Brevet FR2732059A1 — publié le 19960927

La présente invention concerne un organe de précontrainte protégé contre la corrosion, en particulier un organe de précontrainte externe pour un béton précontraint sans adhérence, formé en un faisceau d'éléments individuels montés à l'intérieur d'une gaine tubulaire, tels que des tiges en acier, des fils d'acier ou des torons en acier, comprenant des dispositifs d'ancrage pouvant s'appuyer contre un ouvrage, disposés à ses extrémités, lequel peut être guidé dans les zones d'extrémité contiguës aux dispositifs d'ancrage, dans un canal de précontrainte réalisé dans l'ouvrage, dans lequel les éléments individuels passent dans ces zones d'extrémité avec un écartement vers l'extérieur dans le sens radial par rapport aux dispositifs d'ancrage et un élément de traction annulaire entourant l'organe de précontrainte est disposé dans la zone du début de l'écartement. Les organes de précontrainte de cette nature doivent être démontables afin qu'il soit possible de les remplacer en cas de besoin. Dans ce but, ils sont guidés dans un canal de précontrainte dans la zone dans laquelle ils sont à l'intérieur d'un ouvrage, le plus souvent dans les zones précédant les différents dispositifs d'ancrage, ce canal de précontrainte est formé par un tube évidé incorporé dans l'ouvrage concerné.Outre le fait que les organes de précontrainte sont démontables, il est également nécessaire, pendant l'utilisation, de leur donner une possibilité de mouvement total par rapport à l'ouvrage, afin de pouvoir les retendre, par exemple ; dans ce cas, la gaine tubulaire qui enveloppe le faisceau d'éléments individuels est placée à l'intérieur de ce canal de précontrainte et assemblée directement à chaque dispositif d'ancrage ; cette conception est désignée par l'expression canalisation à double paroi . Dans la zone des dispositifs d'ancrage, la distance entre les différents éléments individuels est déterminée par les dimensions des pièces utilisées pour l'ancrage, tels que des clavettes, des écrous d'ancrage ou des pièces similaires. Etant donné que déjà pour des motifs de construction, cette distance ne peut pas être maintenue sur toute la longueur de l'organe de précontrainte, mais les éléments individuels doivent être guidés à cet endroit avec une distance minimale entre eux, il est donc nécessaire, dans la zone précédant les dispositifs d'ancrage, d'écarter les éléments individuels sur une distance correspondant à l'ancrage. Dans la zone de la déviation des éléments individuels, passant d'un guidage droit parallèle vers un écartement radial, apparaissent des efforts de déviation orientés vers l'extérieur dans le sens radial qui dépendent de l'importance de l'angle de déviation. Alors que pour des seules raisons de poids, la gaine tubulaire du faisceau est constituée dans la zone libre par un tube de gainage en matière synthétique, il est connu d'utiliser des tubes en acier dans la zone des dispositifs d'ancrage. Ces tubes s'étendent alors également dans la zone où les éléments individuels passent en étant écartés, afin que ces tubes en acier puissent absorber les efforts de déviation (DE 37 34 954 C2). Alors que ce type de constructions coûteuses peut être utilisé et pris en charge pour des ouvrages de grande dimension, tels que des ponts haubanés, il existe une multitude de travaux de construction pour lesquels il faudrait trouver des solutions plus rentables. Celles-ci sont conçues le plus souvent de sorte que le tube de gainage en matière synthétique, prévu pour la zone libre de l'organe de précontrainte, se poursuive également dans la zone dans laquelle l'organe de précontrainte passe à l'intérieur de l'ouvrage. Dans une Pour assurer une protection contre la corrosion des éléments individuels, on injecte souvent une masse anticorrosive, telle qu'une graisse, ou un matériau durcissant, comme le mortier au ciment, dans l'espace vide entre ceux-ci et la gaine tubulaire. Afin de garantir la possibilité de