Présentation
INTRODUCTION
Le principe de précontrainte appliquée au béton consiste à installer un effort permanent dans une structure, de manière à y engendrer des contraintes permanentes. Ces contraintes se combinent aux efforts engendrés par la construction. Le béton doit être comprimé sans être tendu. Le domaine d’emploi le plus répandu est le franchissement de très longues portées, jusqu’à plusieurs centaines de mètres.
La précontrainte installée peut être de deux types. Quand elle est intérieure au béton, dans la méthode de prétension, les câbles sont mis en place avant le coulage du béton. Le relâchement des armatures s’effectue après durcissement du béton. L’adhérence acier/béton empêche la déformation de l’acier et assure l’effort permanent de précontrainte. Cette technique est employée essentiellement sur des produits préfabriqués, poutres, poteaux, dalles de planchers.
Dans la méthode de post-tension, les câbles sont insérés dans des gaines disposées dans le béton. Une fois le béton coulé et durci, les armatures sont tendues donc mises en traction et bloquées par l’intermédiaire d’ancrages. Ces dispositifs mécaniques jouent un rôle prépondérant dans le maintien de la contrainte.
Une précontrainte extérieure au béton est réservée à des ouvrages de très grande taille, principalement les tabliers de pont. Cette méthode présente l’avantage d’une maintenance plus facile qu’une précontrainte interne au béton.
Indépendamment de la méthode retenue, la mise sous tension doit faire l’objet de mesures très précises. C’est une opération dangereuse qui doit être assurée par du personnel qualifié. Les ruptures de câbles font partie des risques potentiels.
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I - Caractéristiques géométriques
Dans les cas courants, les dimensions de la structure sont préalablement définies. Si l’on considère les éléments précontraints de la structure, la section transversale de chaque élément est donc connue.
Il s’agit alors de calculer la précontrainte et de définir le tracé des câbles.
Dans d’autres cas plus particuliers, la section est à définir lorsqu’un choix technique ou économique s’impose.
Le choix des formes et les contraintes à respecter
La poutre doit pouvoir résister aux sollicitations suivantes :-
La flexion
Par souci d’économie de poids et de béton, les rapports
et
doivent être maximaux pour une aire B minimale.
Le rendement
doit être le plus élevé possible.
Dans une poutre en Té, c’est la membrure supérieure (et inférieure pour une poutre en double Té) qui reprend les efforts de flexion.
-
L’effort tranchant
Il est nécessaire d’avoir une ou des âmes reliant les membrures supérieures ou inférieures pour résister à l’effort tranchant : c’est l’âme qui reprend les efforts tranchants.
-
La torsion
Il faut une poutre en profil fermé pour résister à une torsion ( cf . Fig. 1 et 2 )
Ces poutres ont même
.
Si
(avec e = 20 cm et b = 2 m), on trouve K’ = 30 K (avec
).
Le caisson est 30 fois plus raide que le profil en I. Sa contrainte de cisaillement est 6 fois plus faible
.
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