Brevet FR2839090A1 — publié le 20031031

differentes pourront etre crees et par la suite une machine automotrice. 1 2839090 La presente invention concerne un procede de protection d'ouvrages d'art ou autres structures de genie civil et batiment comprenant des cables tendus de precontrainte exterieure eVou des cables porteurs eVou des tirants. E,le concerne egalement l'equipement de securite utilise pour la mise en ceuvre du procede. Les ouvrages d'art comme les poets, comportent des armatures integrees directement dans le beton. Ils comportent egalement des armatures exterieures, non integrees dans le beton lui-meme, constituees de gros cables de tension encore appeles cables de precontrainte. Ces cables vent tendus entre des elements de structure de l'ouvrage. Ces cables exterieurs de precontrainte peuvent avoir des longueurs de plusieurs dizaines de metres. Ils vent tendus et ancres sur des elements de l'ouvrage qui font office de butees et ils peuvent egalement traverser d'autres elements de I'ouvrage comme des parois ou cloisons. Les extremites de ces cables comportent des moyens d'ancrage qui permettent de conserver la tension initiale de precontrainte. Ces cables vent generalement bien proteges mais il n'est pas rare de constater des ruptures dont les causes vent multiples: corrosion, surcharge, fatigue. La rupture brutale d'un cable peut provoquer des desordres importants sur son environnement proche c'est-a-dire la structure de l'ouvrage et aussi les cables voisins par exemple. Entre les organes d'ancrage, les cables traversent les elements de l'ouvrage; des orifices vent prevus dans ces elements ou parois et les cables vent guides par les tubes de reservation prevus a cet effet au moment de la construction. La presente invention propose un procede qui permet de prevenir les consequences des ruptures accidentelles de ces cables. Le procede de protection selon ['invention consiste a installer a ['embouchure de chaque orifice de passage du cable dans ['element de structure, un equipement de securite qui est amenage pour degrader de facon irreversible et quasi instantanee, I'energie liberee par la detente du cable lorsqu'il se romps. Cet equipement de securite prend en quelque sorte le relais des ancrages primitifs du cable et il peut etre amenage pour absorber une detente totale du cable, ma^'trisant chaque troncon du cable brise. Ce procede consiste en fait a positionner sur le ou les cables, un equipement de securite specialement concu pour des ouvrages existants anciens, et en particulier a habiller le ou les cables au moyen d'un equipement qui comprend des pieces 2 2839090 susceptibles d'etre assemblees in situ apres coup, pour envelopper le cable ou s'etendre de part et d'autre symetriquement. Selon une variante, le procede consiste a positionner l'equipement ou au moins une partie de cet equipement, simultanement a la realisation de l'ouvrage et a I'installation du cable correspondent, par enfilage audit equipement sur le cable de part et d'autre de chaque percee. L'invention concerne egalement l'equipement de securite utilise pour la mise en ceuvre du procede de protection, loquel equipement est constitue: - d'une piece fixee sur le cable, a distance de ['embouchure de ['orifice de passage audit cable dans I'element de structure et, entre cette piece et ladite embouchure, d'au moins un dispositif d'absorption d'energie, dont la longueur est adaptee a l'allongement du cable lors de sa mise sous tension, et dont la capacite d'absorption est programmee pour permettre son fonctionnement avec un effort contr61e ayant une valeur maxi inferieure a ['effort d'adherence et de rupture de frottement de la fixation de ladite piece sur le cable. Toujours selon ['invention, la pidce fixee sur le cable est constituee de deux demi-coquilles ou mors realises en acier, aluminium ou materiau composite; ces demi coquilles vent assemblees et serrees sur le cable par tout moyen approprie, vis, boulons et la pression de serrage est adaptee pour eviter un endommagement des constituents du cable, c'est-a-dire de sa gaine, des torons et du coulis. Selon une autre disposition de ['invention, la surface interne des coquilles ou mors, en contact avec la peripherie du cable, est rugueuse pour ameliorer son ancrage sur ledit cable; cette surface interne peut par exemple comporter des stries obtenues par l'usinage d'un filetage dont le pas est par exemple de 1 a 3 mm. Toujours selon ['invention, le dispositif d'absorption d'energie correspond au dispositif ayant fait ['objet de la demande de brevet FR-02 05105. Ce dispositif detaille ci-apres se presente sous la forme d'une gouttiere metallique allongee dont la section est en forme de U ou omega, de fa,con a envelopper