La précontrainte par post-tension: de quoi s'agit-il?

C'est le rêve d'un architecte, la joie des promoteurs, un magnifique outil pour les constructeurs et qui, de surcroît, respecte l'environnement. La précontrainte par post-tension permet de réaliser toute forme de structure tout en réduisant l'impact sur l'environnement, le délai de construction, ainsi que la quantité de matériaux et les coûts. Depuis ses premières mises en oeuvre, la technologie de précontrainte par post-tension a progressé de manière significative – notamment en termes de performance, d'assurance qualité, de durabilité et de protection contre la corrosion. Mais qu'est-ce exactement? Et en quoi cela vous intéresse-t-il ?

Industrial Ring Road (Thaïlande) par le membre du BBR Network BBR Construction Systems

Q: La précontrainte par post-tension: de quoi s'agit-il?

R: De façon basique, la précontrainte par post-tension est un procédé exceptionnellement ingénieux qui renforce le béton pendant la construction – et peut même, parfois, permettre la construction d’une structure qui serait autrement impossible!

Utiliser la précontrainte par post-tension permet des segments de béton plus fins, l'allongement des travées entre les supports, offre des murs plus résistants aux forces latérales, et des fondations qui résistent mieux aux effets de contraction ou de dilation du sol. Le béton possède ce que les ingénieurs appellent une résistance à la compression – cela signifie qu'il porte aisément son propre poids dans une structure. Dès que vous introduisez les charges ""vives"" d'une utilisation quotidienne (comme le passage de véhicules dans un parking ou sur un pont), le béton fléchit ou s'affaisse entraînant des fissures qui affaiblissent la structure.

Le béton n'a pas de résistance à la traction. Seul, il n'offre pas la flexibilité requise. C'est pourquoi des barres de renforcement - une armature - sont souvent incorporées dans le béton pour limiter l'étendue des fissures. Toutefois, cette armature ne procure qu'un renforcement passif – c'est à dire, qu'elle ne porte aucune charge ni n'apporte de résistance supplémentaire avant que le béton ne se fissure.

Là réside l'utilité des systèmes de précontrainte par post-tension. Ces systèmes offrent un renforcement actif. La précontrainte par post-tension place la structure en béton sous compression dans les zones où les charges provoquent des contraintes de traction. Elle applique une contrainte compressive sur les matériaux, ce qui compense les contraintes de traction que le béton pourrait subir sous charge. la précontrainte par post-tension est mise en oeuvre par des «câbles» ou armatures – un procédé d'ensemble qui comprend des torons ou des barres en acier à forte résistance, leur gainage ou leurs conduits de protection, un coulis injecté ou des revêtements (pour protéger les torons ou barres entourés contre la corrosion), ainsi que des dispositifs d'ancrages requis aux deux extrémités.

Q: Pourquoi la précontrainte par post-tension me concerne-t-elle?

R: lors d'une construction, plusieurs bénéfices sont offerts par la solution de précontrainte par post-tension : une flexibilité de conception, un programme de construction accéléré et des coûts réduits de matériaux. Sur le plus long terme, cette solution peut contribuer à réduire les coûts d'entretien, offrir une augmentation potentielle de charge ou permettre de modifier l'utilisation prévue de la structure.

L'exemple le plus parlant de la flexibilité offerte par la précontrainte par post-tension lors de la conception pourrait être sa capacité à accommoder de grandes exigences en terme de géométrie, comme les courbes complexes, une super élévation variable et des changements significatifs de niveaux. Pour les stades, la précontrainte par post-tension permet de longues portées libres et une approche architecturale des plus créatives.

Mais, en plus, l'espace disponible et la luminosité peuvent être optimisés pour les locaux commerciaux par la construction d'étages dépourvus de colonnes. Outre la réduction du délai de construction et la compression des coûts de matériaux avec une quantité de béton et d'acier réduite pour bâtir la superstructure, la précontrainte par post-tension peut aussi diminuer considérablement le travail des fondations. De plus, des dalles précontraintes plus fines, ainsi qu'une mise en tension précoce, optimise le temps de construction de chaque niveau, et favorise ainsi la progression de la construction de la structure globale.

