Brevet FR2794477A1 — publié le 20001208

CÂBLE DE STRUCTURE D'OUVRAGE DE CONSTRUCTION, TRONÇON DE GAINE D'UN TEL CÂBLE, ET PROCÉDÉ DE POSE La présente invention concerne les câbles de structure utilisés dans la construction d'ouvrages d'art. Elle trouve notamment des applications dans le domaine de la précontrainte, du haubanage de portions d'ouvrage, ou encore dans les ponts suspendus. Les câbles de structure modernes sont souvent constitués de brins tendus unitaires, fils ou torons, disposés en faisceaux quasi-parallèles dans des gaines ou à l'air libre. Compte tenu de l'agressivité de l'environnement extérieur et des exigences de durabilité, ces câbles possèdent généralement des couches de protection anticorrosion : huile, galvanisation, graissage, cirage, remplissage par des matériaux élastomères ou du coulis de ciment, ou gainage extérieur métallique ou en matière plastique. Ces protections anticorrosion sont réalisées sur les câbles de structure (câble de précontrainte, câble de pont à hauban, de pont suspendu ou tout autre câble de structure) soit au niveau des brins unitaires ou de sous- ensemble de brins, soit de manière globale pour le câble. Les protections réalisées au niveau des brins unitaires possèdent plusieurs avantages en isolant électriquement et mécaniquement les brins unitaires des câbles. Cette isolation évite les pontages électriques, les corrosions généralisées à une section de câble par effet de gangrène , les contacts latéraux des zones de courbure où les pressions entre brins peuvent créer des concentrations de contrainte néfastes à une bonne tenue statique ou dynamique. Elle évite aussi les contacts latéraux dans les parties rectilignes lorsque les brins sont libres de se mouvoir. Les protections individuelles des brins peuvent prendre la forme d'un gainage : toron gainé-graissé dans l'application à la précontrainte, toron autoprotégé de structure haubanée, ou encore toron cohérent (EP-A-0 855 471). Dans certaines applications, les torons individuellement gainés sont positionnés avec leurs gaines dans une masse de matériau injecté et durci, tel qu'un coulis de ciment, qui forme écarteur mécanique (voir EP-A-0 220 113, EP-A-0 437 143, EP-A-0 465 303). Au moment où les torons sont mis en tension, la masse préalablement durcie maintient leur distribution transversale dans la gaine et évite leur détérioration dans les parties courbes du câble. La présente invention a pour but de proposer un mode de protection de brins constitutifs d'un câble de structure, qui soit compatible avec diverses applications et divers types de torons. L'invention propose ainsi un câble de structure d'ouvrage de construction, comprenant au moins un faisceau de brins tendus sensiblement parallèles contenu dans au moins un tronçon de gaine protectrice en matière plastique, dans lequel la matière plastique du tronçon de gaine s'étend entre les brins pour former une matrice cohérente d'espacement des brins. La gaine protectrice en matière plastique joue ainsi le rôle d'espacement mécanique des brins, et constitue un fourreau individuel pour chaque brin. Un autre avantage est de permettre de se dispenser éventuellement des opérations d'injection de la gaine après mise en place des brins, opérations généralement coûteuses et délicates. Dans des modes de réalisation particuliers du câble de structure selon l'invention : - le tronçon de gaine est une pièce en matière plastique présentant des orifices longitudinaux sensiblement parallèles, qui de préférence ne communiquent pas entre eux ; il est possible qu'un ou plusieurs de ces orifices longitudinaux ne contiennent pas de brin tendu mais soient prévus pour remplir d'autre fonctions (évent, conduit pour des capteurs de mesure ou des fibres optiques de transmission, ... ) -1 - les brins tendus sont des torons métalliques nus ou individuellement protégés ; - le câble comprend plusieurs tronçons de gaine successifs assemblés mécaniquement ou par soudage; - le tronçon de gaine a une section transversale extérieure de forme circulaire ou polygonale, par exemple une forme facilitant la juxtaposition de plusieurs faisceaux de brins dans un câble de section relativement importante ; - la matière plastique du tronçon de gaine