La précontrainte dans les
ouvrages d’art

• La précontrainte : qu’est-ce que c’est ?
• Connaissez-vous l’histoire de la précontrainte ?
• Le béton précontraint : comment ça fonctionne ?
• Quels sont les types de précontrainte ?
• Quels ponts sont précontraints ?
• Quelles portées peut-on atteindre ?
• Quel est le cadre réglementaire en précontrainte ?
• Quelques ressources complémentaires…

La précontrainte : qu’est-ce que c’est ?
En comprimant suffisamment toute une rangée de livres,
on parvient à les déplacer.
C’est le principe
de la
précontrainte
On comprime les différents
éléments de façon à rendre
l’ensemble résistant.

Un petit peu d’histoire…
L’origine de la précontrainte
L'idée de précontrainte a germé dans l'esprit
d'Eugène Freyssinet (1879-1962) pour la
première fois en 1903. Trois ans plus tard, une
circulaire reconnaît au béton des propriétés
élastiques jusqu'alors réservées à l'acier.
L'aventure de la précontrainte peut
commencer...
Il faut pourtant attendre 1928 pour que le système
de précontrainte aboutisse réellement à un
brevet déposé par Freyssinet : le " Procédé de
fabrication de pièces en béton armé ".
Le terme "précontrainte" n'apparaîtra qu'en 1932.
Photo structurae.de

Un petit peu d’histoire…
En 1934, Freyssinet démontre de manière spectaculaire
l'intérêt de la précontrainte en réussissant la
consolidation de la gare maritime du Havre dont les
fondations se tassaient et qui menaçait de s’effondrer.

Un petit peu d’histoire…
L’essor de la précontrainte
A partir de 1938, Freyssinet réalisera les premiers ponts précontraints. Mais
ceux-ci, du fait d’une trop faible inertie et donc de leur sensibilité aux
vibrations, ont tous mal vieilli.
En 1943, Edme Campenon crée la Société Technique pour l’Utilisation de la
Précontrainte (STUP) afin de permettre à Freyssinet de profiter de
l’ensemble des chantiers Campenon-Bernard pour appliquer et développer
encore ses travaux de recherche.
L’objectif de STUP qui signera l’expansion de la précontrainte dans les années
60 est de faire connaître la précontrainte et ses applications aux maîtres
d'ouvrage, fabriquer les matériels et matériaux de précontrainte et fournir
l'assistance technique sur chantier.
En 1976, STUP, pour marquer son ouverture internationale et rendre hommage
à l’homme dont elle continue l’œuvre, devient Freyssinet International
(STUP), puis Groupe Freyssinet aujourd’hui.

Il s’agit donc de comprimer le béton suffisamment pour qu’en tous les
points de l’ouvrage, les compressions soient supérieures aux tractions
qui se développeront ultérieurement.
La compression préalable du béton est la « précontrainte ».
L’intensité de la précontrainte à mettre en œuvre dépend évidemment des
efforts de traction auxquels il faudra s’opposer.
Principe de fonctionnement du béton précontraint
« Le béton précontraint est un béton comprimé par des câbles tendus »
Simulation de comportement
d’un ouvrage en béton pur
Le béton est un matériau qui résiste bien à la compression, mais mal à la traction.

Principe de fonctionnement mécanique
L’ouvrage précontraint est dans sa position
initiale : la tension des câbles se reporte sur
le béton, ce qui provoque un
raccourcissement de la partie inférieure et
par là même une cambrure vers le haut.
Plus la charge augmente, plus la cambrure
diminue.
L’ouvrage reprend sa position initiale
lorsqu’on supprime les charges appliquées.
Avec l’augmentation des charges, l’ouvrage
peut supporter une légère incurvation vers le
bas. Aucune fissure n’apparaîtra aussi
longtemps que la partie inférieure restera en
compression.

Les types de précontrainte
La mise en tension des câbles peut intervenir :
- avant le bétonnage de l’ouvrage, c’est la pré-tension
- ou après le bétonnage, lorsque le béton a atteint une
résistance donnée, c’est la post–tension.

