Chap 1.5 Précontrainte sans adhérence

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1.5 Précontrainte sans adhérence

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1.5.1 Généralités

1.5.2 Torons graissés/gainés

1.5.3 Précontrainte extérieure

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Pendant de longues années, la précontrainte s’est développée presque exclusivement sous la forme des câbles injectés au coulis de ciment, l’injection offrant le double avantage d’une protection anticorrosive efficace et bon marché ainsi que de l’adhérence câble-béton.

Puis, l’apparition sur le marché de torons graissés/gainés en usine a permis un important développement de la précontrainte sans adhérence en particulier dans le secteur du bâtiment industriel et commercial pour la réalisation de dalles plates ainsi que d’autres structures minces.

Plus récemment, un nouveau champ d’application s’est offert avec la précontrainte extérieure, tout d’abord dans le domaine des renforcements de structure, puis pour des constructions nouvelles, notamment de grands ponts, dans le but de s’assurer de meilleurs moyens de contrôle et la maîtrise de la durabilité.

La précontrainte sans adhérence offre tous les avantages essentiels de la précontrainte classique :• à hauteur de poutres ou

épaisseur de dalle égale, portée plus grande d’où suppression d’appuis et, à portée égale, hauteur respectivement épaisseur plus faible,

• liberté de conception plus grande,

• déformabilité beaucoup plus faible, la précontrainte compensant les déformations dues au poids propre,

• meilleur comportement vis-à-vis du poinçonnement,

• monolithisme de la structure,

• réduction des charges permanentes,

• durabilité du béton exempt de fissuration,

• étanchéité du béton,et, sur un point d’importance variable en fonction des déviations angulaires du tracé des câbles ainsi que des matériaux constitutifs de ces derniers, la précontrainte sans adhérence présente l’intérêt de coefficients de frottement sensiblement plus bas. Dans la précontrainte classique, avec des gaines métalliques, le coefficient moyen de frottement acier sur acier s’élève à 0,18. Dans la précontrainte sans adhérence, avec des gaines PEHD, le coefficient de frottement s’abaisse à 0,14, voire, dansle cas des torons graissés,à 0,06.

En outre, la précontrainte extérieure constituée de câbles protégés avec un produit souple (graisse, cire etc…) offre l’avantage d’être en tout temps contrôlable. En cas de besoin, les câbles de précontrainte extérieure sont facilement démontables et remplaçables. De plus, l’absence de câbles à l’intérieur de la structure conduit à des sections plus minces tout en améliorant les conditions de bétonnage.

Seule ombre au tableau, outre pour ce qui est de la précontrainte extérieure son prix un peu plus élevé que celui de la précontrainte injectée au coulis de ciment, la précontrainte sans adhérence ne permet pas de mobiliser la réserve de résistance de l’acier entre la tension de service et la tension de rupture et cette réserve ne peut donc pas être prise en considération dans le calcul de la sécurité à la rupture. Mais les quantités minimales d’armatures passives prescrites par les normes sont en général telles que cette sujétion reste sans conséquence.

Freyssinet a à son actif plusieurs réalisations de renforcement de structures à l’aide de précontrainte extérieure comme par exemple les ponts de la Lutrive pour ne citer que ceux-là et a acquis un savoir-faire incontestable dans ce domaine.


1.5.1 Généralités

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Les torons ainsi dénommés sont protégés dès la fabrication en usine par un enrobage de graisse et une gaine réalisée par extrusion. On connaît les monotorons graissés/gainés que proposent toutes les usines fabriquant des torons pour la précontrainte. La nécessité dans la plupart des projets de regrouper un certain nombre de monotorons et les sujétions pratiques et économiques qui en découlent, ont incité à développer le système CMM (Compact-Multi-Mono). Mieux qu’une longue description, les dessins ci-après définissent ce nouveau produit qui a d’ores et déjà subi tous les tests et essais requis et obtenu, notamment, le très sévère agrément allemand délivré par l’Institut für Bautechnik de Berlin. Coefficients de frottement µ = 0,06, Δ¥ = 0,009.


1.5.2 Torons graissés/gainés système CMM

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Rayon min. [m] Effort [kN] Section Poids acier

Câble type [mm2] [kg/m] rx ry 0.7 ftk 0.75 ftk

M1T15S 150 1.18 2.6 2.6 186 199

CMM2T15S 300 2.35 2.6 10.0 372 398

CMM3T15S 450 3.5 2.6 10.0 558 597

CMM4T15S 600 4.7 2.6 10.0 743 797

Transitioncâble - ancrage

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Type CM 3/15

Type CM 4/15

Têtes d’ancrage système CMM

Type M 1/15

Type CM 2/15

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Dimension des frettes spirales, entraxes et recouvrements min. des têtes d’ancrage


Type M 1/15,Béton C25/30

Ø f : diamètre frette spirale

Ancrage Frette spirale Béton C25/30 Béton C30/37

type Ø acier longueur Øf A B C D Øf A B C D

CM2/15 10 250 160 220 200 130 120 140 200 180 120 110

CM3/15 12 300 200 300 240 170 140 160 280 200 160 120

CM4/15 12 300 220 340 260 190 150 180 300 220 170 130

Coupleurs fixes système CMM

Type KM 1/15

Type KM 4/15

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Encombrement des vérins CMM


Vérin Câble a b c Ød e f g

CMM200 1T15S 80 1 200 540 107 180 70 110

CMM400 2T15S 110 1 200 600 145 200 90 110

CMM600 3T15S 110 1 200 600 145 200 90 110

CMM800 4T15S 120 1 0 600 180 200 100 110

Cotes en mm

Montage des têtes d’ancrage (Type CM 4/15)

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Disposer les câbles de précontrainte à l’extérieur du béton des ouvrages n’est pas une idée nouvelle : de nombreuses applications effectuées au cours des trente dernières années dans différents pays du monde reposent sur cette idée.

