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CA 02820024 2013-06-04
WO 2012/076815 PCT/FR2011/052897
DISPOSITIF DE DEVIATION D'UN CÅBLE DE STRUCTURE
TEL QU'UN HAUBAN, ET OUVRAGE AINSI EQUIPE
[0001] La
présente invention concerne les dispositifs employés pour dévier
des câbles de structure, notamment des haubans.
[0002] Il est
courant de réaliser des câbles de structure sous forme de
faisceaux de brins individuels tendus et ancrés à leurs extrémités. La
conception d'un ouvrage de construction peut amener à faire dévier le câble
dans une ou plusieurs zones de son tracé.
[0003]
Dans les ouvrages haubanés, les câbles ont une partie supérieure
située au niveau d'un pylône et des extrémités inférieures ancrées sur la
structure suspendue, par exemple le tablier d'un pont. Dans une conception
traditionnelle, chaque câble a son extrémité supérieure ancrée sur le pylône.
On rencontre aussi des ouvrages haubanés dans lesquels les câbles suivent
des trajets de forme générale en V inversé, en étant déviés sur le pylône à
l'aide d'un dispositif communément appelé selle.
[0004] Au
niveau de la selle, les brins du câble suivent des trajets incurvés,
typiquement suivant un rayon de courbure sensiblement constant.
Avantageusement, les brins s'étendent de manière ininterrompue le long de la
selle. Il convient d'assurer un frottement suffisant des brins sur la selle
afin
d'éviter des coulissements indésirables.
[0005] WO
2007/1 21 782 Al décrit une selle dans laquelle chaque toron
formant un brin du câble est reçu dans un conduit individuel dont la paroi
présente, de part et d'autre du plan contenant le trajet courbe du toron, deux
faces inclinées donnant au conduit une section générale en V. La forme en V
de la section du conduit bloque le toron par effet de coin lorsqu'il est mis
en
tension par la charge de l'ouvrage. Cette conception de selle n'est pas sans
inconvénients. En particulier, les contacts entre le toron et la paroi de son
conduit sont ponctuels, ce qui n'est pas favorable à une bonne répartition des
contraintes locales. En outre, la selle n'est pas compatible avec l'emploi de
torons individuellement gainés car la gaine individuelle d'un toron serait
endommagée par l'effort de coincement engendré par le profil en V du conduit.
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Pourtant ces torons individuellement gainés sont très souvent préférés pour la
réalisation de câbles de structure car leur résistance à la corrosion est
renforcée par l'isolation conférée la gaine. Si on veut néanmoins utiliser de
tels
torons avec la selle de WO 2007/121782 Ai, il faut retirer les gaines sur les
longueurs des torons placées à l'intérieur de la selle, ce qui requiert la
mise en
oeuvre de mesures spéciales pour isoler suffisamment le métal des torons.
Malgré ces mesures, qui peuvent être complexes et coûteuses, le dénudage
des brins à l'approche de la selle risque de constituer une faiblesse dans la
protection anticorrosion des haubans.
poo6] Un but de la présente invention est de proposer une autre
conception de selle qui réduise l'incidence des problèmes ci-dessus,
notamment en assurant une transmission adéquate des contraintes à l'intérieur
du trajet courbe suivi par les brins.
[0007] L'invention propose ainsi un dispositif de déviation d'un câble
de
structure comportant plusieurs brins tendus. Le dispositif comprend un corps
traversé de conduits. Chaque conduit a une paroi pour guider un des brins
selon un trajet courbe. La paroi du conduit comporte une zone de support du
brin dirigée vers l'intérieur de la courbure du trajet, laquelle zone de
support
présente, au moins dans une partie centrale du conduit et transversalement au
trajet courbe, une section en forme d'arc de cercle de rayon sensiblement égal
à la moitié du diamètre extérieur du brin. La partie centrale du conduit a une
section transversale élargie en dehors de la zone de support.
