EP4276243B1 - Procédé pour la reprise locale de la tension d'un câble de précontrainte et système de pontage d'un câble de précontrainte mettant en oeuvre ce procédé - Google Patents

Procédé pour la reprise locale de la tension d'un câble de précontrainte et système de pontage d'un câble de précontrainte mettant en oeuvre ce procédé Download PDF

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EP4276243B1
EP4276243B1 EP23167487.0A EP23167487A EP4276243B1 EP 4276243 B1 EP4276243 B1 EP 4276243B1 EP 23167487 A EP23167487 A EP 23167487A EP 4276243 B1 EP4276243 B1 EP 4276243B1
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EP
European Patent Office
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cable
prestressing
volume
bars
area
Prior art date
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Adrien ROIBET
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IXO
Original Assignee
IXO
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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
    • E01D22/00—Methods or apparatus for repairing or strengthening existing bridges ; Methods or apparatus for dismantling bridges
    • 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

Definitions

  • the invention belongs to the field of public works structures, more particularly engineering structures such as bridges integrating one or more prestressing cables.
  • the invention aims at the maintenance of such structures, in particular when the prestressing cable(s) which they integrate have suffered damage, requiring correlative measures to be taken to safeguard the integrity of said structure.
  • prestressing cables external to concrete within engineering structures, and in particular bridges, is now widely used.
  • Such prestressing cables undergo wear or corrosion phenomena over time, likely to cause their rupture and, as a corollary, that of the engineering structure within which they are integrated.
  • This corrosion is generally not generalized over the entire cable, but concentrated at point defects, the vast majority either at connections of cable sheaths, or at so-called makeshift repairs dating from execution, or at the anchors.
  • This type of technique is defined as provisional, that is to say allows gentle relaxation of the cable without dynamic effect. It therefore allows the removal of the cable, generally with a view to its replacement, not its conservation. It is therefore common to replace a cable of more than 50 linear meters, while the corrosion defect on the same cable only exists over a length of the order of a meter.
  • the present invention aims to free itself from the installation of such jaws and therefore, as a corollary, to reduce the bulk necessary for their installation on the one hand, and on the other hand, to allow the conservation of the linear unbridged cable without requiring their removal.
  • the invention consists of ensuring the transfer by adhesion of the forces initially undergone by the cable, over a suitable covering length between the existing reinforcement(s) or cables and the bridging profiles or support bars. prestressed, thus making it possible to benefit from the confinement effect inherent to the formwork.
  • This formwork is preferably typically made of semi-cylindrical metal shells, or even made of composite material incorporating glass fibers or carbon fibers for example, particularly if one wishes to avoid leaving metal elements permanently in an aggressive atmosphere. .
  • Anchoring by adhesion, and not by nailing provides system flexibility for different types of cables. Indeed, transfer by adhesion in a material only requires adaptation of the injected volume (length and section) to ensure the effective transfer of force between the cable and the bar bridging system.
  • composition of the confinement system is significantly simplified compared to a clamping jaw of the prior art, also taking up the axial forces of prestressing bars, since the mechanical operation of the confinement tube is intrinsically different and a fortiori less penalizing.
  • this containment system does not need to be geometrically adjusted to the type of cable encountered. It is possible to vary the dimensions of the outer envelope, typically by several centimeters for example, to adapt to the diameters of commercial tube products, or quite simply to the geometry constraints of the work, for example the distance to the facing closest to the cable.
  • the formwork is made up of two half-shells capable of being assembled to one another and of defining a substantially cylindrical volume, centered in relation to the cable in question.
  • the formwork also cylindrical, is temporary, and is therefore intended to be removed after the UHPFRC or resin has set.
  • metal hoops made of High Adherence (HA) steel of reinforced concrete are integrated into the volume defined by the formwork prior to the injection of the UHPC concrete or resin, and arranged around the cable and the prestressing bars provided with their sheath, these hoops being in the form of overlapping semi-circles mechanically overlapping at their two ends.
  • HA High Adherence
  • the figure 1 is a schematic representation of a work of art, in this case a box bridge partially represented.
  • a box bridge partially represented.
  • a first embodiment of the invention more particularly intended to allow the recovery in tension of such a prestressing cable (2) having a fragile zone, the system of the invention being more specifically intended to be implemented work only at one end of the damaged prestressing cable.
  • This sheath is typically made of PVC (polyvinyl chloride), HDPE (high density polyethylene), or steel, and traditionally surrounds the cable in question.