partiellement le cable, et les francs de cette gouttiere vent relies entre eux par des tirants et vent maintenus espaces au moyen d'entretoises. Toujours selon ['invention, le dispositif d'absorption d'energie est constitue, comme dans la demande de brevet precitee, d'une tole pliee comprenant un fond et deux cotes lateraux legerement convergents dont les rebords superieurs, qui vent paralleles entre eux, vent munis d'orifices pour le passage des tirants. Selon une autre disposition de ['invention, les cotes lateraux de ce dispositif absorbeur vent en forme de trapeze et son plan de l'extremite fait un angle avec le plan 3 2839090 de sa partie constituent le fond, de facon a initier progressivement la deformation du dispositif absorbeur en partant de l'arete audit fond. Selon une variante, le dispositif absorbeur se presente sous la forme d'une structure dont la section est fermee ou sous la forme de toute autre structure permettant une absorption d'energie calibree. L'invention sera encore detaillee a ['aide de la description suivante et des dessins annexes, donnes a titre indicatif, et dans lesquels: - la figure 1 represente, schematiquement, une portion d'un ouvrage d'art realise en beton arme et un cfible tendu de precontrainte exterieure, protege par le procede selon I'invention; - la figure 2 represente l'equipement de securite installe sur un cable; - la figure 3 represente, vu en bout, le dispositif absorbeur d'energie et les moyens qui permettent de ['assembler sur le cable; - la figure 4 represente, vu de c6te, le dispositif absorbour d'energie; - la figure 5 represente a une echelle plus grande, les deux demi-coquilles ou mors destines a etre fixes sur le cable; - la figure 6 represente, vu de dessus, le dispositif absorbour d'energie deforme suite a une rupture de cable. La figure 1 montre tres schematiquement, une portion d'un ouvrage d'art comme par exemple une portion de poet, loquel comporte un tablier superieur 1, un tablier inferieur 2 et des elements de structure constitues par exemple de parois reperees 3, 4, 5 et 6. Un cable 7 faisant office de cable de precontrainte externe est tendu entre les parois 3 et 6, maintenu tendu par des moyens d'ancrage 8 et 9 disposes au niveau des parois 3 et 6 respectivement, qui font office de butees. Sur ce cable 7, on remarque, de chaque cote des parois un equipement 10 qui correspond a l'equipement de securite selon ['invention. Cet equipement de securite 10, detaille figures suivantes, comprend une piece 11 constituent le marteau, fixee sur le cable 7 et un dispositif 12 permettant d'absorber I'energie. Le cable 7 traverse les differentes parois 3, 4, 5 et 6. II est guide dans des orifices 13, 14, 15 et 16 et en particulier dans des tubes de reservation prevus lors de la construction de l'ouvrage dans les parois 3' 4, 5 et 6. On remarque, figure 1, que des equipements de securite 10 vent disposes au niveau de chacune des embouchures des percees. 4 2839090 Ainsi, en cas de rupture du cable 7, a quelque endroit que ce soit, entre les parois 3 et 4, ou 4 et 5, ou 5 et 6, les equipements de securite 10 interviennent pour absorber l'energie resultant de la detente du cable. La figure 2 montre un equipement de securite constitue d'une piece 11 fixee sur le cable 7 et un dispositif absorbeur 12 qui enserre ledit cable. Ce dispositif absorbeur correspond a celui qui a fait ['objet de la demande de brevet FR-02 05105. Ce dispositif 12 est detaille ci-apres. II se presente sous la forme d'une gouttiere a section en U ou omega. Cette gouttiere est faconnee a partir d'une tole pliee. Wile comprend un fond 17 et des parois laterales 18. Le fond 17 est plat, de forme rectangulaire; les parois laterales 18 vent planes egalement et comportent a leur partie superieure, un rebord 19. Ce rebord 19 est amenage pour permettre ['installation de tirants 20 qui relient lesdites parois, ferment la gouttiere sur le cable 7 Ces tirants 20 vent constitues de boulons par exemple et l'espace entre les rebords 19 des parois 18, est etabli au moyen d'entretoises 21 en forme de tubes, enfilees sur lesdits tirants 20. La figure 3 montre le dispositif absorbour 12 en cours d'installation sur le cable 7. Ce dispositif absorbeur a une section qui se presente sous la forme d'un U ou omega, enveloppant le cable 7. Les parois 18 vent legerement inclinees par rapport au fond 17, se resserrant vers le haut. Les rebords superieurs 19 des parois 18 permettent ['installation des tirants 20 et leur ecartement est calibre au moyen des entretoises tubulaires 21. Le dispositif absorbeur est monte glissant sur le cable 7. La figure 4 montre le dispositif absorbeur 12 vu de cote. Ses parois laterales 18 se presentent sous la forme d'un trapeze