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Cours de Structures en béton

Chapitre 1CONSTRUIRE EN BETON

Section 1.7La préfabrication

1.7.1 Les généralités1.7.2 Les éléments verticaux1.7.3 Les éléments horizontaux1.7.4 Les éléments précontraints

Prof. André OribasiVersion 1.0 A

1.7 Préfabrication1.7.1 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 tablierSecond œuvre-escalier-façades Photo: TGC Prof. R. Walther

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1.7 Préfabrication1.7.1 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

1.7 Préfabrication1.7.1 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,…)

Réf: TGC Prof. R. Walther

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1.7 Préfabrication1.7.1 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 élémentsLe problème des joints au niveau-de l’aspect visuel-de l’étanchéité-de la durabité-de la sécurité

1.7 Préfabrication1.7.1 Les généralités

Dénomination

Réf: TGC Prof. R. Walther

On distingue:-les éléments porteurs primaires(poutres, pannes, colonnes,…)-les éléments porteurs secondaires(éléments de plancher, de toiture, de façade

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1.7.2 Les éléments verticaux

Les colonnes (1/4)

Réf: TGC Prof. R. Walther

Pied de colonnearticulé

Pied de colonneencastré

1.7 Préfabrication

1.7.2 Les éléments verticaux

Les colonnes (2/4)

Réf: TGC Prof. R. Walther

Jonction de colonneAvec continuité

Jonctionarticulée

1.7 Préfabrication

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1.7.2 Les éléments verticaux

Les colonnes (3/4)

Exemple de pile de pontEn éléments préfabriqués

1.7 Préfabrication

Photos: EPFL IBAP

Pont à Châtel-St-Denis

1.7.2 Les éléments verticaux

Les colonnes (4/4)

Réf: TGC Prof. R. Walther

Jonction avecDalle coulée

Jonction avecpré-dalle etsurbéton

Jonction avecpré-dalle et évidement

1.7 Préfabrication

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1.7.2 Les éléments verticaux

Les murs (1/2)

Réf: TGC Prof. R. Walther

Particularités-libertés de forme-dessins des parements

Contraintes-épaisseurs statiques-dispositifs de liaison-continuité des parois

1.7 Préfabrication

1.7.2 Les éléments verticaux

Les murs (2/2)

Réf: TGC Prof. R. Walther

1.7 Préfabrication

Application du procédé de lapréfabrication dans le domainedu bâtiment locatif

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1.7.3 Les éléments horizontaux

Les éléments linèaires

Réf: TGC Prof. R. Walther

Sections transversales usuelles

1.7 Préfabrication

1.7.3 Les éléments horizontaux

Liaison poutre - colonne

Réf: TGC Prof. R. Walther

1.7 Préfabrication

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1.7.3 Les éléments horizontaux

Liaison poutre - poutre

Réf: TGC Prof. R. Walther

1.7 Préfabrication

1.7.3 Les éléments horizontaux

Jonction poutre - panne (même niveau)

Réf: TGC Prof. R. Walther

1.7 Préfabrication

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1.7.3 Les éléments horizontaux

Jonction poutre – panne (empilé)

Réf: TGC Prof. R. Walther

1.7 Préfabrication

1.7.3 Les éléments horizontaux

Les ponts poutres préfabriqués (1/4)

1.7 Préfabrication

La préfabrication

Photos: EPFL IBAP

Viaduc de la Plaine du Rhône(VS 1970)

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1.7.3 Les éléments horizontaux

Les ponts poutres préfabriqués (2/4)

1.7 Préfabrication

La mise en place

Photos: EPFL IBAP

Viaduc de la Plaine du Rhône(VS 1970)

1.7.3 Les éléments horizontaux

Les ponts poutres préfabriqués (3/4)

1.7 Préfabrication

Pour les poutres

Photos: EPFL IBAP

Viaduc de Capo Lago (TI)

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1.7.3 Les éléments horizontaux

Les ponts poutres préfabriqués (4/4)

1.7 Préfabrication

Réalisation du tablier

Photos: EPFL IBAP

En préfabriqué

Solution traditionnelle coffrée

1.7.3 Les éléments horizontaux

Les ponts caissons préfabriqués (1/2)

1.7 Préfabrication

Le transport

L’installation de préfabrication

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1.7.3 Les éléments horizontaux 1.7 Préfabrication

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 ponts caissons préfabriqués (2/2)

1.7.3 Les éléments horizontaux

Les planchers

Réf: TGC Prof. R. Walther

Les sections transversales

Les dimensions-longueur max 18 m-Largeur de 1.2 à 2.4 m Les valeurs limites

--capacité portante 5 kN/m2--poids propre 3 kN/m2

Comparaison ?

1.7 Préfabrication

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1.7.3 Les éléments horizontaux

La continuité des planchers (1/3)

Réf: TGC Prof. R. Walther

Principes de construction-alléger la structure par une prédalle-surbéton participant à la résistance-continuité assurée par le béton coulé sur place

Section en double Té

1.7 Préfabrication

1.7.3 Les éléments horizontaux

La continuité des planchers (2/3)

Réf: TGC Prof. R. Walther

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

1.7 Préfabrication

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1.7.3 Les éléments horizontaux

La continuité des planchers (3/3)

Réf: TGC Prof. R. Walther

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

1.7 Préfabrication

1.7.3 Les éléments horizontaux

Les toitures

Réf: TGC Prof. R. Walther

1.7 Préfabrication

Simples et doublescourbures

Structure plissée ajourée Structure plissée

Structure ondulée

Structure type sheds

EpaisseursA) 6-8 cmB) 8-12 cm

Portées15-20 m

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1.7.4 Les éléments précontraints

Le principe de réalisation

Réf: TGC Prof. R. Walther

1.7 Préfabrication

Etape 1 : mise en tensiondes torons entre les blocsd’ancrage fixes

Etape 2 : Réalisationclassique de l’élément en béton

Etape 3 : Détente des ancrages et coupe des torons.Libération de la force de précontraintequi est transmise par simple adhérence au béton

1.7.4 Les éléments précontraints

Les limites du procédé

Réf: TGC Prof. R. Walther

1.7 Préfabrication

Avantages• Possibilité de traiter plusieurséléments simultannément, les bancsde fabrication pouvant atteindre 100 m• Economie par l’absence d’ancrages et de gaines• Réduction des dimensions des pièces produites parl’effet favorable de la précontrainte

Inconvénients• Nécessité d’enrober suffisamment chaque toron afin depermettre le transfert des forces. D’où l’impossibilité deconcentrer les torons• Limitation à un tracé rectiligne, bien adapté aux systèmesIsostatiques• Interdiction dans les normes d’introduire l’effort paradhérence dans les zones tendues

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1.7.4 Les éléments précontraints

Réflexions sur le tracé des câbles

Réf: TGC Prof. R. Walther

1.7 Préfabrication

La forme de l’élément peut être adapté de façon à créer desmoments 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 peutintroduire des forces de déviations favorables