Béton précontraint : fonctionnement, avantages et applications

1.Qu’est-ce que le béton précontraint ?

Le béton précontraint est un type de béton armé dans lequel des câbles en acier sont tendus avant ou après la mise en place du béton afin de créer une compression interne. Cette technique permet au béton, naturellement résistant à la compression mais faible en traction, de mieux supporter les charges.

Une réponse à la fragilité du béton

Le béton est excellent pour résister à la compression mais se fissure facilement sous traction. La précontrainte permet de "pré-comprimer" le béton pour qu’il résiste mieux aux efforts de traction, en annulant ou en réduisant les tensions internes.

2. Pourquoi utiliser du béton précontraint ?

Le recours au béton précontraint répond à plusieurs besoins spécifiques :

• Augmenter la portée des structures sans augmenter la section.

• Limiter les fissures et les déformations.

• Réduire la quantité de matériaux et donc le poids de l’ouvrage.

• Améliorer la durabilité et la longévité des structures.

3. Quels sont les types de précontrainte ?

Il existe deux grandes méthodes de mise en œuvre :

1. Précontrainte par pré-tension

• Les câbles sont tendus avant le coulage du béton.

• Le béton est coulé autour des câbles.

• Une fois le béton durci, on relâche les câbles, qui compressent alors le béton.

Usage : préfabrication (poutres, dalles, traverses ferroviaires)

2. Précontrainte par post-tension

• Le béton est coulé avec des gaines réservées pour les câbles.

• Après durcissement, les câbles sont insérés puis tendus.

• On les ancre et on injecte du coulis dans les gaines.

Usage : chantiers in situ, grands ouvrages (ponts, bâtiments industriels).

4. Différences entre béton armé et béton précontraint

5. Comment fonctionne la précontrainte ?

La logique de la précontrainte repose sur un jeu de forces internes :

1. On applique une tension aux câbles.

2. On "force" le béton à être comprimé dès le début.

3. Quand la structure est soumise à des charges, ces charges compensent la compression initiale.

4. Le béton n’atteint jamais la traction, ce qui évite les fissures.

6. Étapes de mise en œuvre du béton précontraint

Pré-tension (en usine) :

1. Mise en place des câbles sur un banc de pré-tension.

2. Tension contrôlée des câbles.

3. Coulage du béton autour.

4. Démoulage après durcissement.

Post-tension (sur chantier) :

1. Coulage d’un béton contenant des gaines.

2. Insertion des câbles une fois le béton durci.

3. Tension des câbles par vérins.

4. Injection de coulis dans les gaines pour les protéger.

7. Matériaux utilisés dans le béton précontraint

• Béton haute performance : pour supporter les compressions internes élevées.

• Câbles en acier haute résistance : souvent de 7 fils, résistants jusqu'à 1860 MPa.

• Gaines (post-tension) : plastiques ou métalliques.

• Coulis de ciment : injecté pour protéger les câbles.

8. Avantages du béton précontraint

• Meilleure résistance aux charges et aux vibrations.

• Moins de fissures, donc plus de durabilité.

• Optimisation des sections : moins de matière.

• Réduction des coûts d’entretien sur le long terme.

• Portées plus grandes sans appuis intermédiaires.

9. Inconvénients et limites du béton précontraint

• Coût initial plus élevé.

• Nécessite du matériel spécialisé et du personnel formé.

• Plus de contrôles qualité à chaque étape.

• Difficile à modifier une fois en place.

• Réparations complexes en cas de défaut ou de rupture de câble.

10. Domaines d’application du béton précontraint

• Ponts et viaducs

• Bâtiments industriels

• Stades et équipements sportifs

• Parkings à étages

• Dalles de grande portée

• Réservoirs et silos

11. Prix du béton précontraint au m3

Le prix dépend de nombreux facteurs : type de précontrainte, complexité du projet, volume, etc.

En moyenne :

• Béton précontraint en pré-tension : 150 à 200 €/m³ (hors pose).

• Post-tension : jusqu’à 300 €/m³ ou plus (avec main-d’œuvre spécialisée).

À noter : il s'agit d’un prix global incluant la mise en œuvre de la précontrainte, non du simple béton.

12. Normes et contrôles qualité

Normes européennes :

• EN 1992 (Eurocode 2) : conception des structures en béton.

• NF EN 13391 : essais de précontrainte.

Contrôles :

• Tension des câbles vérifiée au dynamomètre.

• Qualité du béton contrôlée (résistance, porosité).

• Injection des gaines vérifiée par essais d’étanchéité.