Sur le long terme, les structures précontraintes par post-tension induisent des coûts d'entretien réduits. Considérez, par exemple, la dalle de sol d'un entrepôt. Une solution de précontrainte par post-tension permet de réduire le nombre de joints ce qui diminue leur coût d'entretien et augmente leur durée de vie. Pour les cuves et les silos, la précontrainte par post-tension peut offrir un béton quasiment non-fissurable. Et encore, les structures précontraintes par post-tension peuvent être modifiées – plutôt que démolies – et permettre une autre utilisation dans le temps.

L'utilisation du procédé de précontrainte par post-tension favorise une approche de la construction plus écologique. Tout d'abord, les structures précontraintes par post-tension nécessitent une quantité moindre de matériaux – armature en acier, bétons – et produisent ainsi moins d'émissions de carbone en termes de production et de transport. La procédure actuelle de construction peut également devenir plus sensible aux préoccupations environnementales – par exemple, pour la construction d'ouvrages d'art de très longue portée, les supports intermédiaires temporaires ne sont plus nécessaires, ce qui annule tout impact sur l'environnement.

Q: Agrément européen pour un kit de précontrainte par post-tension: de quoi s'agit-il ?

R: Un kit de précontrainte par post-tension qui a reçu l'agrément européen comprend tous les éléments nécessaires à la mise en oeuvre d'un câble de précontrainte par post-tension. Les kits marqués CE ne sont vendus que par des sociétés spécialisées en post-tension certifiées qui assument l'entière responsabilité des travaux de mise en oeuvre de la précontrainte par post-tension.

Par le passé, il existait de nombreux standards nationaux – par exemple les normes en Grande Bretagne ou en Allemagne (DIN) – et les dispositions relatives aux essais devaient être respectées. Certains pays adaptèrent et adoptèrent les spécifications en vigueur dans d'autres pays, et certains n'avaient établi aucun critère. Aujourd'hui, la technologie de précontrainte par post-tension détient un passeport clairement international, à condition de posséder le marquage CE et d'obtenir l'Agrément Technique Européen (ATE) relatif aux procédés de précontrainte par post-tension.

La marquage CE et l'Agrément Technique Européen pour les kits de précontrainte par post-tension, permettent une comparaison actualisée et précise avec des offres similaires. Cette procédure permet d'exposer clairement les spécifications de chaque produit et de chaque procédé, assurant ainsi que tous les systèmes détenteurs d'un ATE procurent le même niveau de durabilité et de sécurité. Les procédés de précontrainte par post-tension dotés du marquage CE et installés par des sociétés responsables et spécialisées en précontrainte post-tension – comme les membres de notre BBR Network mondial – fournissent le plus haut niveau de qualité et garantissent aux propriétaires des ouvrages installés avec ces kits, que seuls des produits de pointe et de grande qualité seront utilisés.

Q: Quels sont les différents types de précontrainte par post-tension?

R: Le concept de «taille unique» n'est plus viable; l'optimisation est désormais nécessaire pour réaliser des structures qui respectent autant que possible l'environnement. Choisir la précontrainte par post-tension permet de puiser dans une gamme de produits plus large.

BBR regroupe désormais son offre en câbles pour vous permettre de n'utiliser que ce dont vous aurez réellement besoin. Par exemple, nous proposons plus de 25 dimensions différentes d'ancrages multi-torons – de 1 à 73 torons. La rationalisation des kits en dimensions groupées permet leur mise en oeuvre et leur mise en tension avec un seul équipement. Ainsi, nous visons à assurer que seule la quantité de matériel d'ancrage réellement nécessaire sera utilisée pour la structure, tout en réduisant l'impact d'un transport supplémentaire d'engins de construction.

Une grande variété de câbles de précontrainte par post-tension est disponible pour couvrir un grand éventail d'applications. Néanmoins il existe quatre principales sortes :

