EP0789110B1 - Dispositif de suspension pour ouvrage de génie civil et procédé de construction - Google Patents

Dispositif de suspension pour ouvrage de génie civil et procédé de construction Download PDF

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EP0789110B1
EP0789110B1 EP97400238A EP97400238A EP0789110B1 EP 0789110 B1 EP0789110 B1 EP 0789110B1 EP 97400238 A EP97400238 A EP 97400238A EP 97400238 A EP97400238 A EP 97400238A EP 0789110 B1 EP0789110 B1 EP 0789110B1
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EP
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sheet
cable
layers
strands
strips
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Jérôme Stubler
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Freyssinet International STUP SA
Original Assignee
Freyssinet International STUP SA
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/16—Suspension cables; Cable clamps for suspension cables ; Pre- or post-stressed cables
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/16—Ropes or cables with an enveloping sheathing or inlays of rubber or plastics
    • D07B1/165—Ropes or cables with an enveloping sheathing or inlays of rubber or plastics characterised by a plastic or rubber inlay
    • D07B1/167—Ropes or cables with an enveloping sheathing or inlays of rubber or plastics characterised by a plastic or rubber inlay having a predetermined shape

Definitions

  • the invention relates to civil engineering works comprising sub-assemblies suspended from cables carriers or shrouds themselves carried by pylons or analogues, the suspension of each subset being carried out by lines hung by collars to said carrying cables or shrouds.
  • each strand has a generally cylindrical shape and the mutual contacts of the strands between them are made along narrow longitudinal ranges, or even linear, of these strands.
  • each hanger The transverse load exerted on the cable by each hanger, and more precisely by the collar placed at the upper end of this hanger, is then transmitted to the cable from strand to strand along said ranges according to non-homogeneous distribution laws, especially if these pads are made of a relatively flexible material such as that constituting a strand sheath of the type self-protected.
  • said strands are not all also requested by the said charge: some of the said strands are therefore relatively overloaded, which requires a overall oversizing of the cable and increases the price by comes back from this cable and the work it equips.
  • German patent 759,490 it was proposed to interpose a trim sheet between the sections, located inside the collar, overlapping layers of strands.
  • This trim sheet has the general shape of a Overturned T whose cross bar serves as a support stop to prevent the collar from going down the cable carrier.
  • the vertical bar of this T has the width of the layers of strands between which it is inserted. Its function is to provide additional friction surface for reinforce the anchoring of the collar on the carrying cable: the overall friction which ensures this anchoring does not result only from the contact surface between the internal face of the cable collar and periphery, but also additional surfaces thus created between the layers of strands and trim sheets. Consequently, this trim sheet is stressed in tension, and does not not contribute to harmonize the stresses exerted on the different strands inside the collar.
  • An object of the present invention is to better distribute the loads exerted on the levels between the strands hanger necklaces.
  • the invention thus provides a suspension device for civil engineering works, including cable carrier itself constituted by lateral juxtaposition of multiple strands distributed in superimposed layers, and lines hung on this cable by clamps and suitable for transmitting the load of the structure to said cable, an intermediate sheet being interposed between the sections, located inside each necklace, from two to minus the superimposed layers of strands of the carrying cable, in which the interlayer sheet is alternately ribbed on both sides by bracing slats parallels with a curvilinear triangle profile, slats suitable for filling the gaps jointingly between said layers.
  • Figure 1 of this drawing shows very schematically a suspension bridge to which the invention is applicable.
  • Figure 2 shows the partial cross section of a suspension device according to the invention included by such a bridge.
  • Figure 3 shows a detail on a larger scale of this cut.
  • Figures 4 and 5 show two alternative embodiments a ribbed sheet of bracing conforming to the invention fitted to the above device.
  • Figure 6 shows a perspective view of a piece of the first of these two sheets.
  • Figure 7 very schematically shows a phase of the manufacturing process according to the invention of the device above suspension.
  • the bridge shown diagrammatically in FIG. 1 comprises, from a share, a carrying cable 1 which rests on two pylons 2 and which is stretched between two anchor blocks 3 and, on the other part, an apron 4 which is suspended from said carrying cable 1 through lines 5.
  • Cable 1 is composed of a plurality of strands individual 7 distributed in a plurality of superimposed layers vertically, each tablecloth comprising a number variable of strands juxtaposed horizontally, this number varying for example three for the two extreme layers ten or fifteen or even more for the middle ground: if the general section of the cable is circular, which is the most frequent case, the number of said layers is the same order of magnitude that the number of strands constituting the middle tablecloth.
  • the strands 7 are automatically staggered, as well visible in Figures 2 and 3, the base of each strand automatically coming into the upper throat formed between two horizontally juxtaposed strands of the immediately below.
  • the gap T thus formed between the three strands considered - and more generally between three strands any mutually contiguous of the whole - present the general shape of a prism whose cross section is delimited by a curvilinear triangle: more precisely, said triangular section is bounded by three arcs of circle of identical rays tangent two by two and curved inward of the triangle.
  • Each strand 7 is advantageously of a type self-protected, that is to say constituted by a plurality of twisted wires 8 ( Figure 3) housed inside a sheath 9 with the interposition of a protective product 10 such than an epoxy resin, wax or grease.
  • the sheath 9 is generally constituted by a incompressible product, but with a certain flexibility, such as high density polyethylene (HDPE) or a polyolefin.
  • HDPE high density polyethylene
  • polyolefin a polyolefin
  • the contacts between the different strands 7 are then established according to very narrow P ranges, and even theoretically linear, which extend longitudinally the along said strands.
  • Each gap T is then delimited by three sheath portions 9 each extending transversely between two successive ranges P.
  • the interstices T are empty and the load C applied by the lines 5 on the cable 1 by means of the collars 6 is transmitted to the various strands 7 constituting said cable at the level of only P ranges.
  • the transmission in question may give rise to poorly controlled local crushing, resulting in an irregular distribution of stresses in the different strands 7.
  • the invention overcomes this drawback by filling the interstices T in each section, of the cable 1, intended to be surrounded by a collar 6.
  • This filling is carried out using elements of filling whose volume is practically complementary that of the interstices to be filled.
  • Said element here consists of sheets 11 ribbed by parallel slats 12 projecting alternately on their two faces, each slat having the shape of one of the interstices T, that is to say that of a prism whose base is delimited by a triangle curvilinear.
  • each sheet 11 which connect between them two successive ribs or slats 12 have a width corresponding to the mutual spacing of two interstices T in cable 1.
  • each trigger guard can be very small, and for example of the order of 0.1 mm or even less: experience shows that the tensile strength of also thin plastic sheets is widely sufficient to ensure the consistency required for such sheet during handling.
  • the leaves in question are advantageously made of the same material as the sheaths 9, but this material could be different while being of course compatible with that constituting said sheaths.
  • the leaves obtained are in the form general of blinds or roller shutters with parallel slats (see Figure 6) and can be delivered, like these, in rolls can be dispensed on site on request.