Les types de précontraintes :
Pré-tension à fils adhérents
C’est le mode de précontrainte breveté en 1928 par Freyssinet
– on tend préalablement les armatures en acier entre deux points fixes (culées)
– on bétonne autour de ces armatures tendues
– on relâche la tension aux appuis une fois le béton durci
La mobilisation de la précontrainte se fait
par l’adhérence entre l’acier et le béton.

Les types de précontraintes :
Précontrainte intérieure par post-tension
• Les câbles de précontrainte sont enfilés
dans des gaines mises en œuvre lors du
ferraillage de l’ouvrage, et noyées dans le
béton.
• La précontrainte est mobilisée par la
circulation de câbles dans la structure. Il
n’y a pas d’adhérence béton/câble comme
dans la pré-tension.
Une fois atteinte une résistance satisfaisante du
béton, ces câbles sont tendus par des vérins,
puis coincés en position tendue par des
systèmes d’ancrage.
La protection des câbles contre la corrosion se
fait par injection d’un coulis de ciment à
l’intérieur des gaines, une fois les câbles en
place.
Images
Diwidag
Systems
International
Droits ???
Gaines
Vérin
Câbles

Les types de précontraintes :
Précontrainte extérieure par post-tension
Après le coulage et le durcissement du béton,
les câbles de précontrainte sont insérés
dans des gaines extérieures au béton.
Les extrémités de ces câbles traversent des
dispositifs de blocage placés aux deux
abouts de l’ouvrage. Ces dispositifs de
blocage des câbles sont des cônes
d’ancrage ou des plaques métalliques
percées de trous coniques.
On installe ensuite des vérins hydrauliques de
mise en tension à l’une ou aux deux
extrémités des câbles.
Les câbles sont mis en tension à l’aide des
vérins qui prennent appui sur le béton de la
poutre. Lorsque la tension et l’allongement
désirés sont obtenus, on bloque les câbles
avec les dispositifs installés aux abouts de
la poutre.
Les vérins sont ensuite démontés et du coulis
de ciment est injecté dans les gaines pour
protéger les câbles de la corrosion. Plaque ancrage VSL
Précontrainte extérieure, photo Diwidag systems
international

Types de ponts :
Pont dalle précontrainte
Les Passages Supérieurs ou
Inférieurs en Dalle Précontrainte
(PSI-DP) sont constitués d’une dalle
précontrainte longitudinalement et
armée transversalement, de hauteur
constante.
La section transversale comprend
généralement des encorbellements.
Les ouvrages sont coulés sur cintre.
Dans certains cas particuliers, ils
peuvent être mis en place par
poussage. Ils peuvent être
constitués de 2, 3 ou 4 travées,
selon les caractéristiques de la voie
à franchir et le biais de
franchissement.

Types de ponts :
Pont dalle précontrainte
Pont de Bettel-Roth
(Luxembourg)
Viaduc de la ravine de l’Hermitage
(Ile de la Réunion)
(photos structurae.de)

Types de ponts :
Pont dalle nervurée précontrainte
Leur construction ne peut se faire que sur cintre, coulé en place.
Viaduc de Mesnil-le-Roi
(photos structurae.de)

Types de ponts :
Pont à poutres précontraintes par adhérence (PRAD)
• Les tabliers des ponts PRAD
(PRécontrainte par
ADhérence) sont constitués de
poutres préfabriquées
précontraintes par pré-tension.
• La précontrainte des poutres
est assurée par des torons mis
en tension avant bétonnage
(pré-tension), puis relâchés
dès que le béton a acquis une
résistance suffisante (de
l’ordre de 30 MPa).
• Les poutres, régulièrement
espacées (entraxe de l’ordre
de 1 m), sont solidarisées par
une dalle coulée en place sur
des coffrages perdus.
Coupe type d’un pont routier PRAD
Poutres précontraintes

Types de ponts :
Poutres précontraintes par adhérence (PRAD)
• Les poutres sont préfabriquées en
usine et mises en place par des
moyens de levage légers. Les
entretoises et le hourdis sont
coulés en place en une seule
phase.
• Solution adaptée à des travées de
longueur sensiblement égales
• Atouts :
– solution adaptée au
franchissement réalisé sous
circulation
– Diminution des travaux sur site
LGV Est-Européenne, Annet sur Marne
Photos structurae.de
Viaduc de la Thérouanne