[0008] Le maintien des brins dans leur conduit, empêchant leur
coulissement le long du trajet courbe, résulte du frottement du brin dans la
zone de support de la paroi du conduit qui peut avoir une rugosité plus ou
moins marquée. Le brin est au contact de cette zone de support sur une
surface ayant une certaine étendue compte tenu de la forme en arc de cercle
de rayon adapté au brin. Il est pressé contre cette zone de support par la
tension appliquée sur le câble.
[0009] Grâce à la bonne répartition des contraintes transmises entre les
brins et la paroi de leurs conduits, le dispositif de déviation permet
d'utiliser des
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brins comportant chacun un toron métallique et une gaine en matière plastique
entourant le toron. La gaine peut alors être ininterrompue à travers la selle
et
jusqu'aux ancrages du câble, en étant appliquée contre la zone de support de
la paroi du conduit.
[ooioi Il a été déterminé qu'un secteur angulaire d'au moins 600 pour la
forme en arc de cercle de la section de la zone de support procure un blocage
par frottement suffisant dans de nombreuses configurations. Ce secteur
angulaire peut notamment être compris entre 90 et 120 .
moi ij Il convient généralement que les conduits présentent une
section
suffisante pour permettre un enfilage sans difficulté des brins. Cette
propriété
peut être obtenue en leur conférant une section transversale suffisante pour
contenir un cercle de diamètre supérieur d'au moins 2 mm au diamètre
extérieur du brin.
[0012] La forme de la section transversale de la partie centrale du
conduit
en dehors de la zone de support peut être celle d'une voûte de diamètre
supérieur au diamètre extérieur du brin. Une forme de voûte, par exemple
circulaire, évite des concentrations indésirables de contraintes dans la
matière
située entre les conduits individuels du dispositif.
[00131 Pour tolérer une marge de variation angulaire du câble sur l'un
ou
l'autre des côtés du dispositif, on peut former le conduit de façon que sa
section transversale s'évase vers l'extérieur sur au moins un côté de sa
partie
centrale. L'évasement peut notamment suivre, sur le côté intérieur de la
courbure du trajet, une ligne génératrice sensiblement circulaire de rayon
inférieur au rayon de courbure du trajet dans la partie centrale du conduit.
[0014] Dans un mode de réalisation, le dispositif de déviation comprend en
outre un tube courbe pour recevoir le câble de structure, le corps pourvu des
conduits étant logé à l'intérieur du tube courbe.
[0015] Un autre aspect de l'invention se rapporte à un ouvrage de
construction, comme par exemple un pont à haubans, comprenant au moins un
câble de structure comportant plusieurs brins tendus, des ancrages des brins
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aux extrémités du câble, et au moins un dispositif de déviation du câble entre
les deux ancrages, ce dispositif étant tel que défini ci-dessus.
[0016]
D'autres particularités et avantages de la présente invention
apparaîtront dans la description ci-après d'un exemple de réalisation non
limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
- la figure 1 est un schéma d'un pont à haubans auquel l'invention peut
s'appliquer;
- la figure 2 est une vue très schématique d'un hauban équipé d'un mode
de réalisation du dispositif de déviation;
- la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un conduit appartenant au
dispositif de déviation;
- la figure 4 est une vue en coupe transversale du dispositif de déviation,
suivant le plan IV-IV indiqué sur la figure 3;
- la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un conduit dans lequel
est
logé un brin du câble; et
- la figure 6 est une vue semblable à celle de la figure 5, montrant le
conduit et le brin dans une phase d'installation du câble.
[0017]
L'exemple de réalisation d'ouvrage de construction représenté sur la
figure 1 consiste en un pont à haubans. Le tablier 1 d'un tel pont est
traditionnellement porté par un ou plusieurs pylônes 2 par l'intermédiaire de
haubans 3 suivant des trajets inclinés entre le pylône et le tablier. Au
niveau
du pylône 2, chaque hauban 3 traverse un dispositif de déviation 5 réalisé
conformément à l'invention, ci-après appelé selle.
