Brevet FR2794484A1 — publié le 20001208

DISPOSITIF D'ANCRAGE DUN CABLE DE STRUCTURE La présente invention concerne les dispositifs employés pour ancrer des câbles de structure utilisés dans la construction d'ouvrages d'art. Elle s'applique notamment aux haubans, aux câbles de précontrainte et aux câbles de ponts suspendus. Les haubans sont des câbles généralement prévus pour transmettre des efforts de traction entre deux points d'une structure où ils sont ancrés. lis sont donc en théorie rectilignes si on néglige les effets extérieurs qui tendent à incurver leur trajectoire. L'effet de chaînette dû au poids propre du hauban, l'effet du vent (pression transversale extérieure), les légers mouvements de rotation des éléments de construction supportant les ancrages du hauban, les effets des variations de température sont des facteurs entraînant des déviations angulaires aux extrémités des haubans, dest-à-dire à la sortie des ancrages. Pour les autres câbles, des déviations importantes en sortie d'ancrage sont également possibles à cause du tracé qui leur est imposé ou des actions transversales qu'ils subissent. La constitution des ancrages est en général telle qu'uniquement l'effort de traction est repris de façon satisfaisante. Les moments de flexion locale provoqués par les déviations angulaires mentionnées ci-dessus qui pourraient solliciter l'ancrage sont filtrés au moyen d'un guide continu ou isolé à la sortie de l'ancrage et situé à une distance adéquate pour être suffisamment efficace, Le principe de l'ancrage est fondé sur le coincement individuel de chacun des brins constituant le câble. Ceci impose un certain espacement transversal des brins au niveau du bloc d'ancrage pour avoir assez de place pour disposer les moyens de coincement individuel qui sont généralement des mors à clavettes tronconiques. Dans le cas des haubans, un déviateur rassemble les brins en une disposition compacte à une certaine distance de l'ancrage, afin de minimiser la section transversale globale du hauban dans la partie courante. En général, le guide qui filtre les moments de flexion est situé au niveau du déviateur qui rassemble les brins en formation compacte (voir par exemple EP-A-0 323 285). La distance relativement grande entre le guide et le bloc d'ancrage (typiquement plus d'un mètre) est nécessaire pour limiter les déviations angulaires excessives de chaque brin, qui risqueraient de l'endommager et se traduiraient par des moments de flexion supplémentaires au niveau du bloc d'ancrage. De plus, reprendre les moments de flexion trop près de l'ancrage laisserait subsister les efforts transversaux significatifs au niveau du bloc d'ancrage. Dans d'autres dispositions, le hauban traverse en aval de l'ancrage un orifice qui s'évase en direction de la partie courante, et qui autorise une déviation angulaire d'ensemble du hauban en reprenant les efforts de flexion sur la longueur de la zone d'appui du hauban dans l'orifice. Un but de la présente invention est de proposer un système d'ancrage qui limite les contraintes de flexion du câble dans des valeurs admissibles dès la sortie de l'ancrage. Un autre but est de permettre éventuellement de se dispenser d'un dispositif extérieur complémentaire pour reprendre les efforts de flexion dus aux variations de trajectoire du câble. L'invention propose ainsi un dispositif d'ancrage d'un câble de structure, comprenant un bloc d'ancrage traversé par des orifices recevant chacun un brin du câble et un moyen de blocage dudit brin, une pièce d'appui pour le bloc d'ancrage, et des moyens de guidage des brins entre le bloc d'ancrage et une partie courante du câble, reliés à la pièce d'appui et comportant pour chaque brin du câble un conduit de guidage individuel autorisant une déviation angulaire. Chaque conduit de guidage s'évase en direction de la partie courante du câble. Les conduits de guidage présentent en direction du bloc d'ancrage une répartition transversale alignée avec celle des orifices du bloc d'ancrage. On simplifie largement la conception globale de l'ancrage en associant directement les moyens de guidage au dispositif d'ancrage. Les brins du câble sont guidés individuellement, de sorte que l'inertie de l'élément fléchissant est sensiblement inférieure à l'inertie d'ensemble du câble. Il