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Description

L'invention est relative aux ouvrages de génie civil comprenant des sous-ensembles suspendus à des câbles porteurs ou haubans eux-mêmes portés par des pylônes ou analogues, la suspension de chaque sous-ensemble étant effectuée par l'intermédiaire de suspentes accrochées par des colliers auxdits câbles porteurs ou haubans.
Elle vise plus particulièrement le cas où les câbles sont constitués par juxtaposition latérale de torons multiples identiques répartis selon des nappes superposées, le mot "toron" étant adopté ici, dans un souci de simplification mais de façon non limitative, pour désigner aussi bien des brins individuels ou "torons" proprement dits, que des câbles ou faisceaux de tels torons ou même que des barres.
Elle vise plus particulièrement encore les dispositifs de suspension des ouvrages du genre en question ainsi que les procédés de construction de ces dispositifs.
Dans les modes de réalisation connus desdits ouvrages, chaque toron présente une forme générale cylindrique et les contacts mutuels des torons entre eux sont réalisés le long de plages longitudinales étroites, voire linéaires, de ces torons.
La charge transversale exercée sur le câble par chaque suspente, et plus précisément par le collier disposé à l'extrémité supérieure de cette suspente, est alors transmise au câble de toron en toron le long desdites plages selon des lois de répartition non homogènes, surtout si ces plages sont constituées en un matériau relativement souple tel que celui constitutif d'une gaine de toron du type autoprotégé.
Il en résulte que lesdits torons ne sont pas tous sollicités également par ladite charge : certains desdits torons sont donc relativement surchargés, ce qui exige un surdimensionnement global du câble et augmente le prix de revient de ce câble et de l'ouvrage qu'il équipe.
Dans le brevet allemand 759 490, il a été proposé d'interposer une feuille de garniture entre les tronçons, situés à l'intérieur du collier, des nappes superposées de torons. Cette feuille de garniture a la forme générale d'un T renversé dont la barre transversale sert de butée d'appui pour empêcher le collier de descendre le long du câble porteur. La barre verticale de ce T a la largeur des nappes de torons entre lesquelles elle est insérée. Sa fonction est de procurer une surface de frottement supplémentaire pour renforcer l'ancrage du collier sur le câble porteur : le frottement global qui assure cet ancrage ne résulte pas seulement de la surface de contact entre la face interne du collier et la périphérie du câble, mais également des surfaces supplémentaires ainsi créées entre les nappes de torons et les feuilles de garniture. En conséquence, cette feuille de garniture est sollicitée en traction, et ne contribue pas à harmoniser les sollicitations exercées sur les différents torons à l'intérieur du collier.
Un but de la présente invention est de mieux répartir entre les torons les charges exercées aux niveaux des colliers de suspente.
L'invention propose ainsi un dispositif de suspension pour ouvrage de génie civil, comprenant un câble porteur lui-même constitué par juxtaposition latérale de torons multiples répartis selon des nappes superposées, et des suspentes accrochées à ce câble par des colliers et propres à transmettre audit câble la charge de l'ouvrage, une feuille intercalaire étant interposée entre les tronçons, situés à l'intérieur de chaque collier, de deux au moins des nappes superposées de torons du câble porteur, dans lequel la feuille intercalaire est nervurée alternativement sur ses deux faces par des lattes d'entretoisement parallèles présentant un profil de triangle curviligne, lattes propres à remplir jointivement les interstices compris entre lesdites nappes.
Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes:
  • dans un ouvrage pour lequel chaque toron est entouré par une gaine en un matériau souple, la feuille intercalaire est constituée en le même matériau que cette gaine ou en un matériau de dureté similaire,
  • le matériau souple selon l'alinéa précédent est le polyéthylène haute densité où une polyéoléfine,
  • les portions amincies, de la feuille intercalaire, qui sont comprises entre ses nervures, présentent une épaisseur très faible, de l'ordre de 0,1 mm ou même inférieure.
Pour ce qui est du procédé de fabrication de la feuille intercalaire, on forme avantageusement celle-ci :
  • soit par extrusion en un seul tenant,
  • soit en formant par extrusion chacune des lattes présentant un profil de triangle curviligne et en collant celles-ci alternativement de part et d'autre d'une feuille mince ou d'un ensemble de bandes minces parallèles.
