EP0073170B1 - Dispositif de raccordement incurvé entre deux portions rectilignes d'un câble tendu - Google Patents

Dispositif de raccordement incurvé entre deux portions rectilignes d'un câble tendu Download PDF

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EP0073170B1
EP0073170B1 EP82401551A EP82401551A EP0073170B1 EP 0073170 B1 EP0073170 B1 EP 0073170B1 EP 82401551 A EP82401551 A EP 82401551A EP 82401551 A EP82401551 A EP 82401551A EP 0073170 B1 EP0073170 B1 EP 0073170B1
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cable
strands
stretched
portions
segment
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EP0073170A2 (fr
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Antonio Dinis
Carlos De La Fuente
Paul Mondorf
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Freyssinet International STUP SA
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Freyssinet International STUP SA
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/14Towers; Anchors ; Connection of cables to bridge parts; Saddle supports
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08Members specially adapted to be used in prestressed constructions

Definitions

  • the present invention relates to a curved connection device between two rectilinear portions of a tensioned cable, device ensuring the continuity of the tension in the whole of the cable.
  • GB-A-897 351 describes a device allowing the deflection of a cable stretched from a straight portion to a curved portion comprising a cable segment whose strands curved according to the desired curvature, are separated from each other and stretched .
  • DE-A-1 658 596 describes a device for connecting between two straight portions of a tensioned cable, this device passing through a massive structure of work and transmitting the tension from one of the cable portions to the other, but in one embodiment ( Figure 4), it provides a continuous cable which passes through the massive structure of the structure.
  • any relative movement of a cable strand relative to a solid with which it is in contact causes friction and, in the long run, a deterioration of this strand, resulting in a great reduction in the resistance to fatigue.
  • DE-A-1 658 596 provides for transmitting the tension from one of the cables to the other via a piece of steel - to which are fixed the heads - of the two cables.
  • the forces are transmitted directly from one cable to the other, without any reserve capable of compensating for the excess fatigue imposed on the cables.
  • the device according to the invention aims not only to prevent any deterioration by friction of the connection cable as provided for in GB-A-897 351 but to provide a means ensuring a reserve of prestressing, limiting the fatigue of the cable, which does not provide neither of the two patents cited above.
  • the device for connecting between two straight portions of a tensioned cable, device passing through a massive structure of work, and intended to transmit the tension from one of the cable portions to the other by a cable segment of which the strands, curved according to the desired curvature, are separated from each other and stretched is characterized by the fact that the cable segment is integrated in a prefabricated and resistant tubular element which is incorporated in the massive structure and whose free spaces are filled, at least in part, with a material capable of hardening, in principle a cement mortar, said tubular element and the hardened material being prestressed by the stretched strands of the cable segment.
  • the strands of the cable segment are free relative to the tubular element and are anchored after tensioning against the end faces of said tubular element.
  • the tubular envelope may or may not be adherent to the structure in which it is positioned.
  • the curvilinear strands are anchored against the entry and exit faces of the prefabricated tubular element can be ensured by the connecting members with the strands of the rectilinear parts of the cable, according to an arrangement of the “prestressing armature coupler” type. •.
  • a pylon A partially shown and intended to support a bridge by means of shrouds, comprises a superposition of curved channels B of which only one is shown. Each of these channels encloses a connection device C intended to ensure the continuity of the voltage between two straight and symmetrical portions of tensioned cable E 1 and E 2 each of which in this case is a deck guy.
  • the device C comprises a curved tube 1 inside which are arranged, in an organized manner, strands of cable 2 held in this arrangement (at least) by a succession of separators 3, which spacers 4 can, if necessary, hold in place at a predetermined distance.
  • the strands 2 for example strands or wires, can each be threaded into a tube 5, the set of tubes 5 being maintained in an arrangement organized by ligatures or preferably by the large diameter wrap tube 1.
  • the free spaces inside the tube 1 are filled with a solidifiable material 6 injected into this tube in the liquid state and which, solidified, is capable of elastic compression.
  • This material is advantageously a cement mortar.
  • the strands 2 are anchored in the blocks 8, in this case each formed from three thick disks 81, 82, 83 each of which comprises conical cavities 9 for anchoring one third of the number of strands 2; the discs, in which strands are not anchored, are crossed by them in cylindrical holes. It is known that such an arrangement of individual anchors reduces the diameter of the anchoring block by further limiting the deflection of the strands.
  • the set of three discs 81, 82, 83 is externally threaded to receive a sleeve 10 ensuring the connection with a similar anchoring block 8A which terminates each of the two rectilinear portions of cables stretched to be connected.
