Brevet FR2662725A1 — publié le 19911206

Procédé de fabrication d'un membre tendu composé d'un faisceau d'éléments L'invention concerne un procédé de fabrication d'un membre tendu composé d'un faisceau d'éléments, tels que par exemple barres, fil ou torons en acier, et d'un tube d'enveloppe entourant celui-ci à distance, où, en vue d'assurer le maintien de l'espacement entre le faisceau et le tube d'enveloppe, on insère d'abord dans le tube d'enveloppe un support d'espacement hélicoïdal, appuyant sur la paroi intérieure du tube d'enveloppe, on introduit ensuite les différents éléments dans le tube et enfin l'on remplit l'espace creux restant avec un matériau de protection contre la corrosion. Dans la fabrication de membres tendus de ce type, tels qu'utilisés par exemple comme membres de contrainte pour un béton précontraint sans adhérence, sous forme de câbles inclinés pour des ponts à câbles inclinés ou analogues, on détermine d'abord un tube, qui est le plus souvent en matière synthétique, par exemple en polyéthylène, pour servir de tube d'enveloppe, respectivement on le place déjà dans la position correspondante par rapport à l'ouvrage, le cas échéant également on le coule, pour servir de canal de précontrainte. On introduit ensuite dans le tube les différents éléments formant le faisceau. Enfin, on place sur les extrémités du membre tendu des dispositifs d'ancrage, au moyen desquels il peut être ancré par rapport à l'ouvrage et sur lesquels les différents éléments peuvent être contraints, individuellement ou ensemble.Une fois la contrainte effectuée, l'espace restant à l'intérieur du tube est rempli sous pression à l'aide d'un matériau de protection contre la corrosion, par exemple de la pâte de ciment, afin de protéger de la corrosion les différents éléments du membre tendu. Dans ce montage du membre tendu, il faut veiller à ce qu'au moins les différents éléments placés sur la face extérieure du faisceau présentent un espacement minimal par rapport à la paroi intérieure du tube, afin de respecter un recouvrement suffisant par le matériau de protection contre la corrosion. Si les différents éléments du faisceau sont introduits de cette manière dans le tube, il est non seulement nécessaire de prévoir des supports d'espacement, afin de garantir cet espacement, mais il est également nécessaire de monter ces supports d'espacement déjà avant introduction des différents éléments dans le tube.Pour empêcher que, lors de l'insertion après-coup des différents éléments, introduits à une vitesse élevée et en exerçant des efforts importants, les supports d'espacement se déplacent et qu'apparaissent ainsi, à l'intérieur du tube d'enveloppe, des zones incontrôlables dans lesquelles on ne peut assurer la protection contre la corrosion, il est nécessaire que les supports d'espacement appuient aussi fermement que possible sur la paroi du tube d'enveloppe. Dans un procédé du type décrit au début, le support d'espacement se compose d'une hélice en fil d' acier à résistance élevée (DE-C-35.29.001). L'hélice est d'abord constituée, par enroulement du fil en spires appuyant intimement les unes sur les autres, et avec un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube. L'hélice est ensuite introduite dans le tube et, par application d'une force de traction longitudinale orientée en direction axiale, déformée au-delà de sa zone élastique, plastiquement, jusqu a ce que la part de déformation élastique résiduelle, subsistant après suppression consécutive de la force de traction longitudinale, provoque un appui ferme sur la paroi du tube. Un tel support d'espacement hélicoïdal en fil d'acier peut certes être utilisé dans des sections tubulaires droites, parce que l'association, obtenue aux extrémités grâce aux corps d'ancrage, des différents éléments sur la totalité de la longueur du membre tendu reste conservée entre les ancrages et qutaucun effort ne se manifeste en direction longitudinale. Si le membre tendu change d'orientation au cours de sa longueur, les différents éléments ne font pas qu'appuyer intimement les uns sur les autres aux points d'inflexion, il apparaît également des efforts de déviation orientés radialement. Sur les emplacements d'appui ponctuels, à tracé polygonal, des différents éléments sur les différentes spires d'une hélice en fil d'acier servant de support d'espacement, ces efforts peuvent mener à une corrosion par frottement