Pour ce qui est de la mise en place de la feuille intercalaire sur le câble, on procède avantageusement comme suit : avant montage d'un collier sur le tronçon de câble destiné à le recevoir, on écarte successivement deux à deux les nappes de torons superposées constituant ledit tronçon, puis on introduit horizontalement dans chacun des espaces ainsi dégagés successivement entre deux nappes un pan de surface suffisante de la feuille d'entretoisement, puis on rapproche verticalement les deux dites nappes l'une de l'autre, ce qui fait combler par les nervures de la feuille les interstices compris entre ces nappes, et après avoir ainsi comblé la totalité des interstices compris entre les nappes, on monte le collier de suspension sur le tronçon de câble ainsi équipé.
Des modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits à titre d'exemples nullement limitatifs, avec référence au dessin ci-annexé.
La figure 1, de ce dessin, montre très schématiquement un pont suspendu auquel l'invention est applicable.
La figure 2 montre la coupe transversale partielle d'un dispositif de suspension conforme à l'invention compris par un tel pont.
La figure 3 montre à plus grande échelle un détail de cette coupe.
Les figures 4 et 5 montrent deux variantes d'exécution d'une feuille nervurée d'entretoisement conforme à l'invention équipant le dispositif ci-dessus.
La figure 6 montre en vue perspective un morceau de la première de ces deux feuilles.
La figure 7 montre très schématiquement une phase du procédé de fabrication conforme à l'invention du dispositif de suspension ci-dessus.
Le pont schématisé sur la figure 1 comprend, d'une part, un câble porteur 1 qui repose sur deux pylônes 2 et qui est tendu entre deux massifs d'ancrage 3 et, d'autre part, un tablier 4 qui est suspendu audit câble porteur 1 par l'intermédiaire de suspentes 5.
Ces suspentes 5 sont accrochées sur le câble par des colliers 6 et peuvent s'étendre aussi bien verticalement, comme visible sur la portion gauche de la figure 1, que perpendiculairement au câble, comme visible sur la portion droite de ladite figure.
Le câble 1 est composé par une pluralité de torons individuels 7 répartis en une pluralité de nappes superposées verticalement, chaque nappe comprenant un nombre variable de torons juxtaposés horizontalement, ce nombre variant par exemple de trois pour les deux nappes extrêmes à dix ou quinze ou même davantage pour la nappe médiane : si la section générale du câble est circulaire, ce qui est le cas le plus fréquent, le nombre desdites nappes est du même ordré de grandeur que le nombre des torons constituant la nappe médiane.
Lors de leur superposition jointive naturelle, les torons 7 se placent automatiquement en quinconce, comme bien visible sur les figures 2 et 3, la base de chaque toron venant automatiquement se loger dans la gorge supérieurement formée entre deux torons horizontalement juxtaposés de la nappe immédiatement inférieure.
L'interstice T ainsi formé entre les trois torons considérés - et plus généralement entre trois torons quelconques mutuellement jointifs de l'ensemble - présente la forme générale d'un prisme dont la section transversale est délimitée par un triangle curviligne : plus précisément, ladite section triangulaire est délimitée par trois arcs de cercle de rayons identiques tangents deux à deux et bombés vers l'intérieur du triangle.
Chaque toron 7 est avantageusement d'un type autoprotégé, c'est-à-dire constitué par une pluralité de fils torsadés 8 (figure 3) logés à l'intérieur d'une gaine 9 avec interposition d'un produit de protection 10 tel qu'une résine epoxy, une cire ou une graisse.
La gaine 9 est généralement constituée par un produit incompressible, mais présentant une certaine souplesse, telle que le polyéthylène haute densité (PEHD) ou une polyoléfine.
Les contacts entre les différents torons 7 sont alors établis selon des plages P très étroites, et même théoriquement linéaires, qui s'étendent longitudinalement le long desdits torons.
Chaque interstice T est alors délimité par trois portions de gaine 9 s'étendant chacune transversalement entre deux plages P successives.
Dans les modes de réalisation actuellement connus, les interstices T sont vides et la charge C appliquée par les suspentes 5 sur le câble 1 au moyen des colliers 6 est transmise aux différents torons 7 constitutifs dudit câble au niveau de seules plages P.