  • PVC polyvinyl chloride
  • HDPE high density polyethylene
  • the desired objective is to free the constituent reinforcements of the cable (2) in tension, in order to allow the adhesion of the future material, typically UHPC type or resin type, on these same reinforcements.
  • This removal or release of the filling material can be carried out by hydrodemolition, particularly in the frequently encountered case of structures injected with cement grout.
  • the cable without the sheath and its filling is generally in the form of a certain number of wires or metal strands, depending on the prestressing process used.
  • the cable (2) is generally made up of a bundle of smaller units.
  • the outermost wires or strands of the cable mask an interior volume containing non-accessible wires or strands, typically coated in cement grout; in this situation, it is appropriate to release as much of the peripheral strands as possible, then to adapt the length of the device of the invention to the adhesion surface actually available, via an approach similar to that of package anchoring length calculations. of bar for reinforced concrete steels, as specified in the Eurocode 2 corpus.
  • At least two prestressing bars (5, 6) are positioned on either side of said cable (2), said bars (5, 6) passing through the anchor head (1) previously drilled, typically by coring, for the purposes of to allow their insertion up to the level of the box within which the various prestressing cables pass, and in particular the weakened cable (2).
  • the bars (5, 6) are held in place on the one hand at the anchoring level, and on the other hand by stakes, for example metallic, preceding the half-cylindrical shells (7) described below.
  • These bars typically have a diameter of around 40 millimeters for common prestressing cables, they have significant rigidity and therefore only undergo very small deformations over several meters under their own weight, which facilitates their installation implemented.
  • prestressing bars are initially provided with a PVC or HDPE sheath provided for in the technical advice of the prestressing supplier, which should be removed directly above the fragile zone of the damaged prestressing cable (2) of which we intend to carry out the bypass.
  • This stripping of the prestressing bars aims to allow their subsequent anchoring by adhesion in the UHPC concrete or in the resin, as will be described later. They are held in position by means of fixing or connecting members, for example hangers or stakes fixed to the nearest facing, as for example illustrated on the figures 11 and 12 .
  • these connecting or fixing members are used to position, around the prestressing cable (2), not only directly above the cable damage zone, but also upstream and downstream of it.
  • a cylindrical metal shell (7) whose axis of revolution is, in this case, coincident with the cable (2).
  • An interface allowing slight sliding when tensioning is implemented between the shell (7) itself and the connecting or fixing members.
  • Such an interface is for example made up of a sheet of PTFE (polytetrafluoroethylene), or even a layer of grease.
  • a fiber-reinforced concrete advantageously of the UHPC type, in this case with ultra high performance.
  • SMART Up by the company VICAT
  • BSI reference “BSI”
  • This concrete can be replaced by a resin, for example marketed under the reference “Sikadur 52” by the company Sika.
  • This concrete or this resin will therefore occupy the entire volume defined previously, and come into contact respectively with the cable (2) and the prestressing bars (5, 6).
  • a concrete or resin of this type are such that it ensures extremely effective adhesion, on the one hand with the prestressing cable (2), and on the other hand with the prestressing bars (5, 6). He/she also makes it possible to protect the parts anchored by adhesion against corrosion or other attacks, and thus contributes to the long-term durability of the device.
  • the prestressing bars (5, 6) are then put under tension.
  • This tensioning is preferably carried out on the basis of computer-assisted control, based on the theoretical force of the cable and displacement measurements, for example via extensometer type sensors placed between fixed points on the structure. on the one hand, typically concrete core or slabs, and several points of the cylindrical shell and tension elements, prestressing bars (5, 6) and the cable (2), on the other hand.
  • the tensioning under hydraulic control is carried out in such a way that one can have up to one hydraulic channel per bar.
  • This dedicated control makes it possible to adapt the tensile force in each prestressing bar, and thus cover the effects of possible installation defects of said bars in relation to the cable.
  • the connection system illustrated by the figures 11 and 12 , contributes to recovering the effects of a foreseeable implantation fault which cannot be recovered satisfactorily by a simple difference in tension between the bars.
  • zone (10) corresponds to the section of the damaged cable and zone (11) corresponds to the section of the preserved cable.
  • the system of the invention is therefore positioned astride zones (10) and (11).
  • the prestressing bars (5, 6) pass through the wedging zone (1) and tension bolts (14) ensure the tensioning of the prestressing bars (5, 6) after the fiber concrete has set.