comporte une combinaison de matériaux ; une telle combinaison peut comporter, vers l'extérieur du tronçon de gaine, un matériau procurant une résistance de surface, et vers l'intérieur du tronçon de gaine, un matériau visco-élastique et/ou procurant un faible coefficient de frottement avec les brins ; - le tronçon de gaine, ou un ensemble de tronçons de gaine assemblés bout à bout, s'étend sur sensiblement toute la longueur d'une partie courante du câble entre deux ancrages d'extrémité -, - le câble forme un câble de précontrainte, un hauban ou un câble porteur de pont suspendu. Un autre aspect de la présente invention se rapporte à un tronçon de gaine de câble de structure pour ouvrage de construction, qui constitue un produit semi-fini avant l'introduction des brins. Ce tronçon de gaine forme une matrice cohérente d'espacement présentant des orifices longitudinaux sensiblement parallèles aptes à recevoir chacun un brin tendu du câble. La matrice peut être en matière plastique. Elle peut aussi comporter une partie en matériau injecté tel qu'un coulis de ciment. Dans ce dernier cas, elle peut par exemple comprendre des tubes individuels en matière plastique destinés à recevoir les brins tendus, disposés dans un tube extérieur, avec le matériau injecté comblant le tube extérieur autour des tubes individuels. Un autre aspect encore se rapporte à un procédé de pose d'un câble de structure dans un ouvrage de construction, dans lequel on utilise une gaine ayant au moins un tronçon formant une matrice cohérente d'espacement présentant des orifices longitudinaux sensiblement parallèles, on engage des brins respectifs dans certains au moins des orifices du tronçon de gaine, et on met en tension les brins. Les brins peuvent être engagés dans les orifices du tronçon de gaine par traction sur des guides préalablement enfilés dans les orifices, ou encore par poussage. Leur mise en tension peut être individuelle ou collective. Chaque brin peut être extrait et/ou remplacé séparément en cas de besoin. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence au dessin annexé, dans lequel .- - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un câble de structure réalisé conformément à l'invention ; - les figures 2 à 4 sont des vues en coupe transversale de variantes de tronçons de gaine selon l'invention La figure 1 montre un tronçon de gaine 1 formé par une pièce de forme générale cylindrique en matière plastique, percée d'orifices longitudinaux parallèles 2. Chaque orifice 2, de section cylindrique, reçoit un brin métallique 3 du câble. L'exemple dessiné sur la figure 1 est un câble composé de 19 brins parallèles non jointifs agencés en disposition hexagonale, dont un seul est représenté. Le tronçon de gaine 1 a une forme extérieure cylindrique dans l'exemple de la figure 1. Cette forme pourrait encore être profilée afin d'optimiser son aérodynamisme. Si le câble de structure est exposé à l'extérieur de l'ouvrage, cette forme extérieure peut, de façon connue, être munie d'éléments ou de reliefs, par exemple hélicoïdaux, permettant de diminuer les risques de déformation par la pluie et le vent. La gaine se compose d'un tronçon unique s'étendant sur toute la longueur du câble entre ses deux extrémités ancrées, ou de plusieurs tronçons successifs assemblés mécaniquement, par exemple au moyen d'éclisses ou de manchons, ou encore soudés bout à bout. Dans ce dernier cas, on peut prévoir des repères d'indexage pour positionner les tronçons avant l'assemblage. La matière plastique du tronçon de gaine 1 peut être une polycléfine telle qu'un polyéthylène à haute densité (PEHD). Elle peut également être à base de résine (époxy par exemple). Le tronçon de gaine 1 est par exemple fabriqué par extrusion. Chaque tronçon peut être installé sur un plateau de transport routier ou de fret maritime pour l'amener sur le site de construction de l'ouvrage. On peut également l'enrouler sur des bobines, permettant le transport de grandes longueurs sur le site de construction de l'ouvrage. La matière plastique du tronçon de gaine 1 peut également être composite et par exemple fabriquée par coextrusion. Dans une telle réalisation, la périphérie de la gaine est en un matériau choisi pour ses propriétés