démontage de l'organe de précontrainte dans la zone dans laquelle il passe à l'intérieur de l'ouvrage, il est nécessaire de dimensionner le tube de gainage en matière synthétique qui enveloppe les éléments individuels de telle sorte qu'il puisse absorber la pression interne créée pendant l'injection sans trop s'évaser ; il est ainsi possible d'éviter que le tube de gainage ne s'appuie quelque peu contre la paroi intérieure du canal de précontrainte et puisse, par son frottement, gêner, voire même empêcher le remplacement ultérieur. Alors qu'il est ainsi possible de garantir la possibilité de démontage dans la zone dans laquelle les éléments individuels sont parallèles les uns par rapport aux autres, cela devient impossible dans la zone de l'écartement des éléments individuels, du fait de la présence des efforts de déviation orientés dans le sens radial, qui apparaissent dans cette zone.C'est pourquoi, dans le cas d'un organe de précontrainte injecté sous pression avec un mortier au ciment, il est également déjà connu de monter sur la paroi extérieure du tube de gainage en matière synthétique,, dans la zone dans laquelle apparaissent les efforts de déviation, un élément de traction annulaire qui est capable d'absorber les efforts de déviation orientés vers l'extérieur en tant qu'efforts de traction exercés sur l'anneau, afin d'éviter ainsi une déformation transversale du tube de gainage due à la pression d'injection et aux efforts de déviation (DE-GM 90 15 863). Pour des organes de précontrainte externes, c'està-dire ceux qui ne sont pas enrobés sur toute leur longueur dans l'ouvrage, qui sont donc fixés dans leur position, il existe un problème du fait qu'entre l'axe de l'organe de précontrainte dans la zone libre et celui dans la zone d'ancrage peuvent apparaître des déviations angulaires qui se prolongent jusque dans les ancrages des éléments individuels et influencent défavorablement l'ancrage à cet endroit. Par ailleurs, pour des raisons de construction, il est souvent difficile d'éviter les déviations angulaires de l'axe de l'organe de précontrainte, déjà au moment du montage.Si l'organe de précontrainte, comme l'organe de précontrainte ci-dessus décrit, est guidé étroitement à l'intérieur du canal de précontrainte, les déviations angulaires agissent sur l'orifice extérieur du canal de précontrainte et peuvent entraîner là des dommages sur l'organe de précontrainte, de même que sur l'ouvrage. L'objet de la présente invention est donc de créer une possibilité de démontage facile et fiable également avec ce type de mode de réalisation aussi simple et rentable d'un organe de précontrainte en faisceau externe, de créer une possibilité pour admettre dans une certaine mesure des déviations angulaires de l'axe de l'organe de précontrainte par rapport à l'axe de l'ancrage, sans craindre des répercussions sur les ancrages des éléments individuels. Cet objet est résolu selon l'invention du fait que l'organe de précontrainte dans la zone de son engagement dans le canal de précontrainte est guidé en laissant un dégagement par rapport à la paroi intérieure du canal de précontrainte et le diamètre extérieur de l'élément de traction annulaire est ajusté en fonction du diamètre intérieur du canal de précontrainte, de telle sorte que les déviations angulaires de l'axe de l'organe de précontrainte par rapport à l'axe du dispositif d'ancrage n'engendrent que de petites déviations angulaires négligeables sur les ancrages des éléments individuels. L'idée de base de l'invention consiste à donner à l'organe de précontrainte, dans la zone de son engagement dans le canal de précontrainte, une possibilité de mouvement pour absorber les rotations angulaires du fait qu'il est guidé dans le dégagement de la paroi intérieure du canal de précontrainte, de le fixer toutefois dans le sens radial par l'élément de traction annulaire, de telle sorte que ces déviations angulaires ne puissent pas agir jusque sur les ancrages des éléments