  • THE figures 7 to 9 represent another embodiment of the invention, in which the system of the invention is positioned on either side of the section (17) of the damaged cable, that is to say also partly at the level of the sections (16) where the cable is kept.
  • the system is suspended from the upper wall (3) of a box by means of hangers (18) fixed by any means, in particular by screwing.
  • the lower end of the hangers is connected to the cylindrical shells (7) intended to define the volume within which the fiber-reinforced concrete is injected.
  • the prestressing bars are anchored to the ends of the cylindrical shells, via a system of anchoring plates (22), commonly used in prestressing by bar.
  • the dimensions of these anchoring plates can be reduced taking into account the performance of the confined material, advantageously UHPC concrete.
  • the prestressing bars retain their sheathing (23) over the length of the cylindrical shells, without anchoring by adhesion to the confined material (24), advantageously of the UHPC type, with the aim of allowing them to be put under tension .
  • the cable (2) is always anchored by adhesion via this same material.
  • THE figures 16 to 18 represent a variant of the embodiment of the invention previously described.
  • a temporary formwork (29) is positioned, typically metallic, or even made of PVC according to the same location as that described in connection with the figures 7 to 9 , and this, using hangers (18).
  • These hoops are more or less regularly distributed, at a rate of around ten per meter of formwork.
  • hoops can for example be placed directly against the half-shells of the temporary formwork via covering wedges, a ligature on the tube, and longitudinal mounting steels, these arrangements avoiding a posteriori implementation of the creation of the formwork .
  • the covering of the hoops, as shown in the Figure 18 without any longitudinal steel, is improved by the use of UHPC compared to a traditional reinforced concrete situation.
  • This embodiment of the invention makes it possible to have an external UHPC skin directly at these levels, not requiring repainting or regular maintenance, and also allowing the detection of possible cracks on the system in as part of the routine monitoring of the structure in general, typically during periodic detailed inspections as part of a road bridge.
  • the invention is applicable in the case of detensioning of the cable (2) with a view to its replacement. To this end, we first choose the cutting point of said cable according to the constraints of access and protection of personnel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • L'invention appartient au domaine des structures de travaux publics, plus particulièrement des ouvrages d'art tels que les ponts intégrant un ou plusieurs câbles de précontrainte.
  • Plus spécifiquement, l'invention vise la maintenance de tels ouvrages d'art, notamment lorsque le ou les câbles de précontrainte qu'ils intègrent ont subi des détériorations, nécessitant des mesures corrélatives à prendre pour sauvegarder l'intégrité dudit ouvrage.
    • ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE
  • La mise en oeuvre de câbles de précontrainte extérieurs au béton au sein d'ouvrages d'art, et notamment de ponts, est aujourd'hui d'un usage largement répandu. De tels câbles de précontrainte subissent dans le temps des phénomènes d'usure ou de corrosion, susceptibles d'entraîner leur rupture et, corollairement, celle de l'ouvrage d'art au sein duquel ils sont intégrés. Cette corrosion n'est généralement pas généralisée sur l'ensemble du câble, mais concentrée au droit de défauts ponctuels, très majoritairement soit au droit de raccords des gaines enveloppes des câbles, soit au droit de réparations dites de fortune datant de l'exécution, soit aux ancrages.
  • Leur surveillance s'est tout particulièrement accrue au cours des dernières années, en raison notamment des effondrements de ponts s'étant quelque peu multipliés, ou plus généralement des effets du vieillissement se faisant sentir après trente à quarante ans de service, puisque la précontrainte extérieure s'est généralisée à partir des années 1980.
  • Dans le cadre de cette surveillance et de la maintenance qui lui est associée, il convient le plus souvent de sécuriser le câble corrodé de part et d'autre de sa zone de fragilité, puis d'envisager son remplacement. L'énergie élastique contenue dans un câble de précontrainte peut largement dépasser les 100 kilojoules. Cette énergie peut être libérée brutalement, notamment si le câble est injecté au coulis de ciment, ce qui occasionne des effets dynamiques considérables, un risque pour les personnes à proximité du câble, et un endommagement possible de l'ouvrage d'art au-delà de la simple perte du câble.
  • A cet effet, il est connu, par exemple du document FR 3 112 561 , de positionner de part et d'autre de la zone de fragilité du câble des mordaches, ou colliers, fixés notamment par boulonnage précontraint, et entre lesquels s'étendent des éléments de traction essentiellement constitués de barres métalliques, et destinés à reprendre les efforts initialement subis par ledit câble.