rectangle. D'un cote, I'extremite 22 de I'absorbeur est perpendiculaire au fond 17; cette extremite 22 est en contact avec la piece 11 constituent le marteau. L'autre extremite 23 de l'absorbeur est inclinee, formant avec le fond 17 un angle inferieur a 90 de l'ordre de 80 par exemple. Cette extremite 23 correspond a l'extremite qui est en contact avec ['embouchure de passage du cable au niveau de l'une des parois 3, 4, 5 ou 6. En fait, c'est l'arete 24 du fond 17 qui est en contact avec les parois, de fa,con a initier progressivement la deformation de l'absorbaur lors de son fonctionnement. L' incl i naison de cette extrem ite 23 perm et u n accroissem e nt prog ressif de I'effort de deformation de l'absorbeur 12, lors de la rupture du cable et de l'ecrasement de l'absorbeur par la piece 11 qui fait office de marteau, contre la paroi correspondante. J 2839090 On remarque, toujours figure 4, disposes dans le rebord superieur 19 des parois laterales 18, les orifices 25 qui permettent le passage des tirants 20. Ces orifices 25 vent par exemple regulierement espaces sur la longueur du dispositif absorbeur. Cet absorbeur 12 est realise a partir d'une t61e en acier inoxydable ou tout autre materiau metallique, composite ou plastique. A titre indicatif, cette tole peut avoir une epaisseur de liordre de 3 a 4 mm, fa,connee sous la forme d'une gouttiere pour envelopper un cable dont le diametre est de l'ordre de 90 mm par exemple. La longueur de l'absorbeur est choisie en fonction de la variation de longueur du cable a matriser au moment de sa detente. L'effort de deformation de l'absorbeur est choisi de fa,con a etre inferieur a ['effort de fixation de la piece 11 sur le cable 7. Ce cable 7 est generalement constitue de plusieurs torons enveloppes d'une gaine en materiau thermoplastique. La piece 11, comme represente figure 5, est constituee de deux demicoquilles 26 assemblees par vis ou boulons 27. Ces demi-coquilles 26 ont un alesage cylindrique dont la surface interne 28 est de preference rugueuse pour mieux adherer sur la peripherie du cable 7. Cette surface interne 28 comporte par exemple des stries correspondent a une sorte de filetage interne dont le pas est compris entre 1 et 3 mm par exemple; ce filetage permet de bien ancrer chaque demi-coquille sur le cable, et d'eviter tout risque de glissement en dessous d'une valeur d'effort inferieure a celle qui correspond au fonctionnement de l'absorbeur 12. Des vis ou boulons 27 traversent les deux demi-coquilles 26; leur nombre et le couple de serrage vent determines de fa,con a obtenir un effort d'adherence sur le cable qui est nettement superieur a ['effort necessaire pour deformer le dispositif absorbeur 12. La piece 11 peut etre realisee en acier, aluminium, ou en materiau composite, moulee ou non. La figure 6 montre le dispositif absorbeur 12 vu de dessus, deforme sous I'action de la piece 11, entre cette derriere et l'une des parois 3, 4, 5 ou 6, apres rupture du cable 7. L'absorbeur 12 se deforme, par plis successifs, chaque pli etant delimite par les tirants 20. Selon les besoins, on peut bgalement prevoir ['installation de plusieurs absorbeurs 12, disposes en series sur le cable 7, et separes par une piece de transition libre sur le cable, en forme de rondelle par exemple. 6 2839090 Chaque absorbeur 12 peut avoir une capacite d'absorption de la variation de longueur du cable correspondent a la longueur de ce cable entre deux parois adjacentes. Pour absorber une variation d'allongement du cable dont la longueur correspond a deux fois l'espace entre deux parois, on peut prevoir ['installation de deux dispositifs absorbeurs. Bien souvent l'espace entre les cables est tres falble et l'acces relativement peu commode, aussi, la forme en gouttiere de ces dispositifs absorbeurs permet leur installation sur des cables d'ouvrages "ermines. Cette forme de gouttiere pour l'absorbeur 12 facilite son montage sur les differents cables et sa fixation par des tirants 20 est relativement simple egalement. Le serrage des rebords 19 se fait avec un couple calibre sur les entretoises 21, et non sur le cable. De meme, I'installation de la piece 11 qui fait office de marteau est rendue possible par l'utilisation de deux demi-coquilles 26, I'une etant passee sous le cable et I'autre positionnee sur le cable, les deux assembles par les vis ou boulons 27. Toutefois, cet equipement de securite peut egalement etre monte des l'origine sur les cables 7. Dans ce cas on peut aussi utiliser un dispositif absorbeur de section fermee par exemple en materiau metallique, composite ou plastique. Cet equipement de securite peut egalement etre utilise sur tout type de cable tendu comme par exemple des suspentes, des haubans, des cables porteurs, des tirants d'ancrage. Selon le cas, il peut se presenter comme detaille auparavant sous la forme d ' une gouttiere q u i e nvel oppe le cable ou so us la form e de d ispositifs absorbeurs disposes de part et d'autre du cable, symetriquement. Cet equipement de securite convient aussi pour tout type de cable et en particulier des cables multifils, multitorons, gaines et injectes ou non de coulis de ciment ou autres. - REVENDICATIONS 1.