en résulte un filtrage efficace des moments de flexion au niveau du bloc d'ancrage, même si la distance entre le bloc d'ancrage et les moyens de guidage est relativement faible. Le guidage individuel des brins évite le cumul des efforts transversaux des couches de brins les unes sur les autres. Avantageusement, chaque conduit de guidage s'évase en direction de la partie courante du câble selon un rayon de courbure sensiblement constant dans un plan passant par l'axe dudit conduit. Dans un agencement préféré du dispositif, les moyens de guidage comprennent au moins un organe de guidage logé dans un tube relié à la pièce d'appui, à travers lequel sont formés les conduits de guidage des brins. L'organe de guidage peut être situé juste derrière le bloc d'ancrage, ou être espacé d'une certaine distance du bloc d'ancrage. Dans ce dernier cas, on peut prévoir que les brins du câble soient des torons individuellement protégés dans la partie courante, la protection individuelle de chaque brin étant interrompue dans une chambre située entre l'organe de guidage et le bloc d'ancrage, avec des moyens d'étanchéité placés entre ladite chambre et l'organe de guidage afin de former une séparation étanche entre la chambre et la partie courante du câble et de contenir un produit de remplissage et de protection injecté à l'intérieur de la chambre. Le dispositif comprend éventuellement un second organe de guidage situé entre le bloc d'ancrage et les moyens d'étanchéité. L'organe de guidage peut être en un matériau rigide ou déformable. Dans ce dernier cas, il est avantageux de laisser un jeu, en direction de la partie courante du câble, entre la circonférence de l'organe de guidage et le tube dans lequel il est logé, afin d'autoriser une déviation angulaire de l'ensemble des brins du câble par déformation du matériau de l'organe de guidage. La forme de ce jeu est optimisée de manière à procurer une courbure régulière. Lorsque l'organe de guidage a une périphérie cylindrique, le jeu peut résulter d'un évasement de la face intérieure du tube en direction de la partie courante du câble, selon un rayon de courbure sensiblement constant dans un plan passant par l'axe du tube. Lorsque le tube a une face intérieure cylindrique, le jeu peut résulter d'un rétrécissement de la périphérie de l'organe de guidage en direction de la partie courante du câble, selon un rayon de courbure sensiblement constant dans un plan passant par l'axe du tube. Une autre possibilité est que le jeu résulte en partie d'un rétrécissement de la périphérie de l'organe de guidage en direction de la partie courante du câble, et en partie d'un évasement de la face intérieure du tube en direction de la partie courante du câble. Avantageusement, l'organe de guidage déformable présente une viscosité, afin de procurer un amortissement du câble lorsque celui-ci oscille. Cette viscosité peut être intrinsèque au matériau déformable de l'organe, et/ou résulter d'une substance visqueuse contenue dans des cavités ménagées dans cet organe. L'organe de guidage déformable peut comporter, entre les conduits de guidage, des inserts d'inertie décroissante en direction de la partie courante du câble, ce qui permet de contrôler la courbure subie par le câble à travers l'organe. En variante, le tube dans lequel est logé l'organe de guidage déformable peut présenter une inertie décroissante en direction de la partie courante du câble. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels -. - les figures 1 à 5 sont des vues schématiques en coupe longitudinale de dispositifs d'ancrage réalisés conformément à l'invention - et - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réalisation d'un organe de guidage. L'invention est décrite ci-après dans son application aux haubans, sans que ceci soit limitatif. Le hauban ancré au moyen d'un des dispositifs décrits ci-après à titre d'exemple est constitué par un faisceau de torons 1 dont un seul est dessiné sur la figure 1. Dans l'exemple considéré ici, les torons 1 sont de type individuellement protégé - l'assemblage de fils métalliques toronnés est enrobé d'un produit protégeant contre la corrosion (par exemple une graisse) et contenu dans une gaine individuelle 2 en matière plastique (par exemple un polyéthylène à haute densité (PEHD . Le