en cas de sollicitation vibratoire et ainsi à des ruptures de fil. L'invention a pour but, pour un membre tendu du type indiqué au début, pour lequel les différents éléments ont été principalement insérés individuellement dans le tube d'enveloppe, de configurer le support d'espacement et de prévoir son montage dans le tube d'enveloppe, de telle façon que, même dans la zone des points d'inflexion, on obtient un appui continu, non-rigide, des différents éléments, pour supporter les efforts de déviation. Selon 1 l1invention, ce problème est résolu, par le fait que le support d'espacement est composé d'une hélice constituée d'un ruban en matière synthétique, par exemple en polyéthylène, à section transversale rectangulaire, dont la grande dimension est orientée dans la direction longitudinale du tube, où le diamètre extérieur de l'hélice est supérieur au diamètre intérieur du tube d'enveloppe et que, en vue de monter l'hélice dans le tube d'enveloppe, en lui faisant subir une force axiale, on la déforme élastiquement jusqu'à ce qu'elle puisse être introduite dans le tube, la force de traction étant choisie telle qu'une fois la force de traction supprimée, l'hélice appuie sur la paroi du tube, par suite de sa force de rappel élastique. Avant montage dans un état de déformation élastique, les différentes spires de l'hélice peuvent être reliées entre elles, de façon rigide en traction, et/ou en compression. Le support d'espacement hélicoïdal peut soit être fabriqué à partir d'un tube en matière synthétique, par exemple en polyéthylène, avec un diamètre correspondant, par établissement d'une découpe hélicoïdale, par exemple au moyen d'une scie, soit à partir d'un ruban en matière synthétique, par exemple en polyéthylène, par enroulement sur un mandrin de diamètre correspondant. On connaît certes un membre tendu composé d'un faisceau d'éléments de traction et d'une enveloppe environnante tubulaire, placée à distance de cet élément, où, entre le faisceau et l'enveloppe, on utilise comme support d'espacement un ruban en matière synthétique, à section transversale rectangulaire, qui entoure le faisceau de façon à former une hélice, la grande dimension du ruban étant orientée dans la longueur du membre tendu (DE-A-38 . 31.069) . Dans le cas de ce membre tendu, il s'agit cependant d'un câble incliné, de rénovation, d'un pont à câbles inclinés, pour lequel, sans devoir désolidariser le membre tendu de ses ancrages, on crée par enroulement avec le ruban servant de support d'espacement un espace creux entre la surface du membre tendu et une enveloppe extérieure, qui doit être également appliquée après-coup et qui est remplie d'un matériau de protection contre la corrosion. L'avantage de l'invention est surtout à voir dans le fait qu'il est ensuite possible de monter et d'y fixer également un support d'espacement en matière synthétique, qui permette un appui non-rigide des différents éléments, avant introduction des différents éléments du faisceau dans le tube d'enveloppe. Ceci est obtenu tant par la constitution qu'également par le montage du support d'espacement hélicoïdal, grâce à quoi on peut conférer à ce dernier une contrainte élastique telle que, suite à la force de rappel induite par la déformation élastique, il appuie fermement sur la paroi intérieure du tube. Ceci est une condition pour que les différentes spires du support d'espacement ne puissent se déplacer les unes par rapport aux autres lors de l'introduction qui s 'ensuit des différents éléments. L'invention est expliquée ci-dessous plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin, dans lequel La figure 1 représente une coupe longitudinale dans un membre tendu, dans la zone d'un point d'inflexion, la figure 2 représente une coupe transversale du membre tendu, le long de la ligne II-II de la figure 1, la figure 3 représente, à plus grande échelle, une partie III de la représentation de la figure 1, les figures 4a à 4c représentent quelques phases lors du montage d'un support d'espacement hélicoïdal dans un tube, et les figures 5 et 6 représentent d'autres exemples de réalisation d'un support d'espacement. Sur la figure 1 est représentée une partie d'une coupe longitudinale dans un membre tendu 1, dans la zone d'un point d'inflexion. Le membre tendu 1 se compose d'un faisceau 2 constitué de différents éléments 3,tels que par exemple barres, fils ou torons en acier. Le faisceau 2 