de résistance de surface (résistance aux chocs, aux conditions climatiques, aux salissures, au mouillage), alors que l'intérieur de la gaine est matériau choisi pour ses propriétés viscoélastiques (il contribue alors à amortir les vibrations des brins individuels), et/ou pour son faible coefficient de frottement avec les torons, ce qui facilite leur mise en place. L'enfilage de chaque brin 3 dans un orifice longitudinal 2 de la gaine 1 est facilité parce que le brin est guidé dans l'orifice dont le diamètre correspond sensiblement à celui du brin, en étant légèrement supérieur. On peut adopter deux méthodes pour enfiler les brins 3 : après avoir préalablement enfilé un filament-guide dans chacun des orifices 2, raccorder une extrémité du guide à une extrémité du brin 3 et engager le brin 3 par traction sur le guide -, pousser le brin 3 d'une extrémité à l'autre de l'orifice 2 au moyen d'un entraîneur mécanique de type pousseur à galet. La gaine formée par le tronçon 1 ou par plusieurs tronçons de ce type mis bout à bout s'étend de préférence sur toute la longueur de la partie courante du câble entre les deux ancrages d'extrémité. Un avantage appréciable de l'invention est que chaque brin individuel du câble peut être retiré et remplacé au moyen d'un dispositif relativement simple, semblable à celui mis en oeuvre lors de l'enfilage initial, ce qui facilite les opérations de contrôle et de maintenance. Les brins tendus 3 du câble peuvent être des fils métalliques ou des torons en acier nu, comme représenté. Dans ce cas, on peut prévoir d'injecter dans les interstices présents entre la gaine 1 et les brins 3 un produit de remplissage tel qu'une cire pétrolière ou une graisse de synthèse, protégeant l'acier contre la corrosion. Ce produit peut être le même que celui injecté dans les dispositifs d'ancrage aux extrémités des torons, ce qui assure l'uniformité et la continuité de la protection anti-corrosion. Les brins 3 peuvent également être des torons individuellement protégés, qu'on peut alors simplement enfiler dans la gaine. La protection peut être une résine époxy enrobant les fils constitutifs du toron, une enveloppe en matière plastique adhérant à l'acier des fils, ou encore une enveloppe en matière plastique n'adhérant pas à l'acier associée à un produit souple qui protège l'acier contre la corrosion et lubrifie les zones de contact acier-acier et acier-matière plastique. Au niveau des dispositifs d'ancrage des torons, on peut prévoir un système d'étanchéité de type presse-étoupe, comme décrit dans la demande EP-A-0 323 285, et dénuder les extrémités des torons au-delà de ce système d'étanchéité pour les ancrer fermement à la structure. Il est avantageux qu'il n'y ait pas de communication entre les conduits cylindriques adjacents définis par les orifices longitudinaux 2. Ainsi, si l'un des torons 3 se trouve atteint par la corrosion, il ne tend pas à contaminer les torons voisins. Ceci garantit en outre l'absence de contacts entre les torons adjacents, ce qui leur évite de s'entrechoquer en cas de vibration du câble, et de se détériorer s'il tendent à se serrer les uns sur les autres sous l'effet de la traction. La disposition transversale des trous 2 destinés à recevoir les torons est avantageusement régulière pour limiter l'encombrement transversal du câble. Toutefois, elle pourrait aussi être irrégulière. Le profil extérieur de la gaine n'est pas nécessairement circulaire. Les figures 2 et 3 montrent ainsi, de façon non-limitative, des tronçons de gaine 1 à profil extérieur polygonal. La forme hexagonale de la figure 2 permet de réaliser des faisceaux comportant chacun un ensemble gainé de torons, qui peuvent aisément être assemblés en parallèle pour former des câbles de section relativement importante. La forme rectangulaire de la figure 3 convient dans certaines applications de la précontrainte où on a besoin de câbles en forme de bande. Dans l'exemple montré sur la figure 4, le tronçon de gaine dans lequel seront enfilés les brins métalliques est réalisé en disposant un ensemble de tubes individuels 4 dans un tube extérieur 5, et en injectant une matière durcissable 6 dans les intervalles restant dans le tube extérieur 5 autour des tubes individuels 