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 LE BÉTON PRÉCONTRAINT

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مُساهمةموضوع: LE BÉTON PRÉCONTRAINT   السبت يونيو 22, 2013 11:24 pm

01.DEFINITION DE LA PRECONTRAINTE
Le principe de la précontrainte est mis en évidence très simplement chaque fois que l'on 
veut déplacer d'un rayonnage un groupe de livres en une seule opération: la pression qu'on 
exerce latéralement s'oppose à l'action de la pesanteur. On pourrait même charger les livres 
jusqu'à une certaine limite
Cette idée de précontrainte est appliquée depuis longtemps dans divers domaines le fait 
d'assembler la hache en silex à un bâton par un lien tendu, en fut la première application. 
Citons encore, la roue du charron, les cercles du tonneau maintenant les douves, la roue de 
bicyclette : ce sont des précontraintes d'assemblage.
On peut donc dire que la précontrainte est une contrainte préalable à celles dues aux 
sollicitations appliquées au matériau en service. En outre cette contrainte créée 
artificiellement, est maintenue constante dans le but de s'opposer à celles dues aux charges 
par exemple on comprime ce qui doit être tendu.
On appellera matériau ou ouvrage précontraint, celui qui est soumis avant mise en charge, 
à un système d'efforts permanents, supportables indéfiniment.
Le phénomène de précontrainte peut s'appliquer à tous les matériaux : pierre, céramique, 
béton, matières plastiques, acier et intéresser les diverses sollicitations.
02.But visés par la précontrainte du béton:
Il faut d'abord rappeler que le mariage de raison du béton et de l'acier pour constituer le 
béton armé, est fondé essentiellement sur l'adhérence réciproque des deux matériaux Mais 
du fait de leurs coefficients d'élasticité différents, la contrainte imposée à l'acier est limitée 
par la fissuration du béton qui ne peut suivre son associé, parce qu'il travaille mal à
l'extension.
M. E. Freyssinet a eu l'idée d'éviter complètement l'extension du béton en le pré 
comprimant dans les zones tendues, A cet effet il utilise des aciers non pas inertes mais 
actifs ; l'armature tendue par des moyens mécaniques reporte intégralement sur le béton 
l'effort exercé artificiellement c'est un mariage de force. 
. On atteint ainsi les objectifs suivants
a)_On élimine totalement tout effort de traction dans le béton mis en service 
Pour cela la force de précontrainte doit avoir une valeur suffisante et son point 
d'application choisi judicieusement, selon les sollicitations de service
la précontrainte sera centrée, s'il s'agit d'ouvrages sollicités on traction simple suspentes, 
tirants, conduites forcées, réservoirs cylindriques
- la précontrainte sera excentrée, s'il s'agit d'éléments d'ouvrages sollicités en flexion 
simple : (poutre, dalle, etc.) on arrive ainsi à créer des contraintes de sens voulu on 
appliquant la force en dehors du noyau central. La compression initiale avant mise en 
charge raccourcit le béton, mais la contrainte de traction due aux charges le décomprime 2
partiellement le béton précontraint est moins fatigué on service que lorsqu'il est au repos. 
On peut conclure
que le béton en service demeure en compression permanente sans se fissurer.
b) On utilise intégralement la matière 
1)Le béton : Avant l'emploi de ce mode de construction était parvenu à des sections de 
poutres en T qui éliminée le béton inutile dans la zone tendue. Avec la précontrainte tout le 
béton travaille utilement et n'est soumis qu'à des efforts de compression, contrainte pour 
laquelle il est doué c'est le matériau le mieux adapté à cette technique.
2) L’acier: qui n'est qu'un intermédiaire, un facteur externe apte à créer l'effort initial de 
compression, est lui aussi utilisé au mieux, jusqu'à sa limite d'élasticité. Cela permet l 
emploi d'aciers dont les caractéristiques de résistance sont bien plus élevées que dans le 
B.A. où l'acier coûte cher parce que utilisé bien au-dessous de ses possibilités.
On peut conclure que dans le Béton Précontraint les deux matériaux subissent un véritable 
test de sécurité avant mise service de l'ouvrage. Ensuite ils agissent simultanément, et non l 
un après l'autre, comme dans le BA : Il y a coordination du travail interne acier-béton, d'où 
pleine efficacité. L'excès de résistance dont on dispose au repos dans l'ouvrage, sert à 
déplacer le sens des contraintes.
c)Le BP travaille comme un solide homogène:
On peut dire que la précontrainte confère au béton les caractères d'un matériau iso 
résistant, c'est-à-dire pouvant répondre aussi bien à des sollicitations de traction que de 
compression. Il est devenu un matériau élastique quelque soit le sens des sollicitations, car, 
sitôt que la charge disparaît l'acier recomprime le béton qui devient ainsi infissurable.
