Brevet FR2642103A1 — publié le 19900727

Perfectionnements aux procédés et dispositifs pour la mise en précontrainte du béton par post-tension. L'invention est relative aux procédés et dispositifs pour mettre en précontrainte des ouvrages en béton à l'aide de câbles traversant ces ouvrages et mis sous tension postérieurement au durcissement du béton. Elle vise plus particulièrement le cas où chaque câble de précontrainte est constitué par une pluralité de brins -composés chacun d'un fil métallique ou d'un "toron" ou faisceau de tels fils, généralement torsadéstous contenus dans une même gaine étanche avec interposition d'une cire ou graisse de protection n'adhérant pratiquement pas à ces brins1 les différents brins étant mis en place dans leur gaine après durcissement du béton autour de cette gaine, mais avant injection dans cette gaine de la cire ou graisse -substance désignée par le mot "cire" ci-après dans un but de simplication et à titre bien entendu non limitatif-. La précontrainte du genre en question est souvent appelée "précontrainte non adhérente par post-tension" : l'absence d'adhérence présente l'avantage qu'il est possible de détendre chaque câble après sa misè sous tension, ce qui permet notamment ses démontages et remplacements individuels même après mise en service. Dans les procédés connus du genre ci-dessus, la tension de précontrainte est exercée sur chaque brin avant injection de la cire dans la gaine : en d'autres termes, la cire est injectée dans la gaine seulement après la mise sous tension des brins, opération qui est généralement suivie par la découpe des extrémités sortantes desdits brins et par la mise en place d'un capot étanche autour des extrémités de brins subsistantes, capot destiné à être ensuite rempli par la cire Il résulte de cette situation que, lors de la mise sous tension des brins, ceux-ci ne sont pas encore enrobés de cire. De ce fait on observe des frottements entre chaque brin et les surfaces de gaine et/ou de brin voisin avec lesquelles il est en contact, frottements susceptibles de produire des destructions ou arrachements locaux de l'un au moins des éléments en contact mutuel et des pertes concomitantes d'efficacité du câble. Pour remédier à cet inconvénient, il a déjà été proposé de traiter de manière appropriée la face intérieure de la gaine ou la face extérieure de chaque brin, ou encore d'interposer un lubrifiant approprié entre les portées en contact. Chacune de ces mesures constitue une étape supplémentaire du procédé de mise en précontrainte et présente en elle-même des inconvénients : les traitements de surfaces métalliques sont- longs et coûteux, et l'adjonction d'un lubrifiant pose des problèmes en ce qui concerne d'une part sa bonne répartition le long de la totalité des surfaces concernées par les frottements et d'autre part son évacuation ultérieure, notamment par lavage. L'invention permet de supprimer complètement ladite étape supplémentaire. La demanderesse a en effet constate que le remplissage des gaines en cire destiné à protéger les brins dans leur gaine - ne s'opposait en aucune manière à la mise sous tension ultérieure des brins noyés dans cette cire, - et présentait par lui-même des propriétés lubrifiantes suffisantes pour réduire jusqu'à un degré acceptable les frottements entre brins et gaines. En d'autres termes, le procédé de mise en précontrainte selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que l'on injecte la cire à l'état liquéfié dans la gaine déjà mise en place au sein du béton durci et déjà garnie de son câble, mais avant mise sous tension de ce câble, et en ce que l'on met sous tension les brins constitutifs dudit câble après remplissage de la gaine par ladite cire et solidification de celle-ci. La réalisation de cette injection pose un problème particulier lorsque l'on désire conserver aux extrémités de brins sortant de la gaine des "surlongueurs" relativement importantes, permettant leur sa-isie en vue de la mise sous tension ultérieure1 et que ces surlongueurs doivent traverser le fond d'un capot étanche mis en place à la sortie de la gaine pour délimiter le volume affecté à la cire injectée. En effet, cette cire est liquide lors de son injection est il faut donc prévoir une bonne étanchéité pour lesdites traversées, ce qui est particulièrement difficile lorsque les brins considérés sont des torons de fils torsadés. A cet effet, selon une disposition préférée de l'invention, on a recours à des presse-étoupe placés autour des différents brins au niveau de leurs traversées dudit capot, et si ces brins sont constitués par des torons, on complète l'étanchéité vis-à-vis.de la cire audit niveau par une réfrigération locale propre à solidifier cette cire dans les petits canaux formés à ce niveau entre les fils constitutifs des torons. Cette réfrigération est assurée notamment par injection d'un fluide froid tel que la neige carbonique dans une chambre contenant les presse-étoupe. