Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

juin 2014 cahier technique n°1 la précontrainte en bâtiment entreprises général

juin 2014 cahier technique n°1 la précontrainte en bâtiment entreprises générales de france • BTP 1 Introduction La « précontrainte » est un concept inventé par Eugène Freyssinet. Ce terme – signifiant « contraint avant » – indique que le béton est soumis à un serrage préalable. Le béton précontraint est alors soumis à une compression qui se superpose aux éventuelles tractions réduisant ainsi les risques de fissu- ration. Initialement développé dans le domaine des ponts, le béton précontraint s’est largement étendu à l’ensemble des ouvrages du domaine de la construction, dont celui du bâtiment. ENPC à Champs-sur-Marne Viaduc des trois bassins à La Réunion Sommaire Principes du béton précontraint . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 1 Avantages du béton précontraint .. . . . . . . . . . . . . . p 3 Types de précontrainte .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 3 Codes de calcul .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .p 4 Aciers de précontrainte .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .p 4 Le fonctionnement de la précontrainte .. . . . . p 5 Précontrainte en usine .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 6 Précontrainte sur chantier .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 7 Prédimensionnement des planchers-dalles .. . p 8 Questions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 9 Comparaison BA-BP.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 10 Bibliographie .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 12 ANNEXE Historique .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .p 13 Deux définitions sur le béton précontraint .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .p 15 Méthode « rapide » de détermination de l’effort de précontrainte P et de l’espacement des torons S1 .. . . . . . . . . . . . . p 16 Glossaire .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 20 2 Principes du béton précontraint Fig. 1 • Blocs assemblés par compression (précontrainte) selon la plus grande dimension horizontale. Si l’on applique une force Q1 à mi portée et que l’on augmente son intensité jusqu’à l’effondre- ment, on constate que la ruine se produit par ouverture du joint inférieur entre les morceaux n° 4 et 5. Que se passe-t-il si l’on retourne l’en- semble dans le sens vertical (fig. 2) ? Les deux exemples suivants permettent de mieux comprendre l’apport de la précontrainte : a• Expérience simple Une expérience simple peut être faite avec des morceaux de sucre représentant des élé- ments préfabriqués. Si l’on considère huit morceaux de sucre que l’on assemble par juxtaposition suivant leur grande face disposée horizontalement (fig. 1), l’application d’une force centrée P sur les deux faces d’extrémité (entre le pouce et le majeur par exemple) conduit à un ensemble qui est « précontraint ». La charge de ruine Q2 est plus grande que Q1. En remplaçant la position du point de ser- rage vers le bas (fig. 3), l’effort de ruine Q3 est encore plus élevé : Q3 > Q2 > Q1 Fig. 2 • Blocs assemblés par précontrainte, selon la plus petite dimension horizontale Fig. 3 • Blocs assemblés par précontrainte, selon la plus petite dimension horizontale avec effort excentré. L’effort de serrage apporté par la précon- trainte permet de bénéficier du frottement d’un bloc sur l’autre et évite le glissement des blocs entre eux. On constate donc que la capacité portante est améliorée par : — une plus grande hauteur (Q2 > Q1) — un décalage de l’effort de serrage vers le bas (Q3 > Q2). 1 b• La roue de bicyclette Entre la jante et le moyeu d’une roue de bicy- clette sont tendus des rayons métalliques. Première approche Que se passerait-il si les rayons n’étaient pas prétendus (fig. 4). La raideur de la jante n’est pas suffisante pour ne pas se déformer au contact du sol (AB). Fig. 4 • Roue de bicyclette non précontrainte. Les rayons de très faible diamètre ne peuvent résister à des efforts de compression impor- tants 1. La jante a tendance à s’aplatir dans la zone des rayons comprimés (en rouge sur Fig. 4). Dans la zone ED, les déformations de la jante induisent une compression des rayons. L’équilibre général est alors obtenu par : • la compression des rayons des zones AB et DE ; • la traction des rayons des zones EA et BD ; • la jante qui les relie sur toute sa longueur. Les rayons fortement comprimés vont alors « flamber », c’est-à-dire qu’ils ne résistent pas aux efforts de compression. Deuxième approche Si les rayons sont suffisamment « prétendus » 2 à la fabrication de la roue 3, ils peuvent supporter un effort de compression qui diminue seulement l’effort de traction résistant 4. Comme ils restent toujours tendus, le risque de « flambement » disparaît. Conclusion : la mise en place d’un effort préalable de traction (précontrainte par traction) ramène le comportement des matériaux (rayons) dans leur domaine de résistance. C’est ce que Freyssinet énonçait : « Précontraindre une construction, c’est la soumettre, avant application des charges, à des forces additionnelles déterminant des contraintes telles que leur composition avec celles provenant des charges donne en tous points des résultantes inférieures aux contraintes limites que la matière peut sup- porter indéfiniment sans altération ». 1• Élancement mécanique de l’ordre de 1 000, contrainte critique d’Euler de l’ordre de 2 MPa, effort critique d’Euler de l’ordre de 3 newton (300 g), ce qui est négligeable. 2• à 100 MPa (15 kg de traction) 3• L’effort de compression supporté par les rayons de la zone AB, pour 8 rayons, est de l’ordre de 100/8 = 12,5 kg ; pour des rayons de 1,5 mm2 de section, on aura une contrainte de 82 MPa. 4• de 100 à 100 – 82 = 18 MPa 2 rayons jante moyeu 3 Avantages du béton précontraint Les principaux avantages du béton précon- traint sont les suivants : • meilleure utilisation de la matière puisqu’en béton armé, le béton tendu est considéré comme fissuré et ne peut être pris en compte dans la résistance. Il est inutilisé, il ne joue qu’un rôle de poids mort ; • l’action ascendante des câbles de précon- trainte due à leur courbure, agit en sens in- verse des charges extérieures, limitant ainsi les déformées. Il en résulte une diminution des flèches des poutres ; • possibilité de franchir de plus grandes por- tées qu’avec des ouvrages en béton armé ; • lorsque le béton situé autour des armatures de précontrainte est comprimé, les risques de corrosion des aciers sont limités ; • les aciers utilisés en béton précontraint sont moins chers, à force égale, que les aciers de béton armé ; • possibilité d’assembler des éléments préfa- briqués par serrage, sans échafaudage, ni bé- tonnage de deuxième phase (Parc des Princes, stade olympique de Montréal, etc.). Cependant, ces avantages nécessitent : uploads/Voyage/ la-precontrainte-en-batiment 1 .pdf