1 - Introduction aux structures mixtes Acier - Béton 2 - Introduction au béton Précontraint
3 - Comportement au feu
Historique des modes constructifs • Béton Armé (XX°)
• Pierre •
Béton Précontraint
• Acier (XIX°)
• Structures mixtes
LE BA : oui, mais... son poids propre limite la portée des pièces fléchies OPTIMISER SUPPRIMER LES PARTIES DE BÉTON TENDU car ne participent pas à la résistance
COMMENT AUGMENTER LA PORTÉE ?
Structures mixtes Béton Précontraint
1 - Structures mixtes Acier-Béton • Principe de fonctionnement Suppression physique du béton tendu qui ne participe pas à la résistance
Gain de poids propre augmenter la portée des éléments de structure
Principe de fonctionnement
Utilisation de connecteurs entre acier et béton
2 poutres de hauteur h
3
1 poutre de hauteur 2h
3
3
I = 2 b h / 12 = b h / 6
sup = M v / I = (M h/2 ) / (b h 2
sup = 3 M / b h
3
I = b (2h) / 12 = 8 b h / 12 = 2 b h / 3 3
/6)
3
3
sup = M v / I = (M h) / (2 b h /3) 2 sup = 3 M / 2 b h
Réduction des contraintes de moitié Gain supplémentaire de poids propre
• Applications usuelles
Poutres mixtes
• Applications usuelles
Poteaux mixtes
• Applications usuelles
Sens de portée
Bac = coffrage + armature
Plancher à bac acier collaborant
2 - Le Béton Précontraint 1 - Principe de la précontrainte (Freyssinet 1935) Suppression des zones de béton tendu grâce à une compression préalable de la pièce Les parties sollicitées en tension doivent rester dans le domaine comprimé
Principe de la précontrainte Compression de la pièce
C
C
+
=
T
Toute la section de béton participe à la résistance • Réduction de la section de béton, et du poids propre • Augmentation de la portée
Fuseau de contraintes admissibles
C
C
+
=
+
=
T
C
T
C
C
2 - Modes de réalisation de la précontrainte A - Compression par vérins entre 2 culées • Barrage
• Piste d’Orly
Vérin plat Culée rocheuse
Vérin plat
Modes de réalisation de la précontrainte B - Précontrainte par armatures adhérentes préalablement tendues Pré-tension (80 % - préfabrication)
Durcissement
Contreflèche
• Applications usuelles
Poutres, Poutrelles
Banc de précontrainte par Pré-tension
• Applications usuelles
Prédalles, Dalles alvéolées
Modes de réalisation de la précontrainte C - Mise en tension de câbles prenant appui sur le béton
Post-tension (20 % - Ouvrages d’art)
- Gaines de précontrainte (fixées au ferraillage B.A.) - Bétonnage de la pièce - Mise en tension des câbles - Injection des gaines
Gaines de précontrainte extérieures au béton
• Pont en caisson construit sur cintre à l’avancement
PONTS EN BETON PRECONTRAINT
PONTS EN BETON PRECONTRAINT
PONTS EN BETON PRECONTRAINT
3 - Les armatures de précontrainte
ARMATURES ACTIVES • Aciers de BP
• Formes
3 à 4 fois plus performants
fils
(< 12 mm)
- barres
(> 12 mm)
torons
7 fils (19, 37…)
!
Toujours présence d’armatures passives !
Les armatures de précontrainte
• Systèmes d’ancrage
Les armatures de précontrainte • Pertes de tension des armatures actives
Rentrée d’ancrage Retrait du béton
} instantanées
Fluage du béton
différées } Relaxation des aciers Surveillance continue de l’ouvrage (complément de tension, remplacement de câbles)
PONTS EN BETON PRECONTRAINT
DOMAINES D’EMPLOI DES DIFFERENTS MATERIAUX en fonction de la portée Portée (m) Métal seul Béton armé Mixte Précontraint
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225 250
275
300
3 - Comportement au feu Le risque d’effondrement de la structure
Comportement au feu de la structure
Résistance au feu croissante
B.A.
B.P.
Mixte
Acier
Proportion de métal croissante
Résistance de l’acier réduite de moitié à 500°C (Courbe normalisée ISO température / temps : 735°C en 15 mn)
1 - Le Béton Armé • Le béton est un matériau incombustible • Excellent comportement: Stabilité mécanique Stable au feu (SF) Étanchéité aux flammes et gaz Pare-flammes (PF) Isolation thermique Coupe-feu (CF) • Bonne étanchéité des assemblages Confinement du foyer (propagation verticale et horizontale) • Protection rapportée non nécessaire jusqu’à CF = 2h (Sous réserve d’un bon enrobage des armatures)
Exigence de résistance au feu en fonction du type de bâtiment et de sa hauteur
RdC seulement H <= 8m
0h
0 h 30
ERP Bureaux Industries
ERP
1 h 00
1 h 30
2 h 00
3 h et 4 h Protection du béton nécessaire Isolement entre ERP et parc de stationnement
Isolement entre IGH / ERP et IGH / parc de stationnement
IGH
Isolement entre ERP et parc de stationnement
28 < H <= 50m
50m < H
Le Béton Armé
Structure béton réparable après un incendie Effondrement très rare (Tunnel sous la Manche)
2 - Le Béton Précontraint Armatures actives = colonne vertébrale de l’ouvrage En tension
Plus sensibles à l’incendie
Mais bonne protection par le béton Post-tension (ouvrages d’art) : - Enrobage des gaines augmenté / aciers de B.A. - Gaines injectées (coulis de ciment ou graisse) - Dispositifs d’ancrage des armatures protégés Pré-tension (éléments préfabriqués de bâtiments courants) Résistance conforme à la réglementation (SF - CF)
3 - Construction mixte Acier - Béton • Poteaux mixtes : plus résistants que poteaux acier (surtout si profilé enrobé de béton) • Porteurs horizontaux (poutres et planchers) Protection de l’acier (Maillon faible) Flocage, peinture ignifugée Poids de la dalle béton ! Solution des pays nordiques : (sans bac acier) Protection