dispositif d'ancrage comprend un bloc d'ancrage 3 appliqué contre une pièce d'appui 4 suivant une surface sensiblement perpendiculaire à la direction générale du hauban. La pièce d'appui 4 est appliquée, à l'opposé du bloc d'ancrage 3 contre l'élément de structure auquel est assujetti le hauban. Le bloc d'ancrage 3 est traversé par des orifices 5 qui présentent un profil tronconique qui s'évase vers la face du bloc opposée à la pièce d'appui 4. Chacun des orifices 5 reçoit un toron 1 ainsi qu'un mors tronconique 6 qui réalise le coincement du toron dans l'orifice. Pour réaliser un ancrage fiable du toron individuellement protégé, la protection individuelle de chaque toron dans la partie courante est interrompue dans une chambre 7 située en arrière du bloc d'ancrage 3. Ainsi, les mors 6 agrippent directement les fils métalliques des torons. Pour protéger contre la corrosion le métal des torons dans la chambre 7 et dans le bloc d'ancrage 3, un produit de remplissage (par exemple une cire pétrolière, une graisse ou une résine) est injecté dans la chambre 7 et dans les interstices laissés libres entre les torons et le bloc 3. Pour éviter que ce produit de remplissage se propage vers la partie courante du hauban, l'extrémité de la chambre 7 opposée au bloc d'ancrage 3 est fermée par un dispositif d'étanchéité 8 qui réalise l'étanchéité autour de chaque toron gainé 1 et au niveau de la face interne du tube cylindrique 10 qui délimite la chambre 7. Le dispositif d'étanchéité 8 peut notamment être de type presse-étoupe, comme décrit dans la demande EP-A-0 323 285. A une certaine distance du dispositif d'ancrage, un organe déviateur 11 rassemble les torons 1 en formation plus compacte que dans l'ancrage, afin de minimiser la section transversale globale du hauban dans la partie courante. Il y a donc une légère convergence angulaire des torons 1 du dispositif d'ancrage vers l'organe déviateur 11. Le dispositif d'ancrage représenté sur la figure 1 comporte un organe de guidage 12 logé à l'intérieur du tube 10 précité. Ce tube 10 est relié à la pièce d'appui 4. Il peut par exemple être d'un seul tenant avec cette pièce 4, comme représenté, ou avec les pièces 4 et 3, ou encore fixé à une chape d'ancrage. Dans l'exemple de la figure 1, l'organe de guidage 12 est constitué par un bloc cylindrique rigide (par exemple en PEHD) inséré sensiblement sans jeu dans le tube 10. Des conduits individuels 13 sont formés dans ce bloc 12 pour laisser passer et guider chacun des torons 1 # Du côté dirigé vers le bloc d'ancrage 3 (ce côté est situé juste derrière la face arrière du dispositif d'étanchéité 8 dans l'exemple représenté), les conduits 13 sont circulaires avec un diamètre correspondant à celui des torons individuellement protégés 1, et leur répartition transversale est la même que celle des orifices 5 dans le bloc d'ancrage 3. En direction de la partie courante du hauban, chaque conduit de guidage 13, dont la forme générale est de révolution, s'évase suivant un profil qui, dans un plan passant par l'axe du conduit, présente un rayon de courbure constant R. Cette courbure permet la déviation angulaire du toron vers l'organe déviateur 11, et autorise en outre des mouvements de flexion globale du hauban. Les moments de flexion sont repris par l'organe de guidage 12 sur la longueur de la zone où le toron 1 est en contact avec la paroi de son conduit. Dans les dispositifs représentés sur les figures 2 et 3, l'organe de guidage 15, 17 est en un matériau déformable tel que du Néoprène . Ce matériau peut avantageusement avoir des propriétés visco-élastiques afin de participer à l'amortissement des vibrations du câble, la viscosité procurant une dissipation de l'énergie vibratoire. Les conduits 16 ménagés pour les torons dans l'organe de guidage en matériau déformable 15, 17 s'évasent vers la partie courante du hauban suivant un rayon de courbure R2 qui peut être plus grand que le rayon R de la forme de réalisation selon la figure 1. Ce rayon R2 est déterminé en fonction de la déviation angulaire due à la convergence des torons vers l'organe déviateur 11. A titre d'illustration, cette déviation angulaire peut correspondre à une tangente de l'ordre de 2%, le rayon R2 et la longueur axiale L de l'organe de guidage étant alors choisis pour que le