  • the assembly thus produced is equipped with filling nozzles and vents (not shown); it may further include seals 7 to allow it to be filled under pressure with the curable liquid material, intended to be compressed with the rest of the contents of the tube by the tensioning of the strands 2.
  • the strands 2 being bare, stretched and held in place in the tube 1 (suitably shaped) by separators 3, practically adjacent so as to have a regular curvature, to pour cement mortar in this tube so that that this mortar, once hardened, is prestressed, as well as the tube 1, by the strands 2 stretched released from their tensioning device.
  • the material 6 is injected before tensioning the strands and anchoring in the blocks 8.
  • the total tension imposed on the strands must in any case be at least equal, and of preferably greater than the tension of the cable portions E, E 2 so that in service a prestress remains in the device.
  • connection device thus prepared can be simply applied against a curved support formed in a structure, for example a channel-shaped opening formed in a pylon, for the connection of two shrouds, or placed at the top of said pylon ( Figure 5) .
  • the tube 1 can be provided in its central part with welded rings 12 (or other reliefs) to improve its connection with the concrete mass 13 of the pylon 17. Towards the ends, the tube 1 is separated from the concrete 13 by a layer of grease or by elastomer sleeves 14.
  • the tube 1 and its content can vary in length (by varying the tension of the strands and the compression of the tube and its content) without affecting the pylon A.
  • the strands 2 are arranged in a helix to compensate for their differences in length due to the curvature of the tube 1, in this case of rectangular section.
  • the tension of the strands 2 and their anchoring are carried out after setting and hardening of the concrete which fills the tube 1 and surrounds it.
  • the invention applies to all taut cables having inflections and subjected to uninterrupted tension. It is especially suitable for continuous pairs of stay cables for hanging a structure from one or more pylons.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif de raccordement incurvé entre deux portions rectilignes d'un câble tendu, dispositif assurant la continuité de la tension dans l'ensemble du câble.
  • On sait que le tracé optimal d'un câble de précontrainte ou de haubanage comporte fré- quemment des portions rectilignes de part et d'autre d'un changement de direction. Pour simplifier la réalisation des ouvrages, il est avantageux d'assurer la continuité de la tension tout le long du tracé plutôt que d'assurer, par des moyens de renforcement, la liaison de câbles rectilignes partiels croisés au droit du changement de direction. Une telle continuité est particulièrement souhaitable dans le cas des haubans porteurs d'un ouvrage suspendu à un pylône, les deux haubans symétriques d'un même couple s'équilibrant ainsi directement au droit de leur appui sur le pylône.
  • Le GB-A-897 351 décrit un dispositif permettant la déviation d'un câble tendu d'une portion rectiligne à une portion courbe comportant un segment de câble dont les brins courbés suivant l'incurvation désirée, sont séparés les uns des autres et tendus.
  • Le DE-A-1 658 596 décrit un dispositif de raccordement entre deux portions rectilignes d'un câble tendu, ce dispositif traversant une structure massive d'ouvrage et transmettant la tension d'une des portions de câbles à l'autre, mais dans une réalisation (figure 4), il prévoit un câble continu qui traverse la structure massive d'ouvrage.
  • Or, si un câble continu est ainsi mis en oeuvre, ses brins (fils, barres, torons) sont, par la tension du câble, pressés les uns contre les autres et contre la portion convexe de l'appui assurant la déviation du câble, de sorte que des variations, même faibles, de la tension entraînent des frottements réciproques de ces brins de câbles.
  • Plus généralement, tout déplacement relatif d'un brin de câble par rapport à un solide avec lequel il est en contact provoque un frottement et, à la longue, une détérioration de ce brin, entraînant une forte réduction de la résistance à la fatigue.
  • Dans une autre forme de réalisation (figures 5 et 6), le DE-A-1 658 596 prévoit de transmettre la tension d'un des câbles à l'autre par l'intermédiaire d'une pièce en acier - à laquelle sont fixées les têtes - des deux câbles.
  • Dans une telle réalisation, les efforts sont transmis directement d'un câble à l'autre, sans aucune réserve susceptible de compenser les excès de fatigue imposés aux câbles.
  • Le dispositif selon l'invention vise non seulement à empêcher toute détérioration par frottement du câble de raccordement comme le prévoit GB-A-897 351 mais à fournir un moyen assurant une réserve de précontrainte, limitant la fatigue du câble, ce que n'assurent aucun des deux brevets cités ci-dessus.
  • A cet effet, le dispositif de raccordement entre deux portions rectilignes d'un câble tendu, dispositif traversant une structure massive d'ouvrage, et destiné à transmettre la tension d'une des portions de câble à l'autre par un segment de câble dont les brins, courbés suivant l'incurvation désirée, sont séparés les uns des autres et tendus est caractérisé par le fait que le segment de câble est intégré dans un élément tubulaire préfabriqué et résistant qui s'incorpore à la structure massive et dont les espaces libres sont remplis, au moins en partie, par une matière susceptible de durcir, en principe un mortier de ciment, ledit élément tubulaire et la matière durcie étant précontraints par les brins tendus du segment de câble.
  • Dans une forme de réalisation les brins du segment de câble sont libres par rapport à l'élément tubulaire et sont ancrés après mise en tension contre les faces extrêmes dudit élément tubulaire.
  • Ainsi, on évite tout déplacement relatif des brins par rapport aux corps solides qui sont à leur contact. L'enveloppe tubulaire peut être, ou non, adhérente à la structure dans laquelle elle est positionnée.