[0018]
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la selle 5
comporte un tube métallique courbe 6 noyé dans le béton dont est fait le
pylône 2. Le tube courbe 6 a par exemple été mis en forme par cintrage d'un
tube en acier, puis placé dans la configuration géométrique appropriée avant
de couler le béton du pylône 2. Le câble de structure est ici formé par un
hauban 3 composé de plusieurs brins tendus 4 qui traversent la selle 5 sans
interruption. Les
brins 4 consistent de préférence en des torons
individuellement gainés, le toron métallique et sa gaine en matière plastique
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étant tous deux ininterrompus à l'intérieur de la selle 5. A travers cette
selle,
chaque brin 4 suit un trajet courbe T (figure 3) défini par un conduit
individuel
10. Les conduits 10 sont formés dans un corps 7 en matière moulée logé à
l'intérieur du tube courbe 6.
[00191 A l'extérieur de la selle 5, le hauban 3 s'étend librement jusqu'aux
deux ancrages 8 installés sur le tablier 1. Ces ancrages 8 peuvent par exemple
être conformes à celui décrit dans WO 00/75453 Al.
[0020] Les conduits 10 ménagés dans la selle 5 reçoivent chacun un
toron
gainé respectif 4. Dans leur partie centrale, ils suivent de préférence un
trajet
courbe T de rayon constant R. Dans cette partie, la section transversale du
conduit 10 a par exemple la forme représentée sur la figure 4, où la paroi du
conduit présente une zone de support 11 dirigée vers l'intérieur de la
courbure
du trajet T. La forme de la zone de support 11 est en arc de cercle de rayon
r.
[0021] Comme le montrent les figures 4 et 5, le rayon r de la forme en
arc
de cercle de la zone de support 11 dans la partie centrale du conduit 10
correspond à la moitié du diamètre extérieur du brin 4. Ainsi, la zone de
support 11 offre une surface de contact relativement étendue entre la paroi du
conduit 10 et la périphérie du brin 4, qui engendre un effort de frottement
propre à maintenir le brin en position lorsqu'il est mis en tension par la
charge
de l'ouvrage. Le secteur angulaire a sur lequel s'étend la zone de support est
avantageusement d'au moins 60 . De manière optimale, cette ouverture
angulaire a est comprise entre 90 et 120 .
[0022] La partie supérieure 12 de la paroi du conduit 10, vers
l'extérieur de
sa courbure, est plus large que la zone de support afin de permettre
l'introduction sans encombre du brin 4 lors du montage du hauban. Cet
élargissement de la partie centrale du conduit en dehors de la zone de support
11 peut être réalisé en donnant à la partie supérieure 12 une section
transversale en forme de voûte de diamètre supérieur au diamètre extérieur du
brin. On a déterminé que l'introduction du brin 4 dans le conduit s'effectue
sans problème lorsque la section transversale du conduit, dans sa partie
centrale, est suffisante pour contenir un cercle C de diamètre supérieur d'au
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moins 2 mm au diamètre extérieur du brin 4, comme le montre la figure 6.
[0023] Ainsi, le brin 4 peut être enfilé dans son conduit sans frotter
sur la
selle 5. A cet effet, on peut disposer une cale amovible 15, par exemple sous
la forme d'un ruban de matière plastique, préalablement à l'enfilage. Une fois
que le brin 4 est mis en place, la cale 15 est retirée, le brin 4 étant alors
déposé
dans la zone de support 11.
[0024] La forme de voûte de la partie supérieure 12 de la paroi du
conduit
peut notamment avoir un profil circulaire de rayon r!> r, des épaulements
radiaux 13 raccordant alors la zone de support 11 à la partie supérieure 12.
La
10 forme arrondie de la voûte est favorable à l'écoulement vertical des
contraintes
de compression régnant dans la matrice moulée 7 de la selle 5.
[oo25] Dans une réalisation préférée, la section transversale du
conduit 10
s'évase vers l'extérieur de part et d'autre de la partie centrale. Cet
évasement,
visible sur la figure 3, permet de guider les déviations des brins qui
résultent
des variations de charge dans les câbles.