individuels. De plus, l'élément de traction annulaire agit en même temps comme butée contre la paroi du canal de précontrainte pour des déviations angulaires de l'axe longitudinal de l'organe de précontrainte par rapport à l'axe longitudinal du dispositif d'ancrage. I1 est particulièrement avantageux que la zone de la paroi intérieure de l'élément de traction annulaire face à la zone libre de l'organe de précontrainte soit légèrement évasée en forme de cône et forme ainsi dans une certaine mesure un col de déviation. Pour réduire le poids, il convient que seules les extrémités de l'élément de traction annulaire aient une épaisseur de paroi suffisante pour que celui-ci puisse remplir ses fonctions de support et d'absorption des efforts d'écartement, mais de réaliser une paroi avec une plus faible épaisseur dans la zone intermédiaire. L'élément de traction annulaire est réalisé en acier au creuset. La configuration de l'élément de traction annulaire selon l'invention est largement indépendante de la réalisation de l'organe de précontrainte lui-même, ce qui signifie qu'il est possible d'injecter une graisse ou un matériau durcissant dans l'espace vide entre les éléments individuels et la gaine tubulaire pour réaliser une protection contre la corrosion ; les éléments individuels utilisés peuvent être des "monotorons1, de telle sorte qu'il soit inutile de remplir l'espace vide. La présente invention est expliquée en détail ciaprès à l'appui du mode de réalisation représenté dans le dessin sur lequel Figure 1 est une coupe longitudinale dans la zone précédant un dispositif d'ancrage, d'un premier mode de réalisation d'un organe de précontrainte selon l'invention, Figure 2 est une coupe transversale de l'organe de précontrainte dans la zone libre, Figure 3 est un extrait de la figure 1 à une plus grande échelle, Figure 4 est un extrait de la figure 3 à une plus grande échelle, Figure 5 est une coupe longitudinale correspondant à la figure 1, d'un autre mode de réalisation de l'invention, Figure 6 un extrait de la figure 5 à une plus grande échelle. La figure 1 montre la zone d'extrémité d'un organe de précontrainte pour un béton précontraint sans adhérence. L'organe de précontrainte 1 passe dans le cas présent à l'intérieur d'un ouvrage 2, contre lequel il s'appuie par un dispositif d'ancrage 3. Comme le montre la figure 2, l'organe de précontrainte 1 est formé d'un faisceau d'éléments individuels 4, des torons en fil d'acier, par exemple, qui dans la zone de la longueur libre sont entourés d'un tube de gainage 5 en matière synthétique, du polyéthylène, par exemple. Un élément de maintien de l'écartement 6, tel qu'une hélice en fil d'acier, est monté entre les éléments individuels externes 4 et la paroi intérieure du tube de gainage 5. Cet élément de maintien de l'écartement 6 permet, d'une part, d'assurer un espace vide suffisant, dans lequel on pourra injecter ultérieurement un matériau durcissant 7, un mortier au ciment, par exemple, d'autre part, de garantir que les éléments individuels 4 seront enveloppés sur l'extérieur d'une couche régulière de ce matériau anticorrosif. Afin de tenir compte de l'écartement des éléments individuels 4 en direction du dispositif d'ancrage 3, le tube de gainage 5, au début de l'écartement, est mis bout à bout avec un tube de gainage 8 qui s'évase en forme de trompette, qui est également réalisé dans un matériau synthétique et qui s'engage dans un corps d'ancrage 9 en acier au creuset. Le canal de précontrainte 11, dans lequel il est possible de démonter l'organe de précontrainte 1, est formé conjointement par la paroi intérieure du corps d'ancrage 9 et la paroi intérieure d'un tube de coffrage 10, également en métal, qui prolonge le corps d'ancrage 9 en direction de l'extrémité libre de l'organe de précontrainte 1 et qui est soudé au corps d'ancrage 9. A côté du corps d'ancrage 9, qui forme vers la partie à l'air libre une plaque de butée 12 conçue comme une collerette, le dispositif