Réalisation d’ouvrage béton à grande portée : quels sont les enjeux d’une telle construction ?
Qu’est-ce qu’un ouvrage béton à grande portée ?
Les ouvrages en béton à grande portée désignent des structures conçues pour couvrir de grandes distances sans support intermédiaire. Ces constructions sont courantes dans des projets de génie civil de grande envergure, tels que les ponts, les viaducs ou les bâtiments industriels ou gymnases, où la résistance et la durabilité sont des impératifs. Les structures à grande portée sont généralement soumises à des contraintes importantes en raison des charges lourdes qu’elles supportent et de leur exposition aux éléments climatiques.
Les ouvrages en béton à grande portée se distinguent par la nécessité d’une conception renforcée. Les poutres en béton, dalles béton et autres éléments structuraux sont conçus pour résister à la flexion, aux charges verticales et horizontales. Les calculs de portée sont donc essentiels, en particulier pour les ponts en béton ou les bâtiments de grande envergure où la flexion et les déformations doivent être minutieusement prises en compte.
Étude et conception : les étapes clés avant la construction
Avant de procéder à la construction d’un ouvrage en béton à grande portée, plusieurs étapes essentielles doivent être suivies.
Ces étapes incluent des études approfondies et des calculs précis pour garantir la stabilité et la résistance de la structure à long terme.
L’étude commence par l’analyse des contraintes auxquelles la structure sera soumise. Les conditions climatiques, les charges dynamiques (trafic, poids des matériaux) et les caractéristiques du sol sont pris en compte. Il est nécessaire de calculer la résistance à la flexion et la capacité portante de chaque élément de la structure.
1. Analyse des contraintes et des charges
Le choix du béton est crucial, en particulier pour les projets à grande portée. Le béton précontraint est souvent privilégié pour ces applications. Ce matériau permet de supporter des charges importantes grâce à la tension qu’il peut recevoir sans se déformer excessivement. Le béton à haute résistance et les matériaux composites peuvent aussi être utilisés pour renforcer la structure.
2. Choix des
matériaux
Les calculs de portée et les simulations de charge permettent de déterminer la taille, la forme et les dimensions des poutres, dalles et autres composants. Ces calculs sont essentiels pour garantir la solidité de la structure tout en optimisant les coûts et les matériaux. En phase conception, il est fondamental de bien définir la section des poutres précontraintes afin qu’elles s’inscrivent correctement dans le projet architectural.*
3. Conception de
la structure
Les travaux de génie civil de grande envergure exigent une planification rigoureuse. L’implantation de structures métalliques ou en béton précontraint doit être parfaitement coordonnée avec les phases de construction pour éviter toute instabilité.
4. Planification de la construction
*ITS est à disposition des maîtres d’œuvres pour aider à définir ces éléments afin que ces sujets ne soient pas des contraintes bloquantes en phase exe.
Techniques et solutions pour réaliser des portées importantes
Pour réussir la construction d’un ouvrage en béton à grande portée, plusieurs solutions techniques existent. Chaque technique dépend de l’ampleur du projet, des contraintes du site et des exigences de durabilité.
Béton précontraint
Le béton précontraint est un choix fréquent pour les ouvrages à grande portée. Il permet de créer des poutres et des dalles de béton capables de supporter des charges lourdes sans se déformer excessivement. La technique consiste à appliquer une contrainte mécanique sur le béton avant qu’il ne durcisse, ce qui augmente sa résistance à la flexion et permet d’élargir les portées possibles. ITS réalise la mise en œuvre de la post-tension à l’aide de procédés certifiés ASQPE en partenariat avec l’entreprise titulaire du lot gros œuvre/charpente. Les équipes d’ingénieurs et de techniciens ITS accompagnent les différents interlocuteurs de l’opération : bureau de contrôle, maître d’œuvre et entreprise de gros œuvre pour les études de précontrainte, le phasage et la mise en œuvre des gaines de précontraintes dans le ferraillage des poutres ou du plancher.
Renforcement des structures en béton
Lorsque les exigences de portée sont particulièrement élevées, le renforcement des structures béton devient une solution incontournable. Ce renforcement peut être réalisé par des techniques telles que l’ajout de fibres composites ou l’application de précontraintes supplémentaires. Ces solutions permettent d’augmenter la résistance à la flexion et d’assurer la longévité de la structure, tout en répondant aux normes de sécurité et de performance.
Structures métalliques béton
Les structures métalliques en association avec le béton sont une solution efficace pour les ouvrages à grande portée. Les poutres métalliques peuvent être intégrées dans la structure en béton pour apporter une résistance accrue, surtout pour les ponts et viaducs. Cette combinaison permet d’obtenir des portées importantes tout en optimisant le poids et la flexibilité de la structure.
Calculs de portée et simulation numérique
Les calculs de portée sont devenus plus précis grâce aux avancées technologiques. L’utilisation de logiciels de simulation numérique permet de modéliser les contraintes et de vérifier la résistance de chaque élément en fonction des charges qu’il doit supporter. Ces outils facilitent la conception de structures complexes et permettent d’optimiser les matériaux utilisés pour garantir à la fois sécurité et rentabilité.
Les défis spécifiques : stabilité, sécurité et durabilité
La construction de structures béton de grande portée présente plusieurs défis, notamment en termes de stabilité, sécurité et durabilité. Ces défis doivent être abordés dès la phase de conception pour garantir une construction fiable et pérenne.
1. Stabilité de la structure
L’un des principaux défis lors de la construction d’un ouvrage à grande portée est la stabilité de la structure. La flexion des poutres et la déformation des dalles peuvent compromettre la sécurité de l’ensemble de l’ouvrage. Il est donc essentiel de bien dimensionner chaque élément pour éviter toute défaillance sous l’effet des charges appliquées.
2. Sécurité lors de la construction
La sécurité pendant la phase de construction est un autre aspect clé. Les travaux BTP de grande envergure nécessitent une coordination précise et des équipements adaptés pour assurer la stabilité temporaire des structures avant leur consolidation définitive. L’utilisation de coffrages et de supports temporaires doit être rigoureusement planifiée.
3. Durabilité à long terme
La durabilité d’un ouvrage en béton à grande portée repose sur la résistance aux agressions extérieures, telles que les cycles de gel-dégel, l’exposition aux chlorures et à la pollution, ainsi que l’usure des matériaux. Le béton utilisé doit être capable de résister à ces facteurs, et des solutions de protection supplémentaires, comme les traitements de surface et les membranes d’étanchéité, peuvent être appliquées pour prolonger la durée de vie de l’ouvrage.
La construction de structures en béton de grande portée, comme les ponts ou les bâtiments de grande envergure, repose sur des techniques avancées et une conception méticuleuse. Le béton précontraint, les structures métalliques associées au béton, ainsi que des solutions de renforcement spécifiques sont des atouts majeurs pour garantir la résistance et la durabilité des ouvrages. Les défis relatifs à la stabilité, la sécurité et la durabilité sont omniprésents et doivent être pris en compte dès la phase de conception pour assurer des réalisations conformes aux normes de qualité les plus exigeantes.
Notons que l’utilisation du béton précontraint réduit l’empreinte carbone d’environ 30% par rapport à une solution classique. Cette réduction de l’impact carbone prend une dimension encore plus forte dans la réalisation de planchers précontraints face aux planchers BA.