Types de ponts :
Viaducs à travées indépendantes à poutres précontraintes (VIPP)
Les tabliers des Viaducs à travées
Indépendantes à Poutres Préfabriquées
(VIPP) sont constitués de poutres
précontraintes par post-tension de hauteur
constante, solidarisées entre elles par des
entretoises d’abouts et une dalle supérieure
coulée en place en béton armé ou
précontrainte transversalement.
Les poutres ont un espacement de l’ordre
de 3 à 4 mètres. Le hourdis peut être coulé
entre les tables de compression des poutres
(hourdis intermédiaire), ou par-dessus les
tables (hourdis général). Les poutres sont
généralement mises en oeuvre à l'aide d'une
"poutre de lancement"

Types de ponts :
Viaducs à travées indépendantes à poutres précontraintes (VIPP)
• Les poutres sont généralement
préfabriquées sur site et
lancées à l’aide d’une poutre
de lancement ou par des
moyens de levage. Les
entretoises et hourdis sont
coulés en place.
• C’est une solution adaptée
principalement à des
franchissements rectilignes
• Atouts :
– ouvrage adapté au
franchissement de brèches
importantes en sites difficiles
d’accès
– Mode de construction ne
nécessitant pas de coffrage
prenant appui sur le sol
Viaduc de Pont d’Ouche
(poutres en T préfabriquées avec
tablier coulé en place)

Types de ponts :
Viaducs à travées indépendantes à poutres précontraintes (VIPP)
PONT DE SAINT NAZAIRE
Les viaducs d’accès en béton comportent 22
travées au nord et 30 travées au sud.
Chaque travée de 50,70 mètres de portée
est constituée de quatre poutres en béton
précontraint de 2,80 m de hauteur, de 3,00m
de largeur de table, solidarisées par un
hourdis et des entretoises aux extrémités.
Les travées sont « attelées » entre elles,
longitudinalement, par groupe de quatre au
niveau du hourdis.
Les poutres reposent sur les chevêtres situés
en tête de pile par l'intermédiaire d'appareils
d'appuis. La pente longitudinale atteint
localement 5,6%.
Les poutres de 190 tonnes ont été fabriquées en
rive et mises en place à l'aide d'un lanceur
couvrant deux travées. Elles ont été
solidarisées transversalement par un hourdis
de 0,50m entre tables.
Photos structurae.de

Types de ponts :
pont-caisson construit en encorbellement
Pont de l’Ile de ré Le Pont en poutre-caisson ou pont en caisson est un
type d'ouvrage dont la rigidité à la torsion est assurée
par un tablier constitué d'un ou plusieurs caissons creux.
Les caissons peuvent être mis en œuvre par
encorbellement. Cette méthode consiste à ériger
l'ouvrage symétriquement en porte à faux à
partir des piles, par tranches successives
appelées voussoirs, coulés en place ou
préfabriqués, la stabilité étant assurée par la
mise en tension successive des câbles de
précontrainte, ancrés à l'extrémité de chaque
voussoir.

Gamme des portées
Type d’ouvrage Portée minimale Portée courante Portée maximale
Ponts dalles précontraintes PSIDP
Dalle rectangulaire 14 m 14 à 20 m 25 m
Dalle à larges
encorbellements
15 m 18 à 25 m 30 m
Dalle poussée 15 m 10 à 20 m 25 m
Ponts dalle nervurée précontrainte
Hauteur constante - 25 à 30 m 40 m
Hauteur variable - 35 à 45 m 50 m
Ponts à poutres
PRAD Pré-tension 10 m 15 à 25 m 30 m
VIPP Post-tension 30 m 35 à 45 m 50 m

Cadre réglementaire
• Eurocode 2 : les règles générales de calcul des
structures en béton sont décrites dans l’Eurocode 2;
• Fascicule du CCTG
La conception et l’exécution des ouvrages en béton
précontraint sont soumis au fascicule 65A du CCTG
• Normes
Chaque constituant des dispositifs de précontrainte
(câbles, gaines,…) doit répondre à des normes
spécifiques

Ressources complémentaires
• Freyssinet
www.freyssinet.com
• SETRA (Service d’Etudes sur les Transports, les Routes et leurs aménagements)
www.setra.fr
• VSL International Ltd
www.vsl.com