d'ancrage 3 entoure un disque d'ancrage 13, qui s'appuie contre la plaque de butée 12, il est muni d'un certain nombre d'alésages, d'une manière connue en soi, par lesquels s'engage chaque élément individuel 4 du faisceau et dans lesquels les éléments individuels 4 sont ancrés à l'aide de clavettes 14. Pour assurer la protection contre la corrosion, il est possible de poser sur l'ancrage un couvercle de protection 15, qui lui-même est rempli d'un matériau anticorrosif 16. Le diamètre de l'organe de précontrainte 1 dans la zone libre est plus petit que le diamètre intérieur du canal de précontrainte 11 formé par le tube de coffrage 10, de telle sorte que l'organe de précontrainte 1 pénètre dans le canal de précontrainte 11 en laissant un dégagement par rapport à la paroi intérieure de celui-ci et possède ainsi une certaine possibilité de mouvement dans le sens radial. Dans la zone du début de l'écartement des éléments individuels 4, en direction du dispositif d'ancrage 3, se situe un élément de traction annulaire 17, qui est représenté à une plus grande échelle sur la figure 3. L'élément de traction annulaire 17 est formé d'une pièce en acier au creuset pratiquement en forme de tube, comprenant des épaississements 18 et 19 aux extrémités, alors que la paroi entre ces épaississements présente une épaisseur plus faible. Les diamètres extérieurs de l'élément de traction annulaire 17 dans la zone des épaississements 18 et 19 sont ajustés en fonction du diamètre intérieur du tube de coffrage en acier 10, de telle sorte que les déviations angulaires de l'axe de l'organe de précontrainte 20a par rapport à l'axe 20b de l'ancrage ne peuvent engendrer que de petites déviations angulaires négligeables sur les clavettes d'ancrage 14 (figure 1). L'élément de traction annulaire 17 entoure le tube de gainage 8 évasé en forme de trompette dans une zone 21 de plus petit diamètre, dans laquelle il est mis bout à bout avec le tube de gainage 5 et dans laquelle il s'élargit dans la zone 22 pour former une zone 23 de plus grand diamètre. Le diamètre extérieur du tube de gainage 8 dans la zone 23 est déterminé non seulement en fonction du diamètre extérieur de l'élément de traction annulaire 17, mais aussi en fonction du diamètre intérieur du tube de coffrage 10, de telle sorte que, par suite de la pression d'injection qui apparaît lors de l'injection d'un matériau durcissant 24, le tube de gainage 8 élargi en matière synthétique, du polyéthylène, par exemple, n'entre pas en contact avec la paroi intérieure du tube de coffrage 10 et n'entraîne pas, de ce fait, des efforts dus au frottement trop élevés, lors d'un éventuel démontage ultérieur de l'organe de précontrainte 1. L'élément de traction annulaire 17 s'évase faiblement en forme de cône sur la paroi intérieure dans la zone formant l'épaississement 19, face à la zone libre de l'organe de précontrainte 1. Cet évasement, qui est quelque peu surdimensionné dans le détail de la figure 4, forme pratiquement un angle d'ouverture alpha de 2 à 5 degrés ; dans la plupart des cas, 2 à 3 degrés d'élargissement suffisent pour laisser un peu de mouvement à l'organe de précontrainte 1. En outre, la paroi intérieure du début de l'écartement des éléments individuels 4 peut suivre pour provoquer sur l'ensemble une faible déviation de ceux-ci le long d'un support en forme de col. Les zones de transition des épaississements 18 et 19 vers la zone centrale de l'élément de traction annulaire 17 sont taillées en biseau. Des ergots de butée 26 dans le tube de coffrage 10 évitent que l'élément de traction annulaire 17 puisse s'écarter, par suite des efforts d'écartement lors de la contrainte de l'organe de précontrainte 1, du dispositif d'ancrage 3. Le tube de gainage 5 de la canalisation sur sa longueur libre est raccordé de manière appropriée au tube de gainage 8 évasé en forme de trompette, à l'aide d'un manchon soudé à l'arc 27. L'assemblage doit être réalisé de telle sorte que l'hélice en fil d'acier 6 