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Table des matières INTRODUCTION GENERALE ......................................

Table des matières INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................ 4 CHAP I : GENERALITES SUR LA PRECONTRAINTE ................................................................... 5 1. INTRODUCTION ........................................................................................................................ 5 Le principe du béton précontraint ............................................................................................. 6 MODES DE LA PRECONTRAINTE ................................................................................................ 7 1 Précontrainte par prétention ..................................................................................................... 7 2 Précontrainte par post tension .................................................................................................. 8 3 Comparaison des deux procédés ................................................................................................. 9 4. Avantages et inconvénients de la précontrainte .......................................................................... 10 Avantages .......................................................................................................................................... 10 Inconvénients ........................................................................................................................................ 10 Domaine d'utilisation du béton précontraint ........................................................................ 10 SYSTEMES DE PRECONTRAINTE.............................................................................................. 12 . REGLEMENTATIONS ................................................................................................................. 12 CHAP II : CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX .................................................................... 13 2.1. Qualités requises ........................................................................................................................ 13 2.2. Résistance à la compression ...................................................................................................... 13 2.3. Résistance à la traction ............................................................................................................. 14 2.4. Déformations longitudinales instantanées ............................................................................... 14 2.5. Diagramme Contrainte - Déformation ..................................................................................... 14 Figure II.1 ........................................................................................................................................ 15 2.6. Déformations différées .............................................................................................................. 16 2.6.1. Retrait .................................................................................................................................. 16 2.6.2. Fluage ................................................................................................................................. 17 2.6.3. Coefficient de poisson ......................................................................................................... 18 2.6.4. Coefficient de dilatation thermique.................................................................................... 18 3 Acier pour précontrainte ............................................................................................................. 18 3.1 Produit à haute performance et bon marché ...................................................................... 18 3.2 Impératif : protection de qualité .......................................................................................... 20 3.3.1Métallurgie de l’acier de précontrainte dans les années 50 ................................................ 20 3.3.2Parachèvement du fil machine ............................................................................................. 21 Métallurgie de l’acier de précontrainte moderne ......................................................................... 22 4.1 Élaboration de l’acier de précontrainte par voie fonte .......................................................... 23 4.2 Élaboration de l’acier de précontrainte par voie électrique .................................................. 23 4.3 Fabrication du fil machine par filière longue ......................................................................... 23 4.4 Fabrication du fil machine par filière courte .......................................................................... 24 4.5 Transformation du fil machine ................................................................................................ 24 4.5.1Fils de précontrainte ................................................................................................................. 25 4.5.2Torons de précontrainte ........................................................................................................... 26 4.6 Transformation des produits tréfilés ....................................................................................... 26 Protections industrielles particulières ........................................................................................... 27 4.7 Barre de précontrainte .............................................................................................................. 28 3.1 Mise en œuvre du béton précontraint par prétention ............................................................ 29 3.1.1 Installations pour préfabrication industrielle ...................................................................... 