  • Câbles Intérieurs adhérents : un ou plusieurs torons sont placés dans un conduit en plastique ou en métal qui est scellé dans le béton. Quand le conduit est injecté d'un coulis spécifique, le câble «adhère» au béton qui l'entoure. Les câbles intérieurs adhérents sont installés avant que le béton soit coulé et sont donc entourés de béton. Cette approche est souvent employée pour les ouvrages d'art et pour les poutres fortement sollicitées des immeubles. Les systèmes intérieurs plats peuvent également constituer un excellent choix pour des dalles de faible épaisseur.
  • Câbles Intérieurs non adhérents : l'acier de précontrainte n'adhère pas au béton qui l'entoure, sauf aux ancrages. Ce procédé est employée pour les dalles ou les dalles au sol d'immeubles ou de parcs de stationnement. De plus en plus, il s'intègre dans les projets d'infrastructure.
  • Câbles extérieurs non adhérents – ces câbles sont installés sur la surface externe de structures en béton. Ce type de précontrainte par post-tension permet l'accès pour la maintenance et le remplacement des câbles, et représente ainsi la meilleure solution pour l'amélioration et la rénovation d'ouvrages d'art.
  • Tirants d'ancrage – ceux-ci servent à stabiliser les parois d'excavations, les versants de collines et les parois de tunnels. Ils sont aussi utilisés pour résister aux forces de d'aspiration subies par les tours ou pour renforcer la protection antisismique. Les produits de précontrainte par post-tension dotés du marquage CE sont constamment surveillés pour assurer qu'ils continuent à remplir toutes les conditions de leur Agrément Technique Européen.

Q: Comment procède-t-on à l'installation d'un système de précontrainte par post-tension ?

R: La réponse courte est "tout simplement", à condition que l'installation soit effectuée par une société spécialisée en précontrainte par post-tension, dont le personnel a suivi une formation pertinente, et qui est soutenue par une organisation internationale de premier plan.

Les systèmes de précontrainte par post-tension doivent être conçus et installés uniquement par des sociétés spécialisées, comme celles qui sont membres du BBR Network. La conception de la forme et de la disposition, ainsi qu'une spécification correcte du système, représentent une phase primordiale du processus et nécessitent une étude d'ingénierie approfondie afin d'optimiser les bénéfices pour toutes les parties prenantes du projet.

La mise en oeuvre du système de précontrainte par post-tension peut débuter dès que le travail de coffrage et de renforcement de la couche d'assise d'armature a été effectué. Pour un système adhérent, les conduits seront généralement placés au préalable, avant d'y installer les torons à l'aide d'un poussoir, et de mettre en place les ancrages aux extrémités. Ceci étant dit, des câbles préfabriqués hors site peuvent offrir de grands avantages pour certains projets de construction.

Ensuite, le béton est coulé. Lorsque le béton atteint la résistance minimale requise, les torons sont insérés dans un dispositif d'ancrage commun puis mis en tension au moyen d'un vérin pour multi-torons ou un outil de précontrainte pour mono-toron. Lorsque le vérin atteint la charge requise, le câble est relâché et se rétracte légèrement, ce qui active le dispositif d'ancrage et verrouille le câble. L'ancrage maintient la force appliquée au câble et la transfère au béton environnant.

Après, le conduit est injecté d'un coulis de béton qui protège le câble contre la corrosion et le scelle dans le béton qui entoure ce conduit.

Q: Est-ce que la précontrainte par post-tension est une invention récente?

R: Non, elle existe depuis longtemps! En fait, le béton précontraint est devenu l'un des matériaux de construction les plus utilisés pour les ouvrages d'art modernes et aussi pour de plus en plus d'immeubles résidentiels, commerciaux et publics. BBR fut à la tête de ce développement et des milliers de projets appliquent la technologie de précontrainte par post-tension BBR de par le monde.

Presque aussitôt après l'apparition du béton armé, à la fin du 19ème siècle, les ingénieurs ont reconnu qu'il serait possible d'en améliorer la performance en y plaçant des armatures précontraintes pour maintenir le béton en compression. Toutefois, ce n'est que bien plus tard que l'utilisation de la précontrainte par post-tension dans les structures fut vraiment généralisée.

La longue histoire de développement innovant au sein de BBR remonte à 1948, lorsque les partenaires ont déposé un brevet pour le système de précontrainte par post-tension BBRV dit "fil à tête bombée". Ensuite, BBR développa une gamme complète de procédés de précontrainte par post-tension, de tirants d'ancrage et d'ancrages pour haubans, répondant ainsi à tous les besoins en ingénierie structurelle. Aujourd'hui les activités du BBR Network sont présentes dans plus de 50 pays à travers le monde.

La précontrainte par post-tension

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BBR CONA CMX

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La gamme des systèmes de précontrainte BBR Volume 1: Applications du système

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Avantages de la précontrainte par post-tension

  • Plus de flexibilité à la conception
  • Un programme de construction raccourci
  • Réduction des coûts des matériaux de construction
  • Réduction des coûts d'entretien
  • Possibilité d'accroître la charge ultérieurement
  • Amélioration des coûts sur la durée de vie et la durabilité
  • Réduction de l'impact environnemental