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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Effets de la précontrainte sur une structure| Plan de la page |
I - Le béton
Le béton est un matériau hétérogène, dont les caractéristiques sont largement développées dans cette encyclopédie.
Rappelons simplement les bases nécessaires à l’application du béton précontraint.
Résistance caractéristique du béton à la compression
L’Eurocode note fck la résistance caractéristique du béton à la compression à 28 jours. Cependant, en béton précontraint, il est très fréquent de mettre en charge le béton avant 28 jours. La résistance est alors exprimée à « j » jours.
La résistance moyenne à la compression vaut : fcm = fck + 8 MPa.
Les classes de l’Eurocode varient entre un béton C12,15 (non utilisé en béton précontraint) à C50,60. Au-delà de ces résistances, le béton est associé aux BHP (béton à haute performance).
À titre d’exemple, un béton C40,50 possède une résistance caractéristique de 40 MPa.
En béton précontraint, la résistance caractéristique du béton à la compression à 28 jours varie entre 30, 35, 40 MPa, et jusqu’à 45 MPa pour les pieux préfabriqués.
Diagramme « contraintes-déformations »
La figure 1 décrit un essai normalisé d’écrasement d’une éprouvette à la compression : on applique une charge N sur une éprouvette cylindrique de diamètre 16 cm et d’une hauteur 32 cm. Le raccourcissement Δl est mesuré en fonction de l’augmentation de la charge.
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