4. L'intérieur des tubes 5 forme alors les orifices longitudinaux 2 de la matrice formée par le tronçon de gaine. L'injection et le durcissement de la matière peuvent avoir lieu en usine ou sur le site de construction de l'ouvrage. Après durcissement, les torons sont enfilés (avant ou après installation de la gaine à la place qui lui est attribuée dans l'ouvrage), ancrés, puis mis en tension. Les tubes 4 et 5 sont par exemple en PEHD, et la matière injectée 6 peut être une résine plastique ayant de préférence des propriétés viscoélastiques après durcissement. Dans une variante, la matière injectée 6 est un coulis de ciment. Un ou plusieurs des orifices 2 prévus dans la gaine peut ne pas contenir de toron, mais servir d'évent ou de canal pour recevoir des organes tels que fibres optiques ou capteurs. La gaine incorpore alors des fonctions habituellement remplies par des dispositifs rapportés. R E V E N D 1 C A T 10 N S 1 Câble de structure d'ouvrage de construction, comprenant au moins un faisceau de brins tendus sensiblement parallèles (3) contenu dans au moins un tronçon de gaine protectrice en matière plastique (1), caractérisé en ce que la matière plastique du tronçon de gaine s'étend entre les brins pour former une matrice cohérente d'espacement des brins. 2. Câble de structure selon la revendication 1, dans lequel le tronçon de gaine (1) est une pièce en matière plastique présentant des orifices longitudinaux sensiblement parallèles (2). 3. Câble de structure selon la revendication 2, dans lequel lesdits orifices longitudinaux (2) ne communiquent pas entre eux. 4. Câble de structure selon la revendication 2 ou 3, dans lequel au moins un desdits orifices longitudinaux (2) ne contient pas de brin tendu. 5. Câble de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les brins tendus (3) sont des torons métalliques nus ou individuellement protégés. 6. Câble de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant plusieurs tronçons de gaine successifs (1) assemblés mécaniquement ou par soudage. 7. Câble de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le tronçon de gaine a une section transversale extérieure de forme circulaire ou polygonale. 8. Câble de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la matière plastique du tronçon de gaine (1) comporte une combinaison de matériaux. 9. Câble de structure selon la revendication 8, dans lequel ladite combinaison de matériaux comporte, vers l'extérieur du tronçon de gaine, un matériau procurant une résistance de surface, et vers l'intérieur du tronçon de gaine, un matériau visco-élastique et/ou procurant un faible coefficient de frottement avec les brins. 10. Câble de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le tronçon de gaine (1), ou un ensemble de tronçons de gaine assemblés bout à bout, s'étend sur sensiblement toute la longueur d'une partie courante du câble entre deux ancrages d'extrémité. il. Câble de structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, formant un câble de précontrainte, un hauban ou un câble porteur de pont suspendu. 12. Tronçon de gaine de câble de structure pour ouvrage de construction, caractérisé en ce qu'il forme une matrice cohérente d'espacement (1) présentant des orifices longitudinaux sensiblement parallèles (2) aptes à recevoir chacun un brin tendu (3) du câble, le tronçon de gaine constituant un produit semi-fini avant l'introduction des brins. 13. Tronçon de gaine selon la revendication 12, dans lequel la matrice est en matière plastique. 14. Procédé de pose d'un câble de structure dans un ouvrage de construction, caractérisé en ce qu'on utilise une gaine ayant au moins un tronçon (1) formant une matrice cohérente d'espacement présentant des orifices longitudinaux sensiblement parallèles (2), on engage des brins respectifs (3) dans certains au moins des orifices du tronçon de gaine, et on met en tension les brins. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel les brins (3) sont engagés dans les orifices (2) du tronçon de gaine (1) par traction sur des guides préalablement enfilés dans les orifices. 16. Procédé selon la revendication 14, dans lequel les brins (3) sont engagés dans les orifices (2) du tronçon de gaine (1) par poussage.