puisse être incorporée dans la zone de la longueur libre de l'organe de précontrainte 1, mais ne pénètre pas dans la zone de déviation des éléments individuels 4. Le manchon soudé à l'arc 27 forme un système de fixation supplémentaire de l'élément de traction annulaire 17 dans cette zone. La présente invention permet ainsi que des déviations angulaires de l'axe de l'organe de précontrainte 20a, par exemple à la suite du fléchissement, par rapport à l'axe 20b de l'ancrage fixé dans l'ouvrage, puissent apparaître dans la zone de l'orifice du canal de précontrainte 11. Ces déviations angulaires ne peuvent agir que jusque dans la zone de l'élément de traction annulaire 17, qui forme une butée pour l'organe de précontrainte 1 par rapport au canal de précontrainte 11, de telle sorte qu'elles ne peuvent pas se transmettre elles-mêmes jusqu'à l'ancrage.En même temps, les éléments individuels 4 sont légèrement déviés dans la zone de l'élément de traction annulaire 17, l'épaisseur de la paroi du tube de gainage 8 se trouvant encore entre les éléments individuels et la paroi intérieure 25 de l'élément de traction annulaire 17, de telle sorte qu'il est impossible que des mouvements métal sur métal puissent apparaître. Un autre mode de réalisation de l'organe de précontrainte selon l'invention est représenté sur les figures 5 et 6. La figure 5 montre à nouveau la zone d'ancrage d'un organe de précontrainte 28 en faisceau formé d'un certain nombre d'éléments de traction individuels 29. Les éléments individuels 29 sont formés dans le cas présent par des torons en fil d'acier 30, chaque toron étant revêtu d'une gaine flexible 31 en matière synthétique pour la protection contre la corrosion, des "mono-torons" ; une masse anticorrosive plastiquement déformable, une graisse, par exemple, est injectée dans l'espace vide entre les torons 30 et les gaines flexibles 31.Alors que la conception de l'appui de l'organe de précontrainte 28 contre la paroi intérieure du canal de précontrainte est en principe similaire à celle décrite précédemment, ce mode de réalisation se distingue par la conception de l'ancrage. Les torons 30 sont ancrés dans un disque d'ancrage 34, à l'aide de clavettes annulaires 32 qui se subdivisent en plusieurs parties dans la partie 33a élargie en cone des alésages 33. Le disque d'ancrage 34 s'appuie contre un corps d'ancrage 35 en acier, qui est enrobé dans un élément de construction en béton 36 et forme dans cette zone d'ancrage la gaine tubulaire de l'organe de précontrainte 28. -La gaine tubulaire se prolonge dans le raccordement au corps d'ancrage 35 par un tube de gainage 8 en matière synthétique, du polyéthylène, par exemple, évasé en forme de trompette, auquel on raccorde alors un tube de gainage 37, également en matière synthétique, du polyéthylène, par exemple, de manière à former un système étanche. Le guidage des éléments individuels 29 dans la zone d'ancrage est représenté à plus grande échelle sur le détail de la figure 6. A l'intérieur du corps d'ancrage 35, les torons 30 s'engagent avec leurs gaines 31 à travers les alésages réalisés dans un disque troué 38, qui est également en matière synthétique, de préférence du polyéthylène. Le disque troué 38 s'appuie contre la paroi du disque d'ancrage 34 face au côté à l'air libre, par suite de l'insertion d'un disque d'étanchéité 39 comprenant des alésages correspondants et formé dans un matériau élastique déformable, tel que v le néoprène. Des boulons filetés 40 s'engagent à travers le disque d'ancrage 34, le disque d'étanchéité 39 et le disque troué 38 et permettent l'action d'une pression superficielle sur le disque d'étanchéité 39, de laquelle résulte une dilatation transversale qui entraîne l'étanchéité par rapport aux gaines 31 des torons 29. Afin de pouvoir ancrer les torons 30 dans le disque d'ancrage 34 selon la manière proposée, les gaines 31 sont éloignées sur une zone d'extrémité d'une longueur déterminée ; les gaines 31 s'engagent à cet endroit dans