d'armature selon les spécifications.

Installer les armatures dans les coffrages, les fondations, les colonnes, les poutres, les dalles et les murs.

Poser les cales (supports) pour garantir l'enrobage requis.

Assembler les barres par ligature (attachage) ou par soudage, selon les spécifications.

Vérifier la conformité du travail par rapport aux tolérances permises.

Types d'armatures et propriétés des matériaux

Barres d'armature en acier

Les barres d'armature sont désignées par leur diamètre nominal en millimètres (ou en pouces dans les anciens plans). Au Canada, les barres sont conformes à la norme CSA G30.18 (Barres d'armature en acier pour béton). Les grades les plus courants sont :

Grade	Limite d'élasticité (fy)	Résistance ultime (fu)
300R	300 MPa	500 MPa
400R	400 MPa	540 MPa
500R	500 MPa	650 MPa

Les barres sont identifiées par des marques en relief : le grade, le type d'acier et le producteur. L'ironworker doit savoir reconnaître ces marques pour éviter toute confusion sur le chantier.

Treillis soudé

Le treillis soudé (ou treillis métallique) est utilisé pour les dalles, les murs et les pavages. Il est fabriqué selon la norme CSA G30.5 et est désigné par un code du type 152 × 152 – MW 30 × MW 30, où 152 est l'espacement en millimètres et MW 30 est la section transversale de la barre en mm².

Autres éléments d'armature

Épingles (tie wires) : fils d'acier recuit utilisés pour la ligature.

Cales (bar supports) : éléments en plastique, en béton ou en métal qui maintiennent l'enrobage.

Manchons de couplage (couplers) : dispositifs mécaniques pour joindre des barres sans recouvrement.

Armatures de précontrainte : torons ou câbles sous tension (rarement manipulés par l'ironworker structural, mais à connaître).

Lecture des plans de ferraillage

Les plans de ferraillage indiquent :

Le diamètre et l'espacement des barres (ex. : 15M @ 300 mm).

La longueur des barres, les cintrages et les crochets.

Les recouvrements requis.

Les positions (barre du dessus, barre du dessous, barre de peau).

Les zones de renforcement spécial (ouvertures, angles, joints).

La désignation métrique des barres suit le format suivant : le chiffre (10, 15, 20, 25, 30, 35, 45, 55) suivi de la lettre M. Le chiffre correspond au diamètre nominal en millimètres (approximatif). Par exemple, une barre 20M a un diamètre nominal de 19,5 mm et une section de 300 mm².

Symboles courants sur les plans

Symbole	Signification
Ø	Diamètre
@	Espacement (ex. : @ 300 = tous les 300 mm)
L	Longueur totale de la barre
A	Aire de la section transversale
fy	Limite d'élasticité spécifiée
Enrobage	Distance entre la surface du béton et la surface extérieure de l'armature

Enrobage et tolérances

L'enrobage est la distance minimale entre la surface de l'armature et la surface du béton. Il protège l'acier contre la corrosion et assure la transmission des contraintes. Les valeurs minimales d'enrobage sont spécifiées dans le CNB (article 4.3.3.1) et la norme CSA A23.1 (article 4.3.2).

Élément	Enrobage minimal (mm)
Béton coulé contre le sol	75
Béton exposé aux intempéries (murs, poutres)	50
Béton non exposé (intérieur)	30
Dalles sur sol	75
Colonnes exposées	50
Fondations	75

Les tolérances de pose sont également critiques. Selon la norme CSA A23.1, les tolérances admissibles sont :

Position des barres : ± 15 mm (ou ± 1/6 de l'espacement, selon la valeur la plus grande).

Enrobage : -10 mm (jamais moins que le minimum), +15 mm.

Espacement des barres : ± 15 mm.

Hauteur des étriers : ± 10 mm.

Important : La tolérance négative sur l'enrobage est plus restrictive que la tolérance positive, car un enrobage insuffisant compromet la durabilité.

