Le béton précontraint est un élément composé de béton et d'acier, et constitue donc un type de béton armé. La fonction principale du béton est de résister aux contraintes de compression, tandis que l'acier est responsable de la résistance à la traction, qui tend à allonger le matériau.
Le mot protension vient du mot latin protension, qui signifie étendre, allonger. La précontrainte est définie comme "un procédé qui consiste à appliquer des contraintes préalables au béton".
Caractéristiques du béton précontraint
Contrairement au béton armé classique, qui utilise de l'acier nervuré, communément appelé barres d'armature, dans le béton précontraint, l'acier utilisé est un toron, composé de câbles de plus petit diamètre.
L'utilisation de ce type de béton offre une plus grande liberté dans le développement du projet architectural, car il permet d'utiliser des portées plus importantes et des éléments structurels plus fins. Son utilisation est recommandée pour les projets qui doivent surmonter de grandes portées ou qui présentent des avantages financiers en raison de la réduction du poids de la structure et de l'augmentation de la surface utile, et doit être évaluée dans le cadre de l'étude de faisabilité du projet.
La précontrainte est réalisée au moyen de vérins hydrauliques ancrés dans la structure, qui tirent le toron et compriment par conséquent le béton afin de réduire l'effet des charges externes.
De cette manière, l'armature commence à exercer un effort sur l'élément lui-même, et est donc considérée comme une armature active.
Le béton précontraint est généralement utilisé dans :
- les viaducs
- les ponts
- les poutres de grande portée
- les dalles
- les réparations structurelles.
Avantages et inconvénients du béton précontraint
Avantages
Le béton précontraint a permis de construire des structures plus fines et de plus grandes portées entre les colonnes, générant une réduction de l'utilisation des matériaux et réduisant par conséquent l'impact environnemental causé par l'extraction des matières premières et la production des intrants.
Grâce à l'augmentation de la distance entre les piliers, il y a également un gain significatif de surface de plancher, ce qui ajoute une plus grande valeur au développement. La réduction des matériaux signifie également une construction plus légère, générant moins de charge sur le sol et permettant de réaliser des économies sur la structure des fondations.
La réduction de l'utilisation des matériaux est due à une meilleure utilisation de l'élément, comme le montrent les images ci-dessous :
Contrairement au béton armé, dans le cas du béton précontraint, toute la zone de béton travaille pour résister aux contraintes, ce qui permet de mieux utiliser l'élément.
Nous pouvons également mentionner le plus grand contrôle technologique de l'ouvrage comme un avantage indirect car, en raison de sa complexité, il exige une précision chirurgicale dans sa conception et son exécution, ce qui garantit une meilleure qualité du projet.
Inconvénients
Le béton précontraint est une technologie plus coûteuse qui se heurte à une pénurie de main-d'œuvre qualifiée. Le type de béton le plus approprié pour ces structures est le béton à haute performance, qui est également plus cher que le béton conventionnel et nécessite un plus grand contrôle dans son application.
Les câbles utilisés doivent faire l'objet d'une attention particulière pour éviter la corrosion. Le positionnement des câbles doit être conforme au millimètre près à la conception de la structure, car la force de précontrainte est très importante, de sorte que tout écart peut entraîner des pathologies dans la construction.
Des équipements spéciaux et une main-d'œuvre qualifiée sont également nécessaires pour construire des structures en béton précontraint, ce qui finit généralement par rendre le travail plus coûteux.