Brevetée par l’ingénieur Eugène Freyssinet en 1928, la précontrainte est une technique de construction visant à « injecter » des efforts dans une structure béton qui sera soumise à une traction ou à des chargements extérieurs, comme le passage de véhicules lourds sur des ponts ou des voies ferrées via des câbles ou des tirants.

C'est Eugène Freyssinet qui a l'idée de précomprimer le béton. En 1908, il a expérimenté ce procédé en construisant une arche d'essais de 50 mètres dont les culées étaient reliées l'une à l'autre par un tirant de section environ triple de celle de la voûte, et précontraint sous 2 500 tonnes. Il a parlé alors de « précompression permanente des bétons ». Il n'inventera le mot « précontrainte » qu'en 1933.

ITS Entreprise, équipe d'ingénieurs et de techniciens, intervient dans la construction, la réparation et le renfort de nombreux bâtiments et ouvrages d'art pour assurer leur stabilité dans la durée.

Principe de la précontrainte du bêton


Le béton est un matériau de construction aux propriétés exceptionnelles en matière de résistance à la compression, toutefois, il résiste mal à la traction. Il est donc essentiel de l’aider à maintenir sa résistance structurelle par la mise en tension d’une armature qui est soit constituée par des tirants, soit par des câbles en acier.

Cette technique de construction béton conçue par Eugène Freyssinet allège visuellement les édifices, puisqu’elle remplace les porteurs traditionnels par des structures porteuses de plus grandes portées qu’en béton armé. Elle permet donc une grande liberté architecturale.

De plus, la précontrainte du béton augmente la durée de vie des ouvrages (suppression de l’apparition de fissures) tout en réduisant la quantité de matériaux requis durant la construction.

Cette technique prend donc encore plus de sens dans le contexte environnemental actuel, où tous les acteurs contribuent à décarboner le bâtiment. La précontrainte du béton réduit l’impact environnemental des constructions neuves et contribue à préserver le patrimoine architectural ancien. Sur le plan calculatoire, les structures précontraintes sont aujourd’hui dimensionnées à l’eurocode 2, code de calcul successeur du BPEL 91.

Techniques de construction en béton précontraint

Le béton précontraint peut désigner une forme améliorée de béton armé, associant de l’acier au béton. Plus fréquemment, ce terme désigne des techniques de construction en précontrainte du béton par post-tension. Des câbles en acier sont placés dans le coffrage avant le bétonnage.
La précontrainte additionnelle, l’injection de fissure, l’application de revêtements en polymères font partie des nombreuses solutions à disposition d’ITS Entreprise pour réparer et préserver une structure en béton précontraint. Notons également l’application de protection cathodique en réfection d’ouvrages exposés aux ions chlorures notamment.
 

Béton précontraint en pré-tension

 
La méthode de pré-tension est une technique souvent de préfabrication qui consiste à tendre les câbles d'acier avant de couler le béton. Ces câbles sont ancrés à chaque extrémité du banc de mise en tension et tendus jusqu’au résultat désiré. Une fois que le béton a été coulé autour de ces câbles et qu’il a atteint une résistance suffisante, la tension est relâchée. Le relâchement de la tension induit une compression dans le béton, augmentant sa capacité à résister aux charges de traction.

Avantages du béton précontraint en pré-tension

  • Excellente résistance à la traction et à la flexion,
  • Réduction du risque de fissuration
  • Entretien minimal
  • Économies d’aciers et de béton
  • Réduction du nombre d’éléments porteurs
  • Liberté architecturale

Utilisations courantes

La précontrainte en pré-tension est idéale pour des éléments préfabriqués comme les poutres, dalles et poteaux, mais aussi pour la réalisation de structures industrielles, agricoles et commerciales. Cette technique de construction est donc utilisée pour :
  • Traverses de voies ferrées
  • Ponts et viaducs
  • Poutres de toiture
  • Dalles de plancher préfabriquées

Béton précontraint en post-tension

Sur des ouvrages neufs :
Contrairement à la méthode de pré-tension, la post-tension implique la mise en place de câbles d'acier après que le béton ait été coulé et ait atteint une certaine résistance. Ces câbles, souvent logés dans des gaines en plastique, sont ensuite tendus et ancrés au béton. Nous évoquerons également la technique de carbone précontraint - également appelée précontrainte carbone - qui permet l’ajout de plats carbones mis en traction grâce à des vérins. Ce type de précontrainte présente un avantage certain quant à la légèreté du système et sa faible emprise (de l’ordre de 4cm au niveau des ancrages et moins de 3mm au droit des plats carbone).