des élargissements 33b, en forme de trous borgnes, des alésages 33 réalisés dans le disque d'ancrage 34. Après le montage de l'ancrage et à la fin des travaux de tension, les extrémités dépassant des torons sont coupées et - après incorporation d'un système d'étanchéité en caoutchouc 41 - on visse- un couvercle pour injection 42 qui contient le matériau anticorrosif 43. Cela permet de garantir la possibilité de retendre et de démonter l'organe de précontrainte, même si l'on injecte du mortier au ciment dans l'espace vide entre les éléments individuels et le tube de gainage. REVENDICATIONS 1. Organe de précontrainte protégé contre la corrosion, en particulier organe de précontrainte externe pour un béton précontraint sans adhérence, formé en un faisceau d'éléments individuels montés à l'intérieur d'une gaine tubulaire, tels que des tiges en acier, des fils d'acier ou des torons en acier, comprenant des dispositifs d'ancrage pouvant s'appuyer contre un ouvrage, disposés à ses extrémités, lequel peut être guidé dans les zones d'extrémité contigues aux dispositifs d'ancrage, dans un canal de précontrainte réalisé dans l'ouvrage, dans lequel les éléments individuels passent dans ces zones d'extrémité avec un écartement vers l'extérieur dans le sens radial par rapport aux dispositifs d'ancrage et un élément de traction annulaire entourant l'organe de précontrainte est disposé dans la zone du début de l'écartement, caractérisé en ce que l'organe de précontrainte (1) dans la zone de son engagement dans le canal de précontrainte (11) est guidé en laissant un dégagement par rapport. à la paroi intérieure du canal de précontrainte (11) et le diamètre extérieur de l'élément de traction annulaire (17) est ajusté en fonction du diamètre intérieur du canal de précontrainte (11), de telle sorte que les déviations angulaires de l'axe de l'organe de précontrainte (20) par rapport à l'axe du dispositif d'ancrage (3) n'engendrent que de petites déviations angulaires négligeables sur les ancrages des éléments individuels (4). 2. Organe de précontrainte selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en cas de déviations angulaires de l'axe de l'organe de précontrainte (20), l'organe de précontrainte (1) peut être fixé dans le sens radial par l'appui de l'élément de traction annulaire (17) contre la paroi intérieure du canal de précontrainte (11). 3. Organe de précontrainte selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi intérieure de l'élément de traction annulaire (17) s'évase faiblement vers l'extérieur en forme de cône sur l'extrémité face à la partie libre de l'organe de précontrainte (1). 4. Organe de précontrainte selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'évasement a un angle d' environ 2 à 5 degrés, de préférence 2 à 3 degrés. 5. Organe de précontrainte selon lune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le contour de la paroi intérieure de l'élément de traction annulaire (17) forme une courbure convexe correspondant au début de l'écartement des éléments individuels (4). 6. Organe de précontrainte selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément de traction annulaire (17) présente au moins sur l'extrémité face à la partie libre de l'organe de précontrainte (1) un épaississement (19) provoquant son appui contre la paroi intérieure du canal de précontrainte (11). 7. Organe de précontrainte selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de traction annulaire (17) présente des épaississements (18, 19) sur les deux extrémités. 8. Organe de précontrainte selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque épaississement (18, 19) s'appuie avec une surface d'appui cylindrique contre la paroi interne du canal de précontrainte (11). 9. Organe de précontrainte selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur de paroi de l'élément de traction annulaire (17) forme une partie taillée en biseau dans les zones de transition vers les épaississements (18, 19).