29 3.1.1.1 Méthode dite du banc long.............................................................................................. 29 3.1.2 Systèmes de mise en tension................................................................................................... 29 Système de détention ....................................................................................................................... 30 3.1.4 Contrôle ................................................................................................................................... 30 3.1.4.1 Contrôle en fabrication ................................................................................................... 30 3.1.4.2 Contrôle externe .............................................................................................................. 30 3.2 Béton précontraint par post tension ........................................................................................ 30 3.2.1 Contexte réglementaire ...................................................................................................... 31 3.2.2 Systèmes d’ancrages de précontrainte .............................................................................. 31 3.2.2.1 Définitions ........................................................................................................................ 32 Ancrage de précontrainte ........................................................................................................... 32 Câble de précontrainte ................................................................................................................ 32 Conduit ......................................................................................................................................... 32 Vérin de tension ........................................................................................................................... 32 3.2.2.2 Ancrages de précontrainte .................................................................................................. 32 3.2.2.2.1Ancrages de précontrainte pour fils ............................................................................... 32 Ancrage béton Freyssinet............................................................................................................ 32 Ancrage à boutons ....................................................................................................................... 33 3.2.2.2.2Ancrages de précontrainte pour torons ......................................................................... 33 Description des ancrages pour torons ........................................................................................ 33 3.2.2.3 Systèmes de mise en tension : vérins .................................................................................. 37 3.2.2.3.1Vérin de mise en tension le plus courant ........................................................................... 37 3.2.2.3.2Évolutions récentes des équipements de mise en tension .................................................. 39 3.2.2.4 Conduits ............................................................................................................................... 40 3.2.2.4.1Gaine en feuillard ............................................................................................................... 40 3.2.2.4.2Gaines en matière plastique ............................................................................................... 42 Tubes PEhd ...................................................................................................................................... 43 Gaines PEhd ..................................................................................................................................... 43 3.2.2.4.3Tubes rigides en acier ......................................................................................................... 43 3.2.2.5 Protection des unités de précontrainte .............................................................................. 44 3.2.3.1 Homologation, Assurance de la qualité et sécurité pour la mise en œuvre de la précontrainte .................................................................................................................................... 44 3.2.3.1.1Homologation des entreprises distributrices spécialisées ................................................. 44 3.2.3.1.2Assurance de la Qualité ...................................................................................................... 45 3.2.3.1.3Sécurité ............................................................................................................................... 45 3.2.3.2 Mise en place des conduits .................................................................................................. 46 Pose des conduits de précontrainte intérieure ................................................................................. 46 3.2.3.2.2Pose des conduits de précontrainte extérieure .................................................................. 46 3.2.3.3 Enfilage du câble dans les conduits .................................................................................... 47 3.2.3.3.1Enfilage par poussage de toron ...................................................................................... 47 3.2.3.3.2Enfilage par traction du câble préfabriqué ................................................................... 47 3.2.3.4 Mise en tension des câbles de précontrainte ................................................................. 48 3.2.3.4.1Contexte réglementaire de la mise en tension ............................................................... 48 3.2.3.4.2Exécution de la mise en tension ..................................................................................... 49 Mise en place de la tête d’ancrage .............................................................................................. 49 Mise en place du vérin sur le câble ............................................................................................ 