Coupe et cintrage des barres

Le cintrage des barres doit respecter les rayons de courbure minimaux pour éviter la fissuration de l'acier. Les valeurs sont données dans la norme CSA A23.1 (article 7.3.4) et dépendent du diamètre de la barre et du type de cintrage.

Rayons de cintrage minimaux

Diamètre de barre	Rayon minimal (crochet standard)
10M à 20M	3 × diamètre
25M à 35M	4 × diamètre
45M et plus	5 × diamètre

Les crochets standards (crochets à 90° et à 180°) sont utilisés pour l'ancrage des barres. Un crochet standard à 90° a une extension droite de 12 × diamètre après le cintrage ; un crochet à 180° a une extension de 4 × diamètre (minimum).

Types de cintrages courants

Crochet à 90° : utilisé pour les ancrages dans les poutres et les colonnes.

Crochet à 180° : utilisé pour les barres tendues.

Épingle (stirrup) : étrier fermé ou ouvert, cintré à 90° ou 135°.

Cintrage en U : utilisé pour les joints de retrait ou les ancrages.

Le cintrage se fait à froid, à l'aide d'une cintreuse hydraulique ou manuelle. Il est interdit de réchauffer les barres pour les cintrer, car cela modifie les propriétés mécaniques de l'acier.

Recouvrements et ancrages

Les barres d'armature sont livrées en longueurs standard (6 m, 12 m, 18 m). Lorsque la longueur requise dépasse la longueur disponible, il faut prévoir des recouvrements (chevauchements) ou des manchons mécaniques.

Longueur de recouvrement

La longueur de recouvrement dépend :

Du diamètre de la barre.

De la qualité du béton (résistance à la compression, f'c).

De la position de la barre (barre du dessus ou du dessous).

De l'espacement entre les barres.

De la classe d'exposition (intérieur, extérieur, milieu agressif).

La formule de base pour la longueur de recouvrement en tension est donnée dans le CNB (article 4.3.7) et la norme CSA A23.1. Pour un béton de 30 MPa et une barre 15M, la longueur de recouvrement typique est d'environ 450 mm (30 × diamètre). Pour une barre 25M, elle est d'environ 750 mm (30 × diamètre).

Règle pratique : La longueur de recouvrement minimale est de 300 mm, et elle ne doit jamais être inférieure à 30 × diamètre pour les barres en tension.

Position des recouvrements

Les recouvrements doivent être décalés (en quinconce) pour éviter de concentrer les faiblesses dans une même section.

Dans une même section, le pourcentage de barres recouvertes ne doit pas dépasser 50 % (sauf indication contraire des plans).

Les recouvrements dans les zones de moment maximal (portée centrale des poutres) doivent être évités si possible.

Ancrage des barres

L'ancrage est la transmission des efforts de l'acier au béton par adhérence. La longueur d'ancrage (ou longueur de développement) est la distance nécessaire pour transférer la pleine contrainte de la barre au béton. Elle est généralement plus longue que la longueur de recouvrement.

Supports et cales

Les cales (supports) maintiennent les barres à la bonne hauteur et assurent l'enrobage. Elles sont classées par type et par matériau :

Type de cale	Matériau	Utilisation
Cale à béton	Béton préfabriqué	Sols, fondations
Cale en plastique	Polypropylène	Murs, dalles, colonnes
Cale en métal	Acier galvanisé	Dalles épaisses, ouvrages lourds
Cale à roue	Plastique	Dalles sur sol, treillis
Cale en U	Plastique	Barres verticales

Les cales doivent être espacées de manière à éviter l'affaissement des barres sous leur propre poids et sous le poids du béton frais. L'espacement maximal des cales est généralement de 1,0 m pour les barres horizontales et de 1,2 m pour les barres verticales.

Ligature et assemblage

La ligature (attachage) des barres se fait avec du fil d'acier recuit (calibre 16 ou 18). Les nœuds doivent être serrés mais pas trop, pour ne pas endommager l'acier. Les types de ligatures courants sont :

Nœud simple : pour les barres horizontales sur supports.

