Cours de Structures en béton

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1 Cours de Structures en béton Chapitre 1 CONSTRUIRE EN BETON Section 1.7 La préfabrication Les généralités Les éléments verticaux Les éléments précontraints Version 1.0 A Prof. André Oribasi Les généralités Domaines d application Préfabrication totale (l ensemble d une structure) -Superstructure d un pont (tablier + bordures + parapets) -toiture (ev. équipements compris) Préfabrication partielle (par élément) Gros-œuvre -Poutres -Colonnes et piles -Dalles et tablier Second œuvre -escalier -façades Photo: TGC Prof. R. Walther

2 1.7.1 Les généralités Avantages (1/2) Qualité élevée des éléments construits -mise en œuvre dans des conditions idéales -à l abri des intempéries -à température pratiquement constante -composition optimale du béton (dosage des agrégats, du ciment, de l eau, ) -mise en œuvre précise des armatures Rapidité de la construction -rationalisation et automatisation de la production -mise à disposition dès le début du chantier -gain de temps lors du montage Les généralités Avantages (2/2) Qualité élevée des éléments construits -formes géomètriques plus complexes -apparence et texture soignée, originalité possible (béton lavé, strié, sablé, brossé, cannelé, coloré, )

3 1.7.1 Les généralités Inconvénients Coûts de production -amortissement des installations de préfabrication -recours à des engins de levage à forte capacité -conditions d accès à garantir (piste de chantier, enneigement, rayon d action) Joints entre les éléments Le problème des joints au niveau -de l aspect visuel -de l étanchéité -de la durabité -de la sécurité Les généralités Dénomination On distingue: -les éléments porteurs primaires (poutres, pannes, colonnes, ) -les éléments porteurs secondaires (éléments de plancher, de toiture, de façade

4 1.7.2 Les éléments verticaux Les colonnes (1/4) Pied de colonne articulé Pied de colonne encastré Les éléments verticaux Les colonnes (2/4) Jonction articulée Jonction de colonne Avec continuité

5 1.7.2 Les éléments verticaux Les colonnes (3/4) Pont à Châtel-St-Denis Exemple de pile de pont En éléments préfabriqués Photos: EPFL IBAP Les éléments verticaux Les colonnes (4/4) Jonction avec Dalle coulée Jonction avec pré-dalle et évidement Jonction avec pré-dalle et surbéton

6 1.7.2 Les éléments verticaux Les murs (1/2) Particularités -libertés de forme -dessins des parements Contraintes -épaisseurs statiques -dispositifs de liaison -continuité des parois Les éléments verticaux Les murs (2/2) Application du procédé de la préfabrication dans le domaine du bâtiment locatif

7 Les éléments linèaires Sections transversales usuelles Liaison poutre - colonne

8 Liaison poutre - poutre Jonction poutre - panne (même niveau)

9 Jonction poutre panne (empilé) Les ponts poutres préfabriqués (1/4) La préfabrication Viaduc de la Plaine du Rhône (VS 1970) Photos: EPFL IBAP

10 Les ponts poutres préfabriqués (2/4) La mise en place Viaduc de la Plaine du Rhône (VS 1970) Photos: EPFL IBAP Les ponts poutres préfabriqués (3/4) Pour les poutres Viaduc de Capo Lago (TI) Photos: EPFL IBAP

11 Les ponts poutres préfabriqués (4/4) Réalisation du tablier Solution traditionnelle coffrée En préfabriqué Photos: EPFL IBAP Les ponts caissons préfabriqués (1/2) L installation de préfabrication Le transport

12 Les ponts caissons préfabriqués (2/2) La mise en place des éléments Etapes Avancement du cintre mobile Transport par voie maritime Ajustage par joints spécifiques - joints d effort tranchant - joints de centrage Mise en précontrainte Photos: EPFL IBAP Les planchers Les dimensions -longueur max 18 m -Largeur de 1.2 à 2.4 m Les sections transversales Comparaison? Les valeurs limites --capacité portante 5 kn/m2 --poids propre 3 kn/m2

13 La continuité des planchers (1/3) Section en double Té Principes de construction -alléger la structure par une prédalle -surbéton participant à la résistance -continuité assurée par le béton coulé sur place La continuité des planchers (2/3) Principes de construction -permettre la reprise des efforts horizontaux entre éléments (efforts du vent, des séismes, ) -assurer un comportement monolitique vis-à vis de la fissuration

14 La continuité des planchers (3/3) Principes pour les dalles alvéolées -Connection entre éléments par des barres ou par précontrainte -assurer un comportement monolitique vis-à vis de la fissuration -utiliser la précontrainte pour réduire les dimensions Les toitures Simples et doubles courbures Structure type sheds Epaisseurs A) 6-8 cm B) 8-12 cm Portées m Structure ondulée Structure plissée ajourée Structure plissée

15 1.7.4 Les éléments précontraints Le principe de réalisation Etape 1 : mise en tension des torons entre les blocs d ancrage fixes Etape 2 : Réalisation classique de l élément en béton Etape 3 : Détente des ancrages et coupe des torons. Libération de la force de précontrainte qui est transmise par simple adhérence au béton Les éléments précontraints Les limites du procédé Avantages Possibilité de traiter plusieurs éléments simultannément, les bancs de fabrication pouvant atteindre 100 m Economie par l absence d ancrages et de gaines Réduction des dimensions des pièces produites par l effet favorable de la précontrainte Inconvénients Nécessité d enrober suffisamment chaque toron afin de permettre le transfert des forces. D où l impossibilité de concentrer les torons Limitation à un tracé rectiligne, bien adapté aux systèmes Isostatiques Interdiction dans les normes d introduire l effort par adhérence dans les zones tendues

16 1.7.4 Les éléments précontraints Réflexions sur le tracé des câbles La forme de l élément peut être adapté de façon à créer des moments primaires de précontrainte adapté aux sollicitations En travaillant sur un seul élément et en introduisant des ancrages et des déviateurs fixés dans le coffrage, on peut introduire des forces de déviations favorables