demi-angle d'embouchure du conduit 16 vers la partie courante du hauban ait une tangente légèrement supérieure à 2%. Pour tolérer les déviations angulaires dues aux mouvements de flexion du hauban et reprendre les moments correspondants, un jeu J est présent entre la face interne du tube 10 et la périphérie de l'organe de guidage 15, 17 en direction de la partie courante du hauban, et ce sur toute la circonférence de l'organe 15, 17. Grâce à ce jeu J, la matière de l'organe 15, 17 peut se déformer globalement en suivant les mouvements de flexion du hauban. Le jeu J est de préférence défini par une courbure de rayon constant Ri (dans un plan radial passant par l'axe du tube 10) au niveau de l'interface entre la périphérie de l'organe de guidage en néoprène et la face interne du tube 10. Ce rayon Ri est déterminé, avec la longueur L, en fonction de l'ampleur des flexions auxquelles le hauban peut être soumis. Lorsque le hauban est dévié et que ses brins sont regroupés, ces brins ont un rayon de courbure maximal R. défini par une combinaison de Ri et R2, telle que R, Ri et R3 R2. Ce rayon R3 peut être du même ordre que le rayon R de la figure 1, Dans l'exemple de la figure 2, la courbure de rayon Ri est formée sur la face interne de révolution du tube 10, qui s'évase en direction de la partie courante du hauban, la périphérie de l'organe de guidage 15 étant cylindrique. Dans la réalisation représentée sur la figure 3, la courbure de rayon Ri est définie sur la périphérie de révolution de l'organe de guidage en matériau déformable 17, qui se rétrécit en direction de la partie courante du hauban, la face interne du tube 10 étant cylindrique. Dans une autre variante, non représentée, le jeu J résulte d'une combinaison de courbures de la face interne du tube 10 (figure 2) et de la périphérie de l'organe en matériau déformable (figure 3). Dans l'exemple de la figure 4, les moyens de guidage comportent deux organes en matériau déformable, l'un 20 placé entre le bloc d'ancrage 3 et le dispositif d'étanchéité 8, et l'autre 22 placé au-delà du dispositif d'étanchéité 8, Chaque conduit de guidage recevant un toron comporte alors une portion cylindrique 21, de diamètre correspondant à celui du toron, formée dans l'organe 20, et une portion 23 formée dans l'organe 22 et qui s'évase vers la partie courante du hauban selon le rayon de courbure R2. L'organe 20 est logé dans le tube cylindrique 10, qui le maintient en place du côté du bloc 3. Vers la partie courante, la périphérie de l'organe 20 se resserre selon le rayon de courbure Ri afin de reprendre les mouvements de flexion. L'organe 22, qui peut être fixé au dispositif d'étanchéité 8, comporte les portions de conduit 23 qui s'évasent selon le rayon de courbure R 2 vers la partie courante pour laisser converger les torons vers l'organe déviateur 11. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le jeu J est créé selon le même mode que dans la figure 3, par courbure vers l'intérieur de la périphérie de l'organe déformable. Dans une variante, le jeu J pourrait être créé, en totalité ou en partie, par une courbure vers l'extérieur (selon la figure 2) de la face intérieure du tube 10 au droit de l'organe 20 adjacent au bloc d'ancrage. Dans la réalisation illustrée par la figure 5, le tube relié à la pièce d'appui 4 comporte deux portions successives 10a, 10b. La poffion 10a, cylindrique, contient le dispositif d'étanchéité. La portion 10b, montée en porte- à-faux, contient l'organe de guidage déformable 15 qui peut avoir une constitution semblable à celle de la figure 2. L'inertie de cette portion 10b décroît en direction de la partie courante du hauban, ce qui permet une flexion progressive du câble et de l'organe de guidage. L'inertie décroissante est réalisée en diminuant l'épaisseur de la paroi de la portion de tube 10b (on pourrait aussi jouer sur les propriétés du matériau). Dans la variante de la figure 6, la flexion progressive du câble et de l'organe de guidage déformable 25 résulte de l'inertie décroissante, en direction de la partie courante du hauban, d'inserts 27 placés dans la matière déformable entre les conduits de guidage 26. Ces inserts 27 sont par exemple métalliques et de forme effilée. Ils peuvent être reliés à un support commun situé sur le côté de l'organe 25 dirigé vers le bloc d'ancrage. R E V E N D 1 C A T 10 N S Dispositif d'ancrage d'un câble de structure, comprenant un bloc d'ancrage (3) traversé par des orifices (5) recevant chacun un brin (1) du câble et un moyen (6) de blocage dudit brin, et une pièce d'appui (4) pour le bloc d'ancrage, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (12 .. 