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, montre en coupe axiale schématique l'extrémité d'une gaine de précontrainte équipée d'un câble et agencée conformément à l'invention en vue de l'injection de cire dans cette gaine avant mise sous tension des brins constitutifs dudit câble. La figure 2 est une coupe transversale partielle agrandie selon II-II, figure 1. On se propose de mettre en précontrainte un ouvrage en béton 1 à l'aide de câbles N constitués chacun par une gaine 2 contenant une pluralité de brins 3. Chaque brin 3 est ici constitué par un "toron" ou faisceau de fils métalliques composé d'un fil central 31 (figure 2) entouré par une pluralité d'autres fils torsadés en hélice, de préférence au nombre de six. D'une façon connue en soi, on commence par mettre en place les gaines 2 dans un coffrage destiné à re revoir le béton coulé, puis on coule le béton dans ce coffrage. Après durcissement de ce béton, on enfile les brins 3 dans leurs gaines 2 alors vides et noyées dans le béton. L'une des extrémités de chaque brin 3 est ensuite ancrée sur une pièce appropriée prenant appui sur le béton à l'une des extrémités de la gaine 2, ces différentes extrémités de gaine et de brins étant coiffées par un capot étanche lui-même raccordé de façon étanche à ladite pièce d'ancrage. L'autre extrémité de chaque brin 3 présente un tronçon 33 en "surlongueur", c'est-à-dire sortant de la gaine, afin d'offrir ultérieurement une prise pour la mise sous tension ce de brin. Les tronçons 33 traversent une plaque rigide 4 perforée de trous 5, plaque dont le pourtour prend appui, avec interposition d'un joint d'étanchéité torique 6, contre un anneau rigide 7 lui-même encastré dans l'ouvrage I autour de l'orifice correspondant de la gaine 2. Les trous 5 sont disposés au centre de cloisons circulaires 8 faisant partie intégrante de la plaque 4 et constituant les fonds de petites cheminées 9 évidées dans cette plaque. Des bagues d'étanchéité 10 entourant chacune un tronçon 33 sont logées dans la cheminée 9. Elles peuvent être déformées, en enserrant alors radialement ledit tronçon, par application d'une pression axiale sur elles, à la façon des presse-étoupe. Cette pression axiale est exercée sur l'ensemble des bagues 10 par vissage de boulons Il dans l'anneau 7, les têtes de ces boulons prenant appui sur une plaque de pression 12 elle-même traversée librement par les tron çons 33. Cette plaque de pression prend à son tour appui sur des collerettes transversales 131 prolongeant des manchons rigides 13 qui sont eux-mémes logés dans les cheminées 9, autour des tronçons 33, et sont appliqués axialement contre les bagues 10. Avec une telle construction, le vissage des boulons Il dans l'anneau 7 conduit aux conséquences suivantes - application axiale de la plaque de pression 12 contre les manchons 13 et de ceux-ci- contre les bagues d'étanchéité 10, ce qui a pour effet de-déformer cellesci radialement en les serrant jointivement autour des tronçons 33 qu'elles entourent, ainsi que visible sur la figure 2, - application axiale de la plaque 4 contre l'anneau -7 avec écrasement du joint d'étanchéité intermédiaire 6. Il résulte de ces applications que l'étanchéité entre l'intérieur de la gaine 2 et l'extérieur de celleci est assuré à l'exception des petits canaux 14 et 15 visibles sur la figure 2 et formés d'une part entre les fils 31 et-32 composant le brin, et d'autre part entre les fils périphériques 32 de ce brin et la bague d'étanchéité 10 si l'effet de presse-étoupe joué par cette bague autour du tronçon n'est pas suffisant. L'existence de ces canaux 14, 15 ne permet pas de remplir-la gaine 2 garnie de ses brins 3 par une cire ou produit analogue 16 présentant les propriétés suivantes à l'état solidifié - excellente protection des torons vis-à-vis de la corrosion, - adhérence négligeable contre les brins, de façon à permettre le coulissement ultérieur relatif de ceux-ci, - lubrification des glissements des brins contre la gaine. En effet, lors de son injection sous pression dans la gaine, ce produit 16 - qui est avantageusement constitué par une cire pétrolière et qui sera désigné par le mot cire ci-après pour simplifier, mais de façon bien entendu non limitative - se présente sous la forme d'un liquide chaud aussi fluide que liteau. Par conséquent, les passages les plus étroits mettant en communication l'intérieur-de la gaine avec l'extérieur de celle-ci sont immédiatement empruntés par ladite cire lors de ladite injection, ce qui provoque des fuites inacceptables. Pour obturer les petits canaux 14 et 15, selon l'invention, on utilise les volumes mêmes de cire qui occupent ces canaux en solidifiant ces volumes par refroidissement local. Ce refroidissement local est obtenu notamment en envoyant dans la zone occupée par les manchons 13 un fluide froid schématisé par la fleche F. Ce fluide froid est par exemple la neige carbonique ou un gaz (tel que l'air comprimé) détendu. Le fluide en question peut être retenu dans une chambre appropriée prévue à cet effet autour des manchons 13. Il peut également circuler pendant toute la durée du remplissage de la gaine en cire. Ce remplissage est effectué à travers un conduit 17, la cire étant injectée dans celui-ci comme schématisé par la flèche C, notamment à une température de l'ordre de 80 à 90 C, la température de solidification de