Nœud en croix : pour les intersections de barres.

Nœud en huit : pour les barres verticales.

Nœud de chaîne : pour les treillis soudés.

L'espacement des ligatures est généralement de 600 mm pour les barres horizontales et de 900 mm pour les barres verticales. Dans les zones sismiques, l'espacement est réduit à 300 mm.

Placement dans les éléments structuraux

Fondations

Les armatures de fondation sont posées sur des cales à béton (enrobage de 75 mm).

Les barres sont disposées en quadrillage, avec les barres du dessous perpendiculaires aux barres du dessus.

Les recouvrements doivent être décalés et les barres d'angle doivent être cintrées à 90° pour l'ancrage.

Colonnes

Les armatures longitudinales (barres verticales) sont maintenues par des étriers (tie bars) espacés selon les plans.

Les étriers doivent être fermés et ancrés par des crochets à 135° dans les zones sismiques.

L'espacement des étriers est plus serré aux extrémités (zones critiques) et plus large au centre.

Poutres

Les barres longitudinales sont placées en deux lits (barres du dessus et barres du dessous).

Les étriers (stirrups) sont espacés plus serrés près des appuis et plus larges au centre.

Les barres de peau (barres de parement) sont ajoutées sur les faces latérales pour contrôler la fissuration.

Dalles

Les armatures sont posées en quadrillage, avec les barres du dessous dans le sens de la portée principale.

Les treillis soudés sont posés sur des cales à roue.

Les ouvertures (trous, gaines) nécessitent des barres de renforcement supplémentaires autour du périmètre.

Murs

Les armatures verticales et horizontales sont posées en quadrillage, avec des épingles de liaison (tie bars) pour les murs doubles.

Les murs de soutènement ont des armatures différentes en pied et en tête.

Tolérances et contrôle qualité

Le contrôle qualité du ferraillage comprend :

La vérification des diamètres et des longueurs des barres.

La vérification des espacements et des recouvrements.

La vérification de l'enrobage (à l'aide d'un pachomètre après coulage).

La vérification de la verticalité et de l'horizontalité des armatures.

Les tolérances admissibles sont spécifiées dans la norme CSA A23.1 (article 7.4). L'ironworker doit connaître ces tolérances et savoir les appliquer sur le chantier.

Calculs pratiques pour l'ironworker

Calcul du nombre de barres

Pour une dalle de 6 m × 4 m avec des barres 15M @ 300 mm dans les deux sens :

Nombre de barres dans le sens de la longueur : (6000 / 300) + 1 = 21 barres.

Nombre de barres dans le sens de la largeur : (4000 / 300) + 1 = 14,33 → arrondir à 15 barres.

Total : 21 + 15 = 36 barres.

Calcul de la longueur totale

Chaque barre doit dépasser de 25 mm à chaque extrémité (pour l'enrobage). Longueur d'une barre longitudinale : 6000 + 50 = 6050 mm. Longueur totale : 21 × 6050 = 127 050 mm = 127,05 m.

Calcul du poids

Le poids d'une barre d'armature est d'environ 0,00616 × d² (où d est le diamètre en mm) en kg/m. Pour une barre 15M (diamètre 15 mm) : 0,00616 × 225 = 1,386 kg/m. Pour 127 m : 127 × 1,386 ≈ 176 kg.

Sécurité sur le chantier

Le ferraillage présente des risques spécifiques :

Risques de piqûres : les extrémités de barres doivent être protégées par des capuchons ou cintrées.

Risques de chute : travailler sur des armatures élevées nécessite des harnais et des lignes de vie.

Risques de surcharge : les barres empilées peuvent s'effondrer ; il faut les ranger sur des supports stables.

Risques électriques : les barres d'armature sont conductrices ; il faut respecter les distances minimales par rapport aux lignes électriques (voir Code canadien de l'électricité, Chapitre V, règle 8-200).