est entouré d'un tube d'enveloppe 4, par exemple en acierou en matière synthétique, qui repose sur une chaise 5, par exemple d'un élément de construction en béton, afin de transmettre les efforts de déviation orientés radialement vers l'intérieur. Sur la paroi intérieure du tube d'enveloppe 4 est disposée, à titre de support d'espacement, une hélice 6 en matière synthétique, par exemple en polyéthylène, se présentant comme un ruban, dont les différentes spires sont désignées par 6'. Dans l'exemple de réalisation représenté, on part du fait que l'on prépare d'abord le tube d'enveloppe 4 et que l'on introduit, à la manière de l'invention, l'hélice 6 servant de support d'espacement. Ensuite, soit l'on introduit individuellement les uns après les autres les différents éléments 3 pour former le faisceau 2, soit l'on introduit le faisceau 2 en entier, en partant d'une extrémité du tube d'enveloppe 4. Suite à la courbure du membre tendu 1 sur le point d'inflexion, les différents éléments 3 ne sont pas répartis régulièrement sur la section transversale du membre tendu 1, mais au contraire il sont concentrés dans la zone inférieure (figure 2).Une fois effectuée la mise sous contrainte des différents éléments 3, que ce soit individuellement ou globalement, l'espace creux restant est soumis à une injection de mortier de ciment 7, pour assurer la protection contre la corrosion. La figure 3 représente à plus grande échelle, dans un détail III de la figure 1, la zone de l'appui inférieur des différents éléments 3, en prenant l'exemple de torons. Les éléments 3 sont d'abord appuyés à plat sur les spires 6' de l'hélice 6, qui forment également un appui nonrigide, pour assurer la contrainte des différents éléments 3. Après durcissement du mortier de ciment 7 injecté après la mise sous contrainte, celui-ci remplit les espaces intermédiaires situés entre les différentes spires 6' de l'hélice 6, de sorte que dans cet état final du membre tendu 1, il est assuré sur la zone du point d'inflexion un appui régulier et à plat des différents éléments 3. Le procédé selon l'invention peut être expliqué en détail à l'aide de la figure 4, qui représente quelques phases du montage de l'hélice de support d'espacement 6 dans le tube d'enveloppe 4. Dans la situation initiale représentée sur la figure 4a, le diamètre D2 de l'hélice d'espacement 6 est supérieur au diamètre intérieur D1 du tube d'enveloppe 4. L'hélice de support d'espacement peut être fabriquée de différentes manières. Une possibilité particulièrement simple consiste à la fabriquer à partir d'un tube en polyéthylène, que l'on trouve usuellement dans le commerce, en faisant passer une découpage à la scie suivant une forme hélicoïdale. A cet effet, on peut par exemple placer à une extrémité du tube un disque sur lequel on monte au centre une barre pourvue d'un filetage extérieur. Si l'on fait tourner cette tige dans un manchon fileté de position fixe, on obtient une avance régulière. Si cette avance s'effectue dans la zone d'une scie sauteuse ou circulaire, le tube est scié en donnant une forme hélicoïdale. Par un choix correspondant du diamètre extérieur du tube, on peut faire varier le pas de l'hélice, par le choix du pas de l'hélice sur la barre, on peut faire varier la largeur de l'hélice. Une autre possibilité de fabrication d'une telle hélice de support d'espacement consiste à enrouler un ruban en matière synthétique de dimensions correspondantes sur un mandrin, et à l'y fixer, par exemple par application de chaleur, de façon qu'il conserve la forme obtenue sous la contrainte de l'enroulement. Comme le montre la figure 4a, par application d'une force de traction axiale P sur une extrémité de l'hélice 6, tout en fixant l'autre extrémité, les spires 6' sont dissociées les unes des autres; on limite ainsi le diamètre extérieur de l'hélice 6, qui est désigné par D2' sur la figure 4b, à une valeur inférieure au diamètre intérieur D1 du tube d'enveloppe 4. Dans cet état, l'hélice 6 peut être introduite dans le tube d'enveloppe 4, tout en conservant la contrainte. Une fois supprimée la force de traction P, la force de rappel de l'hélice, induite par la déformation, provoque un appui ferme des différentes spires 6' sur la paroi intérieure du tube d'enveloppe 4 (figure 4c). Du fait que, lors de la mise sous contrainte du faisceau 2, le frottement entre les différents éléments 3 et l'hélice 6 devient supérieur au