Cours de Structures en béton Prof. André Oribasi

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1 Cours de Structures en béton Chapitre 2 LES MATERIAUX EN PRESENCE Section 2.4 L acier de précontrainte Les principales caractéristiques Les systèmes de précontrainte Les propriétés mécaniques La résistance de l acier de précontrainte La résistance à la fatigue La relaxation des aciers Version Les principales caractéristiques Formes d utilisation Les fils adhérents (noyés dans le béton) Les unités intérieurs au béton (adhérent ou non) Les unités extérieurs au béton (non adhérent) Propriétés Limites de validité Plages de température : de 40 o C à +100 o C Qualité L acier de précontrainte doit être exempt de tout défaut et ne présenter aucune piqûre de rouille ni aucun point de soudure. Le processus qualité est decrit à l art de la norme SIA 262. Valeurs de calcul Module d élasticité pour les fils et barres E s = N/mm 2 pour les torons E s = N/mm 2 Dilatation thermique α T = 10*10-6 o C -1 Réf. Norme SIA 262 (2003)

2 2.4.1 Les systèmes de précontrainte 1/5 les fils Exemple système BBRV de Stahlton Les systèmes de précontrainte 2/5 les torons Exemple système CONA de Stahlton Sans adhérence (enrobé) Avec adhérence (coulis)

3 2.4.1 Les systèmes de précontrainte 3/5 les barres Exemple système MSP de Stahlton Les systèmes de précontrainte 4/5 les câbles gainés Résistance: f tk = 1670 N/mm 2 f y = 1500 N/mm 2

4 2.4.1 Les systèmes de précontrainte 5/5 3 types d unités de précontrainte par adhérence: Catégorie a: gaines métalliques Catégorie b: gaines synthétiques Catégorie c: unités isolés électriquement Les propriétés mécaniques Les aciers de précontrainte sont classés selon leur limite d écoulement Classification des aciers selon SIA 262 (2003) Tableau 7 page 35 Réf. Norme SIA 262 (2003)

5 2.4.3 Résistance de l acier de précontrainte 1/2 Comparaison contraintes-déformations pour différents aciers Comportement bi-linéaire idéalisé Fig: TGC 7 Prof. R. Walther Résistance de l acier de précontrainte 2/2 Résistance De même que pour l acier d armature passive, la résistance de l acier de précontrainte est donnée par la limite d écoulement obtenue pour une déformation spécifique de 0.1 % f pd = f p0.1k /γ s γ s = 1.15 Contrainte limite d élasticité à 0.1 % Allongement 1 [pour mile] Fractile 5 % Limite f s0.1k Allongement sous charge ultime: 5% Diagramme idéalisé selon SIA Réf. SIA 262 (2003)

6 2.4.4 La résistance à la fatigue La résistance à la fatigue doit être vérifiée dans les structures soumises à des charges cycliques ou dynamiques, telles que: les pont-rails les ponts mixtes autoroutiers les ponts roulants les fondations pour machines La vérification à la La vérification à fatigue consiste à limiter les valeurs des contraintes dans les aciers d armature à des valeurs admissibles. RESISTANCE NOMINALE LIMITE DE FATIGUE SIA 262 tableau 12 page 61 Valeurs de calcul σ sd,fat Fils ou torons, gaine synth, mono 175 N/mm 2 Fils ou torons, gaine synth., multi 145 N/mm 2 Fils ou torons, gaine acier 95 N/mm 2 Ancrages, accouplements 70 N/mm 2 SIA 262 figure 5 page 32 Les contraintes sont basées sur une résistance sous charges cycliques testée pour 2 millions de cycles Réf. Norme SIA 262 (2003) La relaxation des aciers 1/3 La relaxation des aciers traduit leur propriété de se soustraire à une charge de longue durée. Sous l action de charges durables, la déformation d une section en acier augmente dans le temps en fonction: de la nature de l acier de l intensité de la contrainte de la température ambiante Ce phénomène de relaxation provoque dans les aciers de précontrainte une diminution de la force de tension d une valeur de 2 et 15 % Cette influence peut être négligée pour les aciers d armature passive. Une valeur plus précise de la déformation due à la relaxation peut être obtenue à l aide d un essai standardisé, dont les références sont indiquées dans la norme SIA 262 / 1. Cette norme précise le déroulement des essais les plus répandus en suisse et donne les références pour les autres essais plus spécifiques Réf: Norme SIA 162 (1993)

7 2.4.5 La relaxation des aciers 2/3 Si l on ne peut pas réaliser un essai, on se basera sur des valeurs empiriques, tirées de l expérience. Dans l ancienne norme SIA 162 (93), on distinguait 2 classes d acier, selon que l acier avait subit ou non un traitement thermique. Dans la nouvelle norme, tous les aciers ont subit ce traitement les barres à hautes résistances, dont le diamètre est inférieur à 15 mm les barres supérieurs à 15 mm les torons et les fils L intensité des pertes dépend de la force de précontrainte initiale Po Pertes de précontrainte dans les aciers après 1000 h (environ 40 jours) La pertes varient en fonction du temps: les pertes à long terme sont estimées en miltipliant par 3 les valeurs indiquées Selon SIA 262 (2003) Fig. 7 page 36 Réf: Norme SIA 262 (2003)