Le béton précontraint

Les techniques de construction évoluent. On découvre des nouveautés grâce aux problèmes rencontrés en bâtiment et travaux publics. En voici une : La résistance du béton armé se limite à une certaine portée maximale, d’où la découverte, ou l’invention, du béton précontraint. On retrouve l’usage béton précontraint dans la construction d’ouvrages de longue portée tels que les ponts. 

Le saviez-vous ?

Le pont de l’Ile de Ré avec ses 796 voussoirs est un bel exemple de l’utilisation du béton précontraint.

Béton précontraint : Définition

Le béton précontraint peut s’interpréter de deux façons. Soit on le considère comme une technique, soit comme un matériau de construction.

Considéré comme une technique, le béton précontraint s’assimile à la précontrainte. On met donc l’accent sur le procédé de mise en œuvre de l’élément de construction pour le définir. Dans ce cas, le béton précontraint est du béton armé mis en compression avant sa prise, afin qu’il puisse mieux résister à la flexion et à la traction. La précontrainte allonge la durée de vie de l’ouvrage.

Considéré comme un matériau de construction, le béton précontraint est une matière formée d’éléments différents. Les armatures y sont toujours présentes. On utilise des câbles d’acier dits « de précontrainte ». Ensuite, il y a, bien entendu, le béton qui garde sa définition initiale : un composé de granulats et de liant, gâché dans de l’eau. Les granulats peuvent être des gravillons ou des granulats légers, les gravillons étant des granulats naturels, les granulats légers artificiels. Le liant est le ciment. En tant que matériau de construction, le béton précontraint est un type de béton qui s’aligne à côté du béton aggloméré et du béton armé usuel.

Fabrication d’une poutre précontrainte par post-tension

La mise en situation du béton précontraint par post-tension se déroule comme suit :

▶️ On monte un échafaudage qui va servir de support à la poutre à coffrer puis à couler, mais avant le bétonnage, on réserve des gaines vides dans lesquelles seront enfilés les câbles d’acier de précontrainte après le coulage et la prise du béton. 

▶️ Après avoir passé les câbles dans les gaines, on les tend puissamment en les bloquant à leurs deux extrémités par des cônes d’ancrage ou des plaques métalliques percées d’orifices coniques. 

▶️ On y installe alors des vérins hydrauliques pour mettre les câbles en tension et les fixer. À noter que les vérins vont s’appuyer sur la poutre en béton.

▶️ Une fois durci, le béton va répondre par compression à la forte tension des câbles. Cette compression du béton ainsi précontraint va raccourcir la partie inférieure de la poutre, ce qui va la faire cambrer vers le haut tout en reposant sur ses extrémités.

▶️ Comme finitions, on démonte les vérins. On rogne les excédents des câbles. On remplit le vide des gaines par injection sous pression de coulis de ciment afin de protéger les armatures de la corrosion.

Le principe du béton précontraint par post-tension est un peu comme en couture : la couturière réalise un pli sur le tissu d’un caleçon au niveau de la taille pour qu’elle puisse y enfiler l’élastique et pour que le caleçon tienne bon.

Fabrication d’une poutre précontrainte par pré-tension

Cette fois, on met d’abord les aciers durs de précontrainte en tension avant de procéder au bétonnage de la poutre.

▶️ Pour ce faire, on dispose d’un long banc de préfabrication qui peut aller jusqu’à 120 mètres. Ce banc est limité à ses deux extrémités par des butées bien ancrées au sol. On met en place les fils d’acier à haute résistance sur ce banc. On les met en tension en installant des fils de vérins à leurs deux bouts.

▶️ Ce sera ensuite qu’on coulera le béton en formant de nombreuses lignes de poutres. Lorsque le béton durcira, on relâchera les vérins. Le résultat sera le même que pour la poutre précontrainte par post-tension : le béton sera précontraint par la haute tension des fils qui y adhèrent.

▶️ La poutre se mettra à cambrer vers le haut. À l’exploitation de l’ouvrage, sous l’effet des charges, la cambrure de la poutre diminuera, et quand les charges disparaîtront, elle reviendra en place.

Par ailleurs, les avantages du béton précontraint résident dans sa facilité d’entretien, dans la maîtrise des frottements et dans la faible épaisseur des âmes des éléments d’ouvrages tels que le tablier d’un pont.

Les inconvénients béton précontraint sont le risque élevé de flambage de la structure. Si les fissures sont évitées, la rupture ne l’est guère à cause des éventuels phénomènes vibratoires.

La précontrainte

Qu’est-ce que le béton armé précontraint ?

Le béton précontraint est du béton fortement comprimé au préalable par la mise en tension des câbles qui la constituent, afin que la poutre fabriquée avec, résiste mieux à la pression des charges qui la sollicitent grâce à son élasticité. Exit donc les flèches, les fissures et la courte durée de vie de l’ouvrage. Ce sont les principaux avantages béton précontraint.

 Qui a inventé le béton précontraint ?

Le béton précontraint a été inventé par le Français Eugène Freyssinet en 1928. 

Comment est réalisé le béton précontraint ?

On recense deux méthodes de réalisation du béton précontraint à savoir : la précontrainte par post-tension et la précontrainte par pré-tension.

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