  • Cette typologie de technique est définie comme provisoire, c'est-à-dire permet une détente douce du câble sans effet dynamique. Elle permet donc la dépose du câble, généralement en vue de son remplacement, non pas sa conservation. Il est ainsi fréquent de remplacer un câble de plus de 50 mètres linéaires, tandis que le défaut de corrosion sur le même câble ne règne que sur une longueur de l'ordre du mètre.
  • De plus, ce genre de technique classique nécessite une préparation de surface particulière pour atteindre le coefficient de frottement requis, ce qui augmente le temps d'exposition des opérateurs au voisinage des zones potentielles de rupture.
  • De plus, cette typologie de reprise de tension est réalisée par la force de clouage introduite dans les boulons, et est donc dépendante du périmètre disponible pour réaliser le serrage. Il s'agit d'un système actif, nécessitant de garantir par des mesures de suivi ou de contrôle la conservation de l'effort de clouage sur la durée du chantier.
  • Enfin s'agissant d'opérations pouvant être réalisées dans un contexte d'urgence, l'emploi de ce type de solution nécessite la fabrication ou la mise à disposition d'une mordache ajustée au type précis de câble rencontré - effort résiduel, périmètre extérieur - ce qui peut occasionner des démarches d'études, de mise au point des méthodes, de fabrication, dont le délai peut être pénalisant.
  • La présente invention vise à s'affranchir de la mise en place de telles mordaches et donc, corollairement, de réduire l'encombrement nécessaire à leur mise en place d'une part, et d'autre part, de permettre la conservation des linéaires de câble non pontés sans nécessiter leur dépose.
    • EXPOSE DE L'INVENTION
  • A cet effet, l'invention vise tout d'abord un procédé pour la reprise locale de la tension d'un câble de précontrainte d'une structure et notamment d'un ouvrage d'art, en vue de sa détension. Ce procédé consiste :
    • ▪ à positionner par calage au moins deux barres de précontrainte, lesdites barres de précontrainte s'étendant sensiblement parallèlement audit câble au niveau de la zone de reprise, et ce en amont et en aval de ladite zone ;
    • ▪ à coffrer l'ensemble constitué par le câble et les barres de précontrainte en amont et/ou en aval de la zone de reprise, et sur partie au moins de la zone de reprise, définissant un volume sensiblement centré autour du câble ;
    • ▪ à injecter, dans ledit volume, du béton fibré BFUP (béton fibré ultra haute performance) ou une résine de caractéristiques équivalentes, venant occuper l'intégralité dudit volume ;
    • ▪ à confiner mécaniquement ledit volume alors rempli par le béton fibré BFUP ou la résine ;
    • ▪ à laisser le béton ou la résine prendre en masse ;
    • ▪ à mettre sous tension les barres de précontrainte.
  • En d'autres termes, l'invention consiste à assurer le transfert par adhérence des efforts initialement subis par le câble, et ce, sur une longueur de recouvrement adaptée entre la ou les armatures ou les câbles existants et les profilés de pontage ou barres de précontrainte, permettant ainsi de profiter de l'effet de confinement inhérent au coffrage.
  • Ce coffrage est de préférence typiquement réalisé par des coques semi-cylindriques métalliques, voire réalisées en matériau composite intégrant des fibres de verre ou des fibres de carbone par exemple, notamment si l'on souhaite éviter de laisser à demeure des éléments métalliques en atmosphère agressive.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, si la géométrie de l'environnement le permet, il est possible de disposer des armatures de confinement se présentant typiquement sous la forme de cerces métalliques recouverts en acier HA directement dans un coffrage tubulaire provisoire, ce qui permet après décoffrage de disposer d'une peau externe en béton, et en l'espèce en béton fibré ultra haute performance (BFUP), de pérennité très avantageuse et d'entretien minimal.
  • En raison même de l'intégration des armatures ou barres de précontrainte au sein d'un matériau présentant d'excellentes caractéristiques de résistance aux agressions environnementales, le système ainsi implanté peut demeurer au sein de l'ouvrage sans nécessiter de quelconques découpes et/ou d'évacuation de l'intégralité du câble en question.
  • L'ancrage par adhérence, et non par clouage, procure une souplesse du système aux différentes typologies de câbles. En effet, le transfert par adhérence dans un matériau ne nécessite que l'adaptation du volume injecté (longueur et section) pour assurer le transfert