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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