frottement entre l'hélice et la paroi intérieure du tube d'enveloppe 4, qui est principalement lisse, l'hélice va présenter une tendance à se déplacer conjointement, lors de la mise sous tension du faisceau. Pour empêcher ceci, il peut être nécessaire dan certains cas de prendre des mesures particulières. D'une part, il est possible de fixer l'hélice 6 du côté de la mise sous tension, sur la face avant du tube d'enveloppe 4. Du fait que l'hélice est fixée par écartement à l'intérieur du tube d'enveloppe, l'écartement va se renforcer, par suite par exemple d'une force axiale appliquée par le frottement, lors du serrage, afin d'empêcher par conséquent un glissement. Une autre possibilité consisteàprévoir une hélice de longueur correspondante, respectivement à monter l'hélice de telle façon qu'avant le processus de mise sous contrainte, elle dépasse encore à l'extrémité du tube d'enveloppe. Il faut alors assurer que la partie extérieure, qui commence par dépasser de hélice, puisse glisser à l'intérieur du tube d'enveloppe lors de la mise sous contrainte. Pour assurer ceci, il est approprié de relier entre elles, de façon rigide en traction ou en compression, les différentes spires 6' de l'hélice 6. Des possibilités en sont représentées sur les figures 5 et 6. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 5, les différentes spires 6' de l'hélice sont percées en un ou plusieurs emplacements, de sorte qu'on peut y faire passer un fil de tension 8. Pour assurer l'espacement mutuel nécessaire entre les spires 6', on peut disposer des supports d'espacement 9 tubulaires entre les spires 6'. On peut de cette manière amplifier l'écartement des spires et ainsi augmenter la force de pression contre la paroi intérieure du tube, par exemple par le choix de la longueur des pièces tubulaires 9 et application d'une force de pression à l'encontre de la force de traction dans le fil de tension 8. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, les différentes spires 6' de l'hélice 6 sont reliées, de façon rigide en traction et en compression, par une tige en matière synthétique 10, s'étendant en direction longitudinale, qui est collée ou soudée aux spires 6'. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un membre tendu composé d'un faisceau d'éléments, tels que par exemple barres, fil ou torons en acier, et d'un tube d'enveloppe (4) entourant celui-ci à distance, où, en vue d'assurer le maintien de l'espacement entre le faisceau et le tube d'enveloppe, on insère d'abord dans le tube d'enveloppe un support d'espacement hélicoïdal, appuyant sur la paroi intérieure du tube d'enveloppe, on introduit ensuite les différents éléments dans le tube et enfin l'on remplit l'espace creux restant avec un matériau de protection contre la corrosion, caractérisé en ce que le support d'espacement est composé d'une hélice (6) constituée d'un ruban en matière synthétique, par exemple en polyéthylène, à section transversale rectangulaire, dont la grande dimension est orientée dans la direction longitudinale du tube (4), où le diamètre extérieur (D2) de l'hélice (6) est supérieur au diamètre intérieur (D1) du tube d'enveloppe (4) et que, en vue de monter l'hélice (6) dans le tube d'enveloppe (4), en lui faisant subir une force axiale (P), on la déforme élastiquement jusqu'à ce qu'elle puisse être introduite dans le tube (4), la force de traction (P) étant choisie telle qu'une fois la force de traction supprimée, l'hélice (6) appuie sur la paroi du tube (4), par suite de sa force de rappel élastique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant montage dans un état de déformation élastique, les différentes spires (6') de l'hélice (6) sont reliées entre elles, de façon rigide en traction, et/ou en compression. 3. Procédé de fabrication d'un support d'espacement hélicoïdal, pour son utilisation dans le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hélice (6) est fabriquée à partir d'un tube en matière synthétique, par exemple en polyéthylène, avec un diamètre correspondant, par établissement d'une découpe hélicoïdale, par exemple au moyen d'une scie. 4. Procédé de fabrication d'un support d'espacement hélicoïdal, pour son utilisation dans le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hélice (6) est fabriquée à partir d'un ruban en matière synthétique, par exemple en polyéthylène, par enroulement sur un mandrin de diamètre correspondant.