- Procede de protection d'ouvrages d'art ou autres comprenant au moins un cable exterieur de precontrainte, installe entre des elements de l'ouvrage ou parois faisant office de butees et d'autres elements intermediaires ou parois eventuelles, disposees entre ces derniers, lequel cable est guide dans des orifices au travers desdits elements ou parois, caracterise en ce qu'il consiste a installer, a ['embouchure de chaque orifice, un equipement de securite (10) amenage pour degrader de fa,con irreversible et quasi instantanee, I'energie liberee par la detente du cable (7) lorsque survient une rupture de ce dernier. 2.- Procede de protection selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il consiste a positionner sur le ou les cables (7), un equipement de securite (10) specialement con,cu pour des ouvrages "ermines, et en particulier en ce qu'il consiste a habiller le ou les cables au moyen d'un equipement qui comprend des pieces susceptibles d'etre assemblees in situ apres coup, pour envelopper le cable et/ou s'etendre de part et d'autre de ce dernier, symetriquement. 3.- Procede de protection selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il consiste a positionner un equipement de securite (10) ou au moins une partie de cet equipement, simultanement a ['installation des cables (7), par enfilage audit equipement ou partie audit equipement sur ledit cable avant et apres chaque orifice de preference. 4.- Equipement de securite pour la mise en oeuvre du procede selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caracterise en ce qu'il comprend une piece (11) fixee sur le cable (7), a distance de ['embouchure de ['orifice et, interpose entre les deux, au moins un dispositif d'absorption d'energie (12), dont la longueur est adaptee a I'allongement du cable lors de sa mise sous tension, et dont la capacite d'absorption est programmee pour permettre son fonctionnement avec un effort controle ayant une valeur maximum qui est inferieure a ['effort de rupture de la fixation de ladite piece (11) sur ledit cable. 5.- Equipement de securite selon la revendication 4, caracterise en ce que la piece (11) fixee sur le cable (7) est constituee de deux demicoquilles (26) assemblees par tout moyen approprie du genre vis (27), boulons. 6.- Equipement de securite selon la revendication 5, caracterise en ce que la surface interne de cheque demi-coquille (26) est rugueuse, comportant par exemple des stries en forme de filetage dont le pas est de l'ordre de 1 a 3 mm. 7.- Equipement de securite selon l'une quelconque des revendications 4 a 6, caracterise en ce que le dispositif (12) d'absorption d'energie se presente sous la l l - 2839090 forme diune gouttiere metallique allongee dont la section correspond a un U ou un omega de facon a envelopper partiellement le cable (7), les parois laterales (18) de cette gouttiere vent relies entre eux par des tirants (20) et l'espace entre les rebords superieurs (19) desdites parois (18) est maintenu et calibre au moyen d'entretoises S (21) centrees sur lesdits tirants. 8.- Equipement de securite selon la revendication 7, caracterise en ce que le dispositif absorbeur (12) est constitue d'une tole pliee comprenant un fond (17), des cotes lateraux (18) legerement convergents dont les rebords superieurs vent munis des orifices (25) permettant le passage des tirants (20). 9.- Equipement de securite selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caracterise en ce que les cotes lateraux (18) du dispositif absorbeur (12) vent en forme de trapeze rectangle, I'une de ses extremites (22) etant perpendiculaire a son fond (17), en contact avec la piece (11) faisant office de marteau, et l'autre extremite (23) etant inclinee, faisant un angle de l'ordre de 80 avec ledit fond (17) de fa,con a initier progressivement la deformation du dispositif absorbeur, partant de l'arete (24) audit fond. 10.- Equipement de securite selon l'une quelconque des revendications 4 a 9, caracterise en ce qu'il comprend une piece (11) hxee sur le cable et plusieurs dispositifs absorbeurs (12) places bout a bout, separes par une piece de transition. 11.- Equipement de securite selon l'une quelconque des revendications 4 a 7 et , caracterise en ce que le dispositif d'absorption d'energie (12) se presente sous la