Normes et codes applicables

L'ironworker doit connaître les normes suivantes :

CNB (Code national du bâtiment du Canada) : articles 4.3.1 à 4.3.8 pour le béton armé.

CSA A23.1 : Béton : constituants et exécution des travaux (articles 7.1 à 7.5 pour l'armature).

CSA G30.18 : Barres d'armature en acier pour béton.

CSA G30.5 : Treillis soudé en acier pour béton.

CSA S16 : Règles de calcul des charpentes en acier (pour les connexions avec l'acier structural).

Pièges à éviter

Confondre les grades d'acier : une barre 400R ne peut pas remplacer une barre 500R sans approbation de l'ingénieur.

Négliger l'enrobage : un enrobage insuffisant est la cause principale de corrosion des armatures.

Placer les recouvrements dans les zones de moment maximal : cela affaiblit la structure.

Oublier les cales : les barres s'affaissent et l'enrobage devient insuffisant.

Cintrer les barres à chaud : cela modifie les propriétés de l'acier et est interdit.

Ne pas vérifier les plans : les plans de ferraillage sont complexes ; une erreur de lecture peut entraîner une non-conformité majeure.

Utiliser des fils de ligature inappropriés : le fil doit être en acier recuit, jamais en acier inoxydable (sauf spécification).

Ignorer les zones sismiques : les exigences d'étriers et de recouvrement sont plus strictes dans les zones sismiques (CNB, annexe C).

Résumé

Le placement des armatures est une opération critique qui détermine la sécurité et la durabilité des ouvrages en béton armé.

Les barres d'armature sont désignées par leur diamètre nominal (10M à 55M) et leur grade (300R, 400R, 500R).

L'enrobage minimal varie de 30 mm (intérieur) à 75 mm (béton contre le sol).

Les recouvrements doivent être d'au moins 300 mm et décalés en quinconce.

Les cales sont essentielles pour maintenir l'enrobage et la position des barres.

Les tolérances de pose sont de ± 15 mm pour la position et de -10 mm / +15 mm pour l'enrobage.

Les normes de référence sont le CNB (article 4.3) et la CSA A23.1 (article 7).

La sécurité est primordiale : protéger les extrémités de barres, utiliser des harnais, respecter les distances électriques.

L'ironworker doit savoir lire les plans, calculer les quantités et vérifier la conformité du travail.

Pièges à éviter (rappel pour l'examen)

153.Ne pas confondre enrobage et recouvrement : l'enrobage est la distance au béton ; le recouvrement est le chevauchement des barres.

154.Ne pas oublier les tolérances négatives : l'enrobage ne peut jamais être inférieur au minimum, même avec la tolérance.

155.Ne pas ignorer les exigences sismiques : les crochets à 135° sont obligatoires dans les zones sismiques pour les étriers.

156.Ne pas utiliser de barres rouillées ou endommagées : la rouille excessive réduit l'adhérence au béton.

157.Ne pas couper les barres sans autorisation : toute modification des plans doit être approuvée par l'ingénieur.

158.Ne pas négliger les recouvrements dans les colonnes : les recouvrements doivent être placés en alternance (jamais tous au même niveau).

159.Ne pas oublier les barres de peau : elles sont requises pour les poutres de grande hauteur (plus de 900 mm).

160.Ne pas confondre les espacements : un espacement de 300 mm signifie centre à centre, pas bord à bord.

161.Ne pas utiliser de cales en bois : elles se décomposent et laissent des vides dans le béton.

162.Ne pas négliger la vérification finale : avant le coulage, l'ironworker doit inspecter son travail et corriger toute non-conformité.

Ce chapitre couvre l'essentiel des connaissances requises pour l'examen Red Seal en ferraillage. La pratique sur le chantier, la lecture attentive des plans et la connaissance des normes sont les clés de la réussite. Bonne préparation !

Placement des armatures (ferraillage)