Les bétons précontraints

Bruno, Menja

Voici un extrait gratuit du GRAND GUIDE DE LA MACONNERIE :

Historique du béton précontraint

Le béton est un matériau qui dispose d’une grande résistance face à la compression mais qui est fragile face à la flexion. Pour y remédier, des armatures en acier ont été incorporées dans le béton, donnant le béton armé.
En 1928, Eugène Freyssinet eut l’idée de préparer le béton afin que ce dernier puisse faire face à des charges et à des tractions qui peuvent présenter un danger pour son intégrité (fissures puis rupture).
La préparation du béton consiste à suffisamment le comprimer pour qu’en tous points, les compressions soient supérieures aux tractions qui se développeront ultérieurement.
La compression préalable du béton est la précontrainte, un vocabulaire utilisé pour la première fois par Eugène Freyssinet en 1933.
De ce fait, le béton précontraint est un béton dans lequel on introduit, avant sa mise en service, des tensions opposées à celles qu’il devra subir.
L’intensité de la précontrainte à mettre en œuvre dépend évidemment des tractions auxquelles il faudra s’opposer et des raccourcissements instantanés et différés du béton.

Utilisation du béton précontraint

Le béton précontraint permet de réaliser des ouvrages soumis à des contraintes importantes, comme les ponts, les silos et les réservoirs, ou des éléments structuraux de faible épaisseur mais de portée importante comme les poutres et les dalles. Il autorise l’exécution des projets architecturaux plus sophistiqués et plus audacieux. Cette technique s’applique aussi bien aux ouvrages coulés sur place qu’aux éléments préfabriqués, aux enceintes des réacteurs nucléaires et aux bâtiments industriels.

Principe du béton précontraint

Le béton est précontraint au moyen de câbles qui sont tendus par des vérins : la tension des câbles va appliquer au béton une contrainte de compression dont l’intensité va dépendre des charges de flexion que l’ouvrage aura à subir. L’objectif de la précontrainte est de soumettre le béton à des contraintes permanentes de compression destinées à compenser les forces de traction qui seront appliquées à l’ouvrage. Les forces de flexion ne viendront alors qu’en déduction de la force de la précontrainte initiale. Cette précontrainte peut être appliquée par pré-tension, c’est-à-dire que les câbles sont tendus avant le coulage du béton. Elle peut également être appliquée par post-tension. Dans ce cas, les câbles sont tendus après le durcissement du béton.

Armatures de précontrainte

Les armatures de précontrainte sont en acier à haute résistance. Elles se présentent sous la forme :

  • de fils lisses ou crantés (ces derniers sont utilisés en précontrainte par pré-tension) de diamètre 2,5 mm à 12,2 mm
  • de torons qui sont un assemblage de plusieurs fils. Il existe les torons à 2, 3 ou 7 fils de diamètre 4,8 à 18 mm. On utilise couramment les torons 3 fils de diamètre 5,2 mm et les torons 7 fils de diamètre 6,85 mm à 15,7 mm.

Les caractéristiques des torons les plus couramment utilisés sont données dans le tableau ci-après :

DésignationClasse [MPa]Diamètre [mm]Section [mm²]
T 13 1 860 12.5 93
T 13 S 1 860 12.9 100
T 15 1 860 15.2 139
T 15 S 1 860 15.7 150
  • de barres lisses ou à reliefs formant un filetage de diamètre 15 mm à 75 mm.
  • de câbles constitués de plusieurs torons en acier à haute résistance pour le béton précontraint. La gamme des câbles s’étend des câbles monotorons aux câbles de très grande puissance comportant jusqu’à 55 torons.
    Les unités les plus courantes, pour la précontrainte longitudinale, sont les unités 12 ou 1[...]
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  • Précontrainte par pré-tension
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