Vu la relative souplesse des portions de gaine 9 délimitant les dites plages P, la transmission en question peut donner lieu à des écrasements locaux mal contrôlés, se traduisant par une répartition irrégulière des contraintes dans les différents torons 7.
L'invention permet de remédier à cet inconvénient en comblant les interstices T dans chaque tronçon, du câble 1, destiné à être entouré par un collier 6.
Ce comblement est effectué à l'aide d'éléments de remplissage dont le volume est pratiquement complémentaire de celui des interstices à combler.
Mais ces éléments ne sont pas constitués uniquement par des baguettes correspondant isolément à chaque interstice : il serait trop difficile de mettre en place de telles baguettes.
Ledit élément est ici constitué par des feuilles 11 nervurées par des lattes parallèles 12 faisant saillie alternativement sur leurs deux faces, chaque latte présentant la forme de l'un des interstices T, c'est-à-dire celle d'un prisme dont la base est délimitée par un triangle curviligne.
Les pontets 13, de chaque feuille 11, qui relient entre elles deux nervures ou lattes 12 successives ont une largeur correspondant à l'écartement mutuel de deux interstices T dans le câble 1.
L'épaisseur de chaque pontet peut être très faible, et par exemple de l'ordre de 0,1 mm ou même inférieure : l'expérience montre que la résistance à la traction de feuilles de matière plastique aussi minces est largement suffisante pour assurer la cohérence requise pour une telle feuille lors de ses manutentions.
Les feuilles en question sont avantageusement constituées en le même matériau que les gaines 9, mais ce matériau pourrait être différent tout en étant bien entendu compatible avec celui constitutif desdites gaines.
Les feuilles 11 peuvent être réalisées de toutes façons désirables, par exemple :
  • par extrusion en un seul tenant (figure 4),
  • ou par formage préalable de lattes prismatiques 12, puis fixation alternée de ces lattes sur les deux faces d'une feuille indépendante 11 (voir figure 5) -feuille qui peut être constituée par une pluralité de bandes minces parallèles- notamment par collage desdites lattes sur ces deux faces, prévues auto-collantes.
Les feuilles obtenues se présentent sous la forme générale de stores ou volets roulants à lattes parallèles (voir figure 6) et peuvent être livrées, comme ceux-ci, en rouleaux débitables sur place à la demande.
Pour simplifier la fabrication des lattes 12 et les renforcer, que celles-ci fassent corps avec la feuille 11 ou soient rapportées sur celle-ci, on peut tronquer leurs arêtes A, ce qui donne à celles-ci une petite épaisseur, par exemple de l'ordre du mm comme visible en A' sur la figure 5, alors que théoriquement cette épaisseur devrait être nulle.
Pour assurer une bonne continuité entre la face intérieure de chaque collier 6 et le pourtour du tronçon de câble 1 entouré par ce collier, on prévoit avantageusement entre cette face et ce tronçon une chemise 14, par exemple en PEHD, et, contre la face intérieure de cette chemise, une couche 15 constituée en un matériau plus déformable que celui constitutif de la chemise et offrant une bonne résistance à la compression, tel que le néoprène.
La mise en place d'une feuille d'entretoisement du genre ci-dessus décrit entre les torons d'un câble est relativement facile.
Il suffit à cet effet d'écarter successivement deux à deux, avant pose de chaque collier 6, les tronçons, des nappes de torons, qui sont destinés à être entourés par ce collier, par exemple à l'aide de tiges métalliques dont l'extrémité est arrondie pour éviter tout risque de détérioration des gaines 9.
On enfile alors transversalement, selon la flèche F de la figure 7, dans chaque espace E ainsi dégagé entre deux nappes de torons 7 superposées, un pan suffisant de feuille d'entretoisement nervurée 11 en prenant soin de disposer, à la fin de cette opération, les arêtes A des lattes 12 verticalement en regard des creux qu'elles sont destinées à combler.
On sectionne alors en S la portion débordante de la feuille 11.
Puis on rapproche verticalement les nappes de torons ainsi garnis : les feuilles nervurées alors bloquées entre ces nappes remplissent les interstices T.
Lorsque la totalité des interstices T sont comblés, on place le collier 6 autour du tronçon de câble ainsi garni et on attelle à ce collier 6 la suspente 5 correspondante : du fait dudit comblement, le transfert des contraintes transversales engendrées par la charge C est alors effectué d'une manière excellente et très homogène entre les différents torons 7.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles où les câbles porteurs seraient constitués par des haubans obliques.