cette cire étant de l'ordre de 40 à 50 C. Lorsque le remplissage est achevé, on laisse refroidir la cire, qui se solidifie. On peut alors démonter l'ensemble de l'équipage qui était monté à l'extrémité de la gaine en dévissant les boulons 11. La mise sous tension des brins 3 peut être ensuite effectuée de toute manière désirable : la cire solidifiée 16 alors présente dans la gaine 2 autour de ces brins 3 n'oppose qu'une résistance négligeable aux coulissements relatifs des- brins 3 qui résultent de cette mise sous tension. Il est à noter que cette mise sous tension peut être effectuée sans qu'il soit nécessaire de nettoyer les tronçons de brins sortants 33 à saisir vu que ces tronçons n'ont été mis à aucun moment en contact avec la cire. Après ladite mise sous tension, les tronçons sortants 33 peuvent être coupés de façon telle que seul reste sortie pour chacun d'eux la longueur nécessaire à une reprise ultérieure, et l'ensemble des bouts de brins subsistants peuvent être ensuite enfermés dans un capot étanche raccordé de façon étanche à l'anneau 7 et rempli d'un produit de protection approprié tel qu'une graisse ou que la cire ci-dessus. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement une mise en précontrainte d'un ouvrage en béton présentant de nombreux avantages par rapport à celles antérieurement connues, et notamment les suivants - les frottements localisés entre les brins et les portées contiguës lors de la mise sous tension.de ces brins sont fortement diminués sans qu'aucune mesure spéciale ait été prise à cet effet, - chaque cable peut etre retendu ou détendu après sa mise en service, ce qui permet en particulier de le démonter et de le remplacer. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spéciaement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment: - celles où les brins 3 constitutifs du câble de précontrainte seraient constitués par des fils métalliques individuels, alors plus nombreux que les torons de l'exemple ci-dessus, et où les extrémités de ces fils traverseraient encore le fond d'un capot rapporté sur l'extrémité correspondante de la gaine 2, lesdites traversées étant alors étanchées, notamment, par des presse-étoupe, - celles où les extrémités des brins 3 sortant de la gaine 2 seraient intégralement enveloppées par un capot étanche rapporté sur l'extrémité correspondante de ladite gaine, que ces brins soient constitués par des fils ou par des torons, ledit capot ayant vocation à être rempli de cire avant la mise sous tension des brins, ce qui exige alors un dégagement dudit capot après son remplissage par la cire et le durcissement de cette cire, puis un nettoyage des extrémités desdits brins préalablement à leur mise sous tension. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la mise en précontrainte d'un ouvrage en béton (1) à l'aide-de câbles traversant cet ouvrage et mis sous tension postérieurement au durcissement du béton, chaque câble étant constitué par une pluralité de brins métalliques sensiblement parallèles (3) contenus dans une même gaine étanche (2) avec interposition d'une cire ou analogue de protection (16) n'a dhérant pratiquement pas à ces brins, chaque brin étant lui-même composé par un fil ou faisceau de fils 32)' et les différents brins étant mis en place dans leur gaine après durcissement du béton autour de cette gaine, mais avant injection de la cire ou analogue dans ladite gaine, caractérisé en ce que l'on injecte la cire ou analogue (16) à l'état liquéfié dans la gaine déjà mise en place au sein du béton durci (1) et déjà garnie de ses brins (3), mais avant mise sous tension de ces brins, et en ce que l'on met ces brins sous tension après remplissage de la gaine par ladite cire ou analogue et solidification de celle-ci 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des capots étanches (4J rapportés sur les deux extrémités de la gaine (2) avant injection de la cire ou analogue dans cette gaine. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fond du capot situé du côté des extrémités des brins (3) à saisir pour la mise sous tension de ces brins est traversée par ces derniers et en ce que ces traversées sont étanchées par des presse-étoupe (10, 13). 4. Dispositif selon l-a revendication 3, caractérisé en ce que, les brins (3) étant constitués par des torons de fils torsadés, il comprend des moyens pour réfrigérer localement au niveau des presse-étoupe la cire (16) présente dans les petits canaux (14, 15) formés à ce niveau entre les fils (31 et 32) constitutifs des torons. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la réfrigération est assurée à l'aide d'un fluide froid (F) introduit dans une chambre contenant les presse-étoupe (10, 13). 6. Dispositif selon la revendication 5, caracté-risé en ce que le fluide froid est la neige carbonique. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fluide froid est un gaz détendu. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend, pour exercer une pression axiale sur les presse-étoupe.(10, 13), une plaque de pression (12) elle-même associée à des moyens de vissage (11) propres à coopérer avec une pièce d'ancrage (7) du câble.