Le béton est le plus économique des matériaux fragiles, et fournit à bon marché des 
résistances élevées à la compression.
3)Avantages obtenus dans les ouvrages en B.P.
a)Economie de matériaux : Du fait de l'utilisation intégrale du béton et de l'acier à des taux 
de travail bien plus élevés que dans le BA on peut réduire les sections des ouvrages. Cela 
se traduit par des économies de l'ordre de 20% de ciment (ou du béton) et de 70 % du poids 
d'acier. Il est vrai que l'acier dur, vaut deux fois plus cher que le rond lisse pour BA mais il 
en faut 3 à 4 fois moins, et le transport, la manutention sont plus rationnels.
b)Allègement des ouvrages : en effet pour des portées égales on peut réduire 
considérablement les sections, ce qui entraîne une économie sur les fondations. Ou bien 
encore, on a la possibilité d'accroître la portée tout, en ayant des ouvrages de formes peu 
encombrantes, ce qui entraîne un gain d'espace libre.
c)Résistance et durabilité accrues : l'expérience a montré la marge de sécurité à rupture, 
dont jouissaient les ouvrages en BP du fait que l'on est obligé de fabriquer un meilleur 
béton. En effet, sa mise en précontrainte est une véritable épreuve préalable : toute 
malfaçon est révélée, l'effort de précontrainte dépassant la contrainte de service de 15 à 20 
0
/o.
Le béton pour ouvrages précontraints sera d'une granulométrie plus étudiée et suivie, sa 
mise en place sera plus soignée
que dans les ouvrages en BA courants. Cela entraîne: une meilleure compacité, une 
résistance accrue : δ dépasse souvent en service 15 MPa contre 9 à 12 dans du BA 
correctement exécuté et en phase de construction le δ peut atteindre 20 MPa.3
Une étanchéité garantie par l'absence de fissures ; même, Si des charges exagérées venaient 
à le fissurer, l'ouvrage se réparerait tout seul sitôt réduites les charges en cause, d'où son 
emploi pour réaliser des réservoirs, des canalisations sous pression, des piscines qui se 
passent d'enduit d'étanchéité. Même les fissures dues au retrait et au fluage sont 
combattues par la précontrainte.
d) Souplesse d'emploi
Du fait qu'on ne craint plus les efforts d'extension du béton, les portées s'accroissent, les 
ouvrages sont plus hardis ont des formes architecturales plus légères, plus é1égantes 
qu'avec le béton arme.
04)Domaine d'application du béton précontraint:
Tous les ouvrages et éléments d'ouvrages de bâtiment Génie Civil sont concernés. Citons
- les fondations pieux pleins caissons, 
L’ossature poteaux, poutres, éléments préfabriqués ou non
- grands ouvrages de génie civil .ponts, viaducs, barrages, réservoirs d'eau, 
silos, pistes d'envols, ouvrages portuaires. piscines, phares, enceintes de réacteurs 
nucléaires
05) Méthodes de précontrainte du béton
Par mise en tension des armatures:
Les procédés extrêmement nombreux, font appel à des moyens mécaniques ou thermiques.
On distingue cependant 2 méthodes classiques différenciées
- soit par la chronologie de la mise en tension de l'acier avant (pré-tension) ou après la prise 
du béton (post-tension),
- soit par le mode de transfert des efforts : par adhérence ou par ancrage.
Mais il existe des méthodes mixtes, à savoir:
- la mise en tension par post-tension, avec récupération ultérieure des ancrages (ancrages 
par injection)
- l'association dans une structure d'armatures adhérent et d'armatures ancrées (procédé pré-
post)
- la neutralisation par gainage plastique, de l'adhérence sur certaines longueurs d'armature, 
adhérentes sur le reste leur parcours.
A) La Pré-tension ou précontrainte par fils adhérents.
La mise en tension des aciers a lieu avant le bétonnage, les fils en contact direct avec le 
béton y adhèrent. Ce procédé difficile à mettre en oeuvre sur le chantier convient tout 
particulièrement à la préfabrication en série en usine
Les différentes phases de cette technique et ce qui se passe peut s'expliquer ainsi
1)L'armature inerte non contrainte est disposée horizontalement, sur l'aire bétonnée de 
coulage, dans le coffrage. Notons que cet acier ne doit être ni rond, ni lisse, mais présenter 
des reliefs pour améliorer l'adhérence au béton.
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