Claims (8)

  1. Dispositif de suspension pour ouvrage de génie civil, comprenant un câble porteur (1) lui-même constitué par juxtaposition latérale de torons multiples (7) répartis selon des nappes superposées, et des suspentes (5) accrochées à ce câble par des colliers (6) et propres à transmettre audit câble la charge (C) de l'ouvrage, une feuille intercalaire (11) étant interposée entre les tronçons, situés à l'intérieur de chaque collier (6), de deux au moins des nappes superposées de torons (7) du câble porteur, caractérisé en ce que la feuille intercalaire (11) est nervurée alternativement sur ses deux faces par des lattes d'entretoisement parallèles (12) présentant un profil de triangle curviligne, lattes propres à remplir jointivement les interstices (T) compris entre lesdites nappes.
  2. Dispositif de suspension selon la revendication 1, concernant un ouvrage pour lequel chaque toron (7) est entouré par une gaine (9) en un matériau souple, caractérisé en ce que la feuille intercalaire (11) est constituée en le même matériau que cette gaine.
  3. Dispositif de suspension selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau souple est le polyéthylène haute densité ou une polyéoléfine.
  4. Dispositif de suspension selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les portions amincies (13), de la feuille intercalaire (11), qui sont comprises entre ses nervures (12), présentent une épaisseur qui ne dépasse pas sensiblement 0,1 mm.
  5. Feuille nervurée d'entretoisement (11) pour un dispositif de suspension selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisée en ce qu'elle comprend alternativement sur ses deux faces des nervures ou lattes parallèles (12) présentant la forme générale de prismes à base délimitée par un triangle curviligne, lesdites lattes étant propres à combler les interstices (T) compris entre les torons juxtaposés multiples (7) constitutifs du câble porteur (1) du dispositif.
  6. Procédé pour fabriquer une feuille nervurée d'entretoisement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on fabrique cette feuille par extrusion en un seul tenant.
  7. Procédé pour fabriquer une feuille nervurée d'entretoisement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on forme par extrusion chacune des lattes (12) présentant un profil de triangle curviligne et en ce que l'on colle ces lattes alternativement de part et d'autre d'une feuille mince.
  8. Procédé pour mettre en place une feuille nervurée d'entretoisement selon la revendication 5, caractérisé par la suite des opérations suivantes : avant montage d'un collier (6) sur le tronçon de câble (1) destiné à le recevoir, on écarte successivement deux à deux les nappes de torons (7) superposées constituant ledit tronçon, puis on introduit horizontalement dans chacun des espaces (E) ainsi dégagés successivement entre deux nappes un pan de surface suffisante de la feuille d'entretoisement (11), puis on rapproche verticalement les deux dites nappes l'une de l'autre, ce qui fait combler par les nervures (12) de la feuille les interstices (T) compris entre ces nappes, et après avoir ainsi comblé la totalité des interstices compris entre les nappes, on monte le collier de suspension (6) sur le tronçon de câble (1) ainsi équipé.
EP97400238A 1996-02-06 1997-02-03 Dispositif de suspension pour ouvrage de génie civil et procédé de construction Expired - Lifetime EP0789110B1 (fr)

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