15 1 17 1 20, 22 -. 25) de guidage des brins entre le bloc d'ancrage et une partie courante du câble, en ce que les moyens de guidage sont reliés à la pièce d'appui et comportent pour chaque brin du câble un conduit de guidage individuel (13 -1 16 - 21, 23 - 26) autorisant une déviation angulaire, en ce que chaque conduit de guidage s'évase en direction de la partie courante du câble, et en ce que les conduits de guidage présentent en direction du bloc d'ancrage une répartition transversale alignée avec celle des orifices du bloc d'ancrage. 2# Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chaque conduit de guidage (13 - 16 - 23 - 26) s'évase en direction de la partie courante du câble selon un rayon de courbure (R R 2) sensiblement constant dans un plan passant par l'axe dudit conduit. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de guidage comprennent au moins un organe de guidage (12 - 15 - 17 - 20, 22 - 25) logé dans un tube (Il 0 - 1 Oa, 1 Ob) relié à la pièce d'appui (4), à travers lequel sont formés les conduits de guidage des brins (13 - 16 - 21, 23 - 26). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'organe de guidage (12 - 15 - 17 - 22) est espacé du bloc d'ancrage (3). 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les brins (1) du câble sont des torons individuellement protégés dans la partie courante, dans lequel la protection individuelle (2) de chaque brin est interrompue dans une chambre (7) située entre l'organe de guidage (12 - 15 - 17 - 22) et le bloc d'ancrage (3), dans lequel des moyens d'étanchéité (8) sont placés entre ladite chambre et l'organe de guidage afin de former une séparation étanche entre la chambre et la partie courante du câble, et en ce qu'un produit de remplissage est injecté à l'intérieur de la chambre. 6. Dispositif selon la revendication 5, comprenant un second organe de guidage (20) situé entre le bloc d'ancrage (3) et les moyens d'étanchéité (8), 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel l'organe de guidage (l 5 - 17 - 20, 22 - 25) est en matériau déformable. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel, en direction de la partie courante du câble, un jeu (J) est laissé entre la circonférence de l'organe de guidage (l 5 1 17 ; 20, 22) et le tube (l 0) dans lequel il est logé, afin d'autoriser une déviation angulaire de l'ensemble des brins du câble par déformation du matériau de l'organe de guidage. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'organe de guidage (15) a une périphérie cylindrique, et le jeu (J) résulte d'un évasement de la face intérieure du tube (10) en direction de la partie courante du câble, selon un rayon de courbure (Rj) sensiblement constant dans un plan passant par l'axe du tube. 10. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le tube (10) a une face intérieure cylindrique, et le jeu (J) résulte d'un rétrécissement de la périphérie de l'organe de guidage (17) en direction de la partie courante du câble, selon un rayon de courbure (Rj) sensiblement constant dans un plan passant par l'axe du tube. il. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le jeu (J) résulte en partie d'un rétrécissement de la périphérie de l'organe de guidage en direction de la partie courante du câble, et en partie d'un évasement de la face intérieure du tube en direction de la partie courante du câble. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, dans lequel l'organe de guidage (15 - 17 - 20, 22 - 25) présente une viscosité. 13. Dispositif selon l'une quelconque dés revendications 6 à 12, dans lequel l'organe de guidage (25) comporte, entre les conduits de guidage (26), des inserts (27) d'inertie décroissante en direction de la partie courante du câble. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, dans lequel le tube (1 Ob) dans lequel est logé l'organe de guidage (15) présente une inertie décroissante en direction de la partie courante du câble.