49 Mise en tension ............................................................................................................................. 49 3.2.3.4 Protection définitive par injection de coulis de ciment .................................................... 51 Perfectionnement du matériel d’injection ................................................................................. 51 3.2.3.4.2Les injections aujourd’hui ............................................................................................. 52 Différents types de coulis aujourd’hui ....................................................................................... 52 Références bibliographiques ................................................................................................................. 54 INTRODUCTION GENERALE Eugène Freyssinet (1878-1962) a breveté le 2 octobre 1928 un « Procédé de fabrication de pièces en béton armé » et inventé le mot « précontraint » en 1932. Il dit avoir eu les prémices de l’idée dès 1903, alors qu’il visitait en tant qu’élève de l’École nationale des ponts et chaussées les consoles de la rue de Rome, construites par l’un de ses maîtres, Rabut, au-dessus des voies de la gare Saint-Lazare à Paris. Vingt-cinq années séparent donc ces deux événements, pendant lesquelles E. Freyssinet a énormément utilisé le matériau béton, encore nouveau au début du siècle, tout en découvrant à peu près tout de ses propriétés physiques et mécaniques. Cette expérience lui a permis de tester trois propriétés du béton qui, associées à l’idée de précontrainte, ont contribué à faire du béton précontraint ce nouveau matériau qui allait « révolutionner l’Art de construire » :  Le très faible coût des composants, comparé au métal ou à la pierre taillée ;  La moulabilité qui facilite beaucoup l’adaptation de la forme au passage des efforts ;  La très bonne résistance à la compression tout en s’affranchissant de la très mauvaise résistance à la traction ;  Dans un élément poutre en béton précontraint, l'acier précontraint équilibre les efforts des charges extérieures et évite ainsi au béton de se fissurer sous les charges d'exploitation. La compression initiale introduite grâce à la précontrainte des poutres s'oppose aux tractions engendrées par les charges et surcharges appliquées. On applique le « précontrainte » dans l’industrie : — En mécanique, on parle souvent de grenaillage de précontrainte dont le but est de créer, à la surface des pièces métalliques soumises à des sollicitations de fatigue, un champ de contraintes de compression, par déformation plastique locale, qui retarde l’ouverture des fissures. — Dans le domaine des appareils à pression, on pratique aussi une « précontrainte » par enroulement de fils tendus (de plus en plus souvent des fibres composites) pour assurer un frettage préalable qui permet, théoriquement, de doubler les pressions de service de ces appareils, à épaisseur d’acier constante. — Dans le domaine de la construction des ponts métalliques à dalle de compression en béton, on a parfois pratiqué une « précontrainte » dite par dénivellation d’appuis, qui consiste à créer au droit des appuis de la structure des déformations dont la suppression, après durcissement du béton et remise à niveau, assure un état de compression de la dalle, dans une zone normalement soumise à un état de traction en service. L’efficacité de la méthode est liée à la bonne connaissance du fluage du béton. Par mauvaise appréciation du phénomène, elle n’a pas toujours eu l’efficacité escomptée. — Dans le domaine de la construction, il arrive aussi que l’on adjoigne des câbles de précontraintes à une structure métallique ancienne que l’on souhaite renforcer. Le même traitement s’applique aussi à des structures en bois (lamellé collé en particulier). — Dans le domaine de la construction des tuyaux en béton, on applique également une précontrainte radiale par enroulement de fils d’acier tendus, exactement comme pour les appareils à pression cités ci-dessus. D’autres applications existent peut-être ou peuvent être inventées. CHAP I : GENERALITES SUR LA PRECONTRAINTE 1. INTRODUCTION Le béton a beaucoup de défauts et paradoxalement, ce sont leur lente découverte, leur mise en évidence et leur mesure, qui ont conduit Freyssinet sur la voie du remède qui permettait, non pas de les faire disparaître, mais d’en corriger les effets. • Sa résistance en compression dépend beaucoup de la qualité des matériaux constituants (granulats et finesse de mouture du ciment ; il a utilisé des broyeurs spéciaux pour affiner la mouture) ; • Sa résistance et son module dépendent beaucoup de la qualité de la mise en œuvre ; il a inventé la vibration pour avoir une bonne compacité et l’étuvage pour atteindre rapidement des résistances élevées ; • Acertaines valeurs du retrait et du fluage à prendre en compte, pour que leur manifestation sur la structure ne la mette pas en péril ; c’est pour les mettre en évidence qu’il construisit dès 1907 l’arche d’essai du pont de Veurdre et qu’il fit des mesures de 1908 à 1914 (dont les résultats disparurent pendant la guerre) ; Le béton a une très mauvaise résistance à la traction. C’est ainsi qu’une poutre reposant sur deux appuis, soumise à l’effet de son poids propre (G) et d’une charge d’exploitation (Q), subit des contraintes de flexion qui se traduisent par une zone comprimée en partie supérieure et par une zone tendue en partie inférieure qui donne lieu à des fissures et ensuite à la rupture. (Figure I.1). Pour pallier à ce problème, on ajoute une quantité d’armatures capable de reprendre les efforts de traction dans le béton (Principe du béton armé) ou mieux encore L’application d’un effort de compression axial qui s’oppose aux contraintes de traction dues aux chargements (Principe du béton précontraint) E. Freyssinet inventa la précontrainte, ce qui dans sa philosophie de la construction signifiait que ce n’était plus le système des forces appliquées à la structure qui définissait le champ des contraintes. C’était l’ingénieur lui-même qui, en composant les forces de uploads/Voyage/ projet-bp-nds.pdf