  • En l'absence d'adhérence, si les variations de tension du câble sont fortes et si le volume et la masse de cet élément de structure sont réduits, un déplacement relatif des extrémités de l'enveloppe tubulaire par rapport au reste de la structure peut se produire. On peut pallier les effets de ce déplacement en aménageant localement des surfaces de glissement ou, mieux grâce à une liaison élastique déformable (par exemple une ou plusieurs couches d'élastomère) entre les extrémités de cet élément et le reste de la structure.
  • L'ancrage des brins curvilignes contre les faces d'entrée et de sortie de l'élément tubulaire préfabriqué peut être assuré par les organes de raccordement avec les brins des parties rectilignes du câble, selon une disposition du type « coupleur d'armature de précontrainte •.
  • Les dessins annexés montrent comment l'invention peut être mise en oeuvre.
    • La figure 1 est une coupe verticale d'un dispositif de raccordement selon l'invention.
    • La figure 2 est une coupe axiale agrandie d'une des extrémités de ce dispositif.
    • La figure 3 est une coupe transversale de réalisation d'un tel dispositif.
    • La figure 4 illustre, en perspective schématique, une variante possible de réalisation.
    • La figure 5 montre schématiquement un mode particulier d'application du dispositif.
  • Sur la figure 1,. un pylône A, partiellement représenté et destiné à supporter un pont par l'intermédiaire de haubans, comporte une superposition de canaux courbes B dont un seul est représenté. Chacun de ces canaux enferme un dispositif de raccordement C destiné à assurer la continuité de la tension entre deux portions rectilignes et symétriques de câble tendu E1 et E2 dont chacune en l'espèce est un hauban du pont. Comme cela est détaillé sur la figure 2, le dispositif C comprend un tube incurvé 1 à l'intérieur duquel sont disposés, de façon organisée, des brins de câble 2 maintenus dans cette disposition (au moins) par une succession de séparateurs 3, que des écarteurs 4 peuvent, si nécessaire, maintenir en place à distance prédéterminée. En variante, comme montré sur la figure 3, les brins 2, par exemple des torons ou des fils, peuvent être chacun enfilés dans un tube 5, l'ensemble des tubes 5 étant maintenu en disposition organisée par des ligatures ou de préférence par le tube enveloppant de grand diamètre 1.
  • Dans tous les cas, les espaces libres intérieurs au tube 1 sont remplis par une matière solidifiable 6 injectée dans ce tube à l'état liquide et qui, solidifiée, est capable de compression élastique. Cette matière est avantageusement un mortier de ciment.
  • Aux extrémités du tube 1, les brins 2 sont ancrés dans les blocs 8, en l'espèce formés chacun de trois disques épais 81, 82, 83 dont chacun comporte des cavités coniques 9 pour l'ancrage du tiers du nombre des brins 2 ; les disques, dans lesquels des brins ne sont pas ancrés, sont traversés par ceux-ci dans des forages cylindriques. On sait qu'un tel agencement d'ancrages individuels réduit le diamètre du bloc d'ancrage en limitant en outre la déviation des brins.
  • L'ensemble des trois disques 81, 82, 83 est extérieurement fileté pour recevoir un manchon 10 assurant la liaison avec un bloc d'ancrage similaire 8A qui termine chacune des deux portions rectilignes de câbles tendu à raccorder. L'ensemble ainsi réalisé est équipé d'ajutages de remplissage et d'évents (non représentés) ; il peut comporter en outre des joints d'étanchéité 7 pour permettre son remplissage sous pression avec la matière liquide durcissable, destinée à être comprimée avec le reste du contenu du tube par la mise en tension des brins 2.
  • Il est possible, les brins 2 étant nus, tendus et maintenus en place dans le tube 1 (convenablement conformé) par des séparateurs 3, pratiquement adjacents afin d'avoir une courbure régulière, de couler dans ce tube du mortier de ciment de telle sorte que ce mortier, une fois durci, soit précontraint, ainsi que le tube 1, par les brins 2 tendus libérés de leur appareil de mise en tension.
  • Dans une autre configuration, les brins 2 étant graissés, ou bien gainés, on injecte la matière 6 avant mise en tension des brins et ancrage dans les blocs 8. La tension totale imposée aux brins doit de toutes façons être au moins égale, et de préférence supérieure, à la tension des portions de câble E, E2 pour qu'en service une précontrainte subsiste dans le dispositif.
  • Un dispositif de raccordement ainsi préparé peut être simplement appliqué contre un appui incurvé ménagé dans une structure, par exemple une ouverture en forme de canal ménagée dans un pylône, pour .le raccordement de deux haubans, ou placé au sommet dudit pylône (figure 5).
  • On peut aussi l'incorporer à un tel pylône de la manière montrée sur la figure 1. Le tube 1 peut être pourvu dans sa partie centrale de bagues soudées 12 (ou autres reliefs) pour améliorer sa liaison avec la masse de béton 13 du pylône 17. Vers les extrémités, le tube 1 est séparé du béton 13 par une couche de graisse ou par des manchons d'élastomère 14. Ainsi, lorsqu'il se produit une variation de tension dans les portions rectilignes E1 et E2, le tube 1 et son contenu peuvent varier en longueur (par variation de la tension des brins et de la compression du tube et de son contenu) sans affecter le pylône A.
  • Dans la réalisation montrée par la figure 4, les brins 2 sont disposés en hélice pour compenser leurs différences de longueur dues à l'incurvation du tube 1, en l'espèce de section rectangulaire. Dans ce cas aussi, la tension des brins 2 et leur ancrage sont réalisés après prise et durcissement du béton qui remplit le tube 1 et l'entoure.
  • L'invention s'applique à tous câbles tendus présentant des inflexions et soumis à une tension ininterrompue. Elle convient spécialement aux couples continus de haubans de suspension d'un ouvrage à partir d'un ou plusieurs pylônes.
  • On sait que de tels haubans subissent, en raison de la circulation de charges importantes, des intempéries et des variations de température, de fortes variations de tension.