Le béton précontraint par post-tension réduit les déformations et vibrations à l’origine de fissures sur du béton « classique ».

Cette méthode permet également une plus grande liberté dans la conception architecturale, car elle peut être appliquée sur site et adaptée aux formes complexes.

Avantages du béton précontraint en post-tension

  • Flexibilité de conception, permettant des formes architecturales uniques et s’adaptant à de nombreuses situations de construction
  • Possibilité de retendre les câbles si nécessaire, offrant une meilleure adaptabilité aux changements structurels.
  • Efficace pour les grandes portées et les charges lourdes, comme dans les stades ou les parkings à plusieurs niveaux.
  • Lorsque la zone d’ancrage post-tension est extérieure à la structure, le changement des câbles et le renforcement de la structure sont facilités, ce qui allonge sa durée de vie et l’adapte en cas de charge d’exploitation ou de charge climatique accrue.

Utilisations courantes

La précontrainte en post-tension est très utilisée dans le génie civil pour ses propriétés mécaniques. C’est donc la technique de prédilection dans la construction d’ouvrages d’art, de silos, réservoirs et enceintes de réacteurs nucléaires. Cette technique sert également à la construction de :
  • Immeubles de grande hauteur, notamment les gratte-ciels
  • Parkings à plusieurs niveaux
  • Stades et terrains de sport
  • Structures off-shore
  • Bâtiments industriels d’envergure
Sur des ouvrages à réparer:

La précontrainte par post-tension est également utilisée par ITS afin de renforcer des ouvrages existants (précontraints ou non) pour en augmenter les capacités portantes. Celle-ci est souvent dénommée précontrainte additionnelle ou externe, elle a pour objectif d’introduire des efforts dans la structure existante pour compenser le déficit de résistance de celle-ci, notamment via « l’injection » d’un moment de précontrainte.

ITS utilise la précontrainte externe traditionnelle par câbles, mais également la technique innovante par plats carbone précontraints. La première technique nécessite la réalisation de bossages afin d’ancrer la précontrainte et toutes deux doivent faire l’objet d’une étude structurelle spécifique.

Avantages

  • Degré de renforcement très élevé : la précontrainte additionnelle permet d’augmenter très fortement les capacités résistantes des ouvrages
  • Systèmes « légers » n’apportant que très peu de charges additionnelles
  • Augmentation de la durée de vie des ouvrages
  • Réduction de l’impact environnemental face à des solutions plus lourdes
  • La technique par plats carbone précontraints réduit le risque de corrosion

Utilisations courantes

Renforcement:
  • D’ouvrages d’art
  • De silos
  • D’immeubles de grande hauteur
  • D’ouvrages avec grandes portées (gymnases..)
  • D’ouvrages constitués d’éléments préfabriqués précontraints (dalles alvéolées, prédalles précontraintes, poutres précontraintes…)
  • De Parkings
  • De Stades
  • De Structures off-shore
  • De Bâtiments industriels d’envergure

ITS entreprise, spécialiste des constructions complexes

Depuis plus de 30 ans, ITS Entreprise déploie des solutions de pointe dans le secteur des travaux spéciaux, notamment pour construire, réparer et consolider les ouvrages d’art et bâtiments en béton armé et précontraint.

Prestations

  • Accompagnement personnalisé en maintenance et entretien de constructions
  • Diagnostic des ouvrages affectés par une détérioration du béton d’enrobage
  • Contrôle du ferraillage des bétons armés et précontraints
  • Consolidation de structures porteuses
  • Reprise en sous-œuvre de la structure en acier et béton armé
  • Réparation de failles et de fissures
  • Pose de revêtement d’étanchéité sur dalle béton
  • Cuvelage & Injection béton

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