L’utilisation de la précontrainte extérieure s’est avérée notamment très intéressante pour le renforcement d’ouvrages, que ce soit en vue de les adapter à de nouveaux systèmes de surcharges réglementaires, ou pour les rendre conformes aux nouveaux règlements de calcul et restaurer intégralement leur aptitude à résister aux sollicitations extérieures.

Toutefois, c’est en France dès le début de la décennie 80 que la précontrainte extérieure a été placée à la pointe des techniques modernes de réalisation des ouvrages neufs.

Dans ce contexte, Freyssinet International a mis au point et développé deux systèmes de câbles de précontrainte extérieure tout en adaptant aux exigences de ces systèmes la gamme des têtes d’ancrage des types F et C définies dans le § 1.3.1. Cette adaptation consiste, notamment, dans l’adjonction d’une trompette PEHD continuant la gaine à l’intérieur de la trompette standard ainsi que d’un capot de protection de la tête.

Système I : Câble à torons ordinaires

Le câble est constitué de torons ordinaires enfilés de façon classique dans une gaine épaisse en polyéthylène de haute densité (PEHD).

Le conduit, qui est continu d’un ancrage à l’autre, traverse librement les entretoises intermédiaires en béton grâce à des fourreaux, généralement métalliques, mis en place lors du bétonnage de l’ouvrage. Ces fourreaux peuvent faire office de déviateurs.

Mise en tension au moyen de vérins ordinaires (cf. § 1.4.5) et injection à l’aide d’un coulis de ciment sont ensuite effectuéesde façon traditionnelle.

Cette solution présente de nombreux avantages :• le conduit étant extérieur à l’ouvrage, la qualité de la réalisation

du gainage et en particulier son étanchéité, peuvent être vérifiées à tout instant,

• les coefficients de frottement câble/gaine sont faibles(µ = 0,14) et le coefficient de transmission élevé amène une amélioration importante de l’efficacité de la précontrainte.

• le système est parfaitement démontable et permet donc le remplacement du câble en cas de nécessité.

Système 2 : Câbles à torons graissés/gainés

Le câble est constitué de torons graissés et gainés individuellement par une couche de polyéthylène de haute densité extrudé à chaud, regroupés dans une gaine épaisse en PEHD. Celle-ci, qui est continue d’un ancrage à l’autre, traverse les entretoises déviatrices dont elle est solidaire.

L’originalité de cette solution brevetée et proposée par Freyssinet International réside dans le fait que la gaine est injectée au coulis de ciment préalablement à la mise en tension : ceci permet d’empêcher toute interaction des torons lors de la mise en tension et d’éviter d’endommager leur protection individuelle (graisse + gaine). Coefficients de frottement très faibles et sécurité vis-à-vis de la corrosion sont ainsi garantis.

La mise en tension est ensuite effectuée toron par toron par paliers à l’aide d’un vérin monotoron (cf. § 1.4.5), ou de façon traditionnelle à l’aide d’un vérin multitorons.

Les avantages de cette solution sont multiples :• Les coefficients de frottement toron/gaine sont extrêmement

faibles (µ = 0,06) et la valeur élevée du coefficient de transmission du câble assure une très grande efficacité à la précontrainte.

• La mise en tension toron par toron permet d’utiliser un matériel de tension plus léger et donc plus maniable : la taille du vérin ne constitue plus un obstacle à la mise en œuvre de grosses unités.


1.5.3 Précontrainte extérieure

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L’emploi du vérin monotoron - moins encombrant qu’un vérin multitorons - permet de rapprocher l’axe du câble de la paroi, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas de sorties de câble sur bossages intérieurs (coulés en place ou rapportés).• Quatre barrières de protection (gaine PEHD, coulis de ciment,

gaine polyéthylène et graisse) garantissent un très haut niveau de sécurité vis-à-vis de la corrosion.

• Un réglage ultérieur de la précontrainte, au cours de la vie de l’ouvrage, est toujours possible (pour autant que les surlongueurs de torons permettant la prise du vérin aient été conservées après la première mise en tension).

Choix des câbles et des ancrages

Le choix des câbles et des têtes d’ancrage peut être effectué en se reportant aux tableaux des paragraphes 1.2.4 (câbles à torons T15S) et 1.3.1 (ancrages mobiles). Les données qui y figurent demeurent valables sauf celles qui concernent les gaines ainsi que le détail de leur raccordement à la tête d’ancrage.

Dimensions des gaines PEHD

Système 1 Système 2

Câbles Ø [mm] Ø [mm]

4T15S 55,4/63,0 69,2/75,0

7T15S 66,0/75,0 83,0/90,0

12T15S 79,2/90,0 101,6/110,0

19T15S 96,8/110,0 115,4/125,0

27T15S 110,2/125,0 129,2/140,0

Rayons de courbure minimaux

Le tracé d’un câble de précontrainte extérieure étant constitué de segments rectilignes raccordés par des rayons au droit des déviateurs, il importe de connaître les rayons minimaux applicables afin de limiter les dimensions de ces déviateurs. Le tableauci-après donne les valeurs indicatives pour les unités courantes.

Câble Rmin [m]

4T15S 2,00

7T15S 2,00

12T15S 2,50

19T15S 3,00

27T15S 3,50

Pour de plus amples renseignements : nous consulter.


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