En génie des structures, une poutre en béton est une unité porteuse qui peut être utilisée pour supporter des charges horizontales et verticales. Connues sous le nom de poutres en béton armé ou de poutres en béton de ciment armé (RCC), ces poutres sont fabriquées en enrobant des barres, des plaques ou des fibres d’acier dans le béton. Une telle armature en acier augmente la résistance de la poutre et permet à la poutre de supporter les contraintes de traction et de résister à la flexion. Sans l’armature en acier, la poutre en béton serait fragile et se briserait sous les charges qui lui sont imposées.
Le coefficient de dilatation thermique du béton et de l’acier est similaire. Cette similitude garantit qu’il y a peu ou pas de contraintes internes causées par les différences de dilatation thermique et de contraction thermique entre les deux matériaux. De telles différences auraient pu autrement affaiblir la poutre en béton. Un autre facteur qui permet une transmission plus efficace des contraintes entre l’acier et le béton est que lorsque le ciment humide appliqué sur l’acier sèche, sa surface correspond exactement à celle de la surface de l’acier. Pour mieux lier l’acier et le béton, l’acier est généralement ondulé ou rugueux.
L’enrobage de l’acier dans le béton le protège des intempéries et empêche l’acier de se corroder. Si l’acier devait rouiller, il se dilaterait et se fissurerait, et se séparerait de l’enveloppe en béton. Cela affaiblirait à nouveau la construction de la poutre.
Les poutres en béton sont largement utilisées dans la construction de bâtiments contemporains et dans la construction de ponts routiers. Il est courant d’utiliser des poutres en béton précontraint pour les ponts. Ces poutres sont fabriquées en étirant des tendons en acier à haute résistance, en coulant le béton autour d’eux, puis en libérant les tendons lorsque le béton commence à durcir. Les sections transversales rectangulaires et les sections transversales de poutres universelles sont couramment utilisées dans la construction de bâtiments à ossature d’acier. La poutre universelle est également connue sous le nom de poutre en I, poutre à larges ailes ou colonne universelle.
Diverses méthodes mathématiques, calculées à l’aide d’un programme informatique de calcul de poutre, sont utilisées pour déterminer les forces internes et externes de la poutre en béton, ainsi que les déflexions de la poutre. Les forces de poutre sont déterminées par la méthode de rigidité directe ou de déplacement, la méthode de répartition des moments et la méthode de flexibilité. Les déflexions des poutres sont déterminées par la méthode de déflexion de la pente et la méthode de travail virtuel. L’équation de poutre d’Euler-Bernoulli est couramment utilisée pour effectuer une analyse de poutre de structures de poutre.
Pour qu’une construction soit structurellement solide, il est important que les ingénieurs calculent la charge qu’une poutre en béton peut supporter en toute sécurité et les types de forces qui lui seront imposées. Les déflexions des poutres sont également recherchées pour des raisons de sécurité structurelle, comme pour réduire le contact des poutres avec des matériaux de construction qui peuvent être fragiles. Les déflexions des faisceaux peuvent également être réalisées pour donner à l’architecture un aspect plus esthétique ; par exemple, pour s’assurer qu’il n’y a pas d’affaissement dans les poutres.