Claims (4)

1. Dispositif de raccordement entre deux portions rectilignes non en prolongement l'un de l'autre d'un câble tendu, dispositif traversant une structure massive d'ouvrage et destiné à transmettre la tension d'une des portions (Ei) de câble à l'autre (E2) par un segment (C) de câble dont les brins (2), courbés suivant l'incurvation désirée, sont séparés les uns des autres et tendus, caractérisé par le fait que le segment de câble (C) est intégré dans un élément tubulaire préfabriqué (1) et résistant qui s'incorpore à la structure massive et dont les espaces libres sont remplis, au moins en partie, par une matière susceptible de durcir, en principe un mortier de ciment, ledit élément tubulaire (1) et la matière durcie étant précontraints par les brins (2) tendus du segment de câble.
2. Dispositif de raccordement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les brins du segment de câble sont libres par rapport à l'élément tubulaire et sont ancrés après mise en tension contre les faces extrêmes (8) dudit élément tubulaire (2).
3. Dispositif de raccordement selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'enveloppe tubulaire est solidaire, dans sa partie centrale, de reliefs (12) d'ancrage dans la structure, tandis que ses extrémités sont séparées de ladite structure par une couche de matière permettant un déplacement relatif desdites extrémités et de la structure.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les ancrages des brins du segment de raccordement contre les faces de l'élément préfabriqué tubulaire sont assurés par les organes de raccordement desdits brins aux portions tendues de câble raccordées.
EP82401551A 1981-08-21 1982-08-18 Dispositif de raccordement incurvé entre deux portions rectilignes d'un câble tendu Expired EP0073170B1 (fr)

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