[0026] Sur le côté intérieur de la courbure du trajet T, l'évasement de
la
section transversale du conduit 10 peut suivre une ligne génératrice dont la
forme est avantageusement circulaire avec un rayon R' inférieur au rayon de
courbure R du trajet T dans la partie centrale du conduit 10. Le fait que le
rayon R' soit constant permet de limiter les contraintes de flexion auxquelles
les brins 4 sont soumis.
[00271 L'évasement de la section transversale du conduit 10 à ses deux
extrémités peut résulter d'une homothétie de la forme représentée sur la
figure
4. Une variante consiste à faire élargir progressivement vers l'extérieur la
partie intérieure de la section du conduit pour la faire tendre vers le cercle
de
rayon r' sur la face extérieure de la selle 5. Une autre variante consiste à
placer, de part et d'autre de la partie centrale de section constante du
conduit
10, un évasement de section transversale circulaire, en forme de trompette,
dont le plus petit diamètre est égal à r'. De cette manière, l'évasement peut
être
simplement réalisé par une pièce de guidage formée par usinage et placée à
l'embouchure du conduit 10.
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[0028] La
partie centrale des conduits 10 peut être réalisée par moulage
dans la matière 7, par exemple un mortier de remplissage, constituant la
matrice de la selle 5. On dispose alors dans le tube cintré 6 des moules
négatifs ayant la forme des conduits 10. Leurs positions et leurs espacements
transversaux sont maintenus par des guides régulièrement espacés dans le
tube 6. Le tube 6 est alors rempli d'un matériau durcissable tel qu'un mortier
à
haute résistance. Le
décoffrage peut être effectué soit par destruction
mécanique des moules, soit par dissolution, soit par rétrécissement. Cette
réalisation de la selle par moulage peut être effectuée en usine. Sur le
chantier, la selle ainsi réalisée est hissée sur le pylône et mise en place à
la
position prescrite. Une fois le pylône complété, les brins 4 du hauban sont
hissés, enfilés dans la selle 5 puis ancrés sur le tablier 1.
[0029] Un
avantage de la selle 5 décrite ci-dessus est qu'elle est
compatible avec l'emploi de brins 4 constitués par des torons individuellement
gainés. La section d'un tel brin 4 est montrée sur les figures 5 et 6, où la
référence 16 désigne les fils métalliques torsadés du toron, et la référence
17
désigne la gaine en matière plastique qui entoure ces fils. Les fils 16 sont
typiquement en acier galvanisé tandis que la gaine 17 est en polyéthylène à
haute densité (PEND). Un matériau de remplissage souple comble les
interstices entre les fils métalliques 16 et ceux entre les fils 16 et la
gaine 17.
[0030] Le
toron gainé 4 représenté sur les figures 5 et 6 a une section
extérieure circulaire. La
zone de support 11 des conduits 10 est alors
dimensionnée pour avoir le même rayon r que celui du toron gainé 4. Dans la
pratique, il peut y avoir une légère différence de rayon entre la zone de
support
11 et la section extérieure du brin 4, dans la mesure où le fluage de la
matière
plastique de la gaine 17 pressée contre la paroi du conduit reste acceptable.
De même, il se peut que la section extérieure du brin 4 ne soit pas exactement
circulaire mais, par exemple, hexagonale à coins arrondis par suite de
l'extrusion de la gaine 17 sur le toron métallique. Dans ce cas, le "diamètre
extérieur du brin" doit s'entendre comme étant le diamètre du plus petit
cercle
dans lequel s'inscrit la section transversale du brin.
Cette définition du
"diamètre extérieur du brin" vaut également dans le cas d'un toron métallique
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non gainé. Bien que non préféré, ce dernier cas peut s'inscrire dans le cadre
de l'invention, les contacts entre le brin tendu et la zone de support 11 de
son
conduit étant alors suivant des lignes en spirale plutôt que ponctuels.
[0031] Les modes de réalisation mentionnés ci-dessus sont des
illustrations
de la présente invention. Diverses modifications peuvent leur être apportées
sans sortir du cadre de l'invention qui ressort des revendications annexées.
En
particulier, le dispositif de déviation selon l'invention peut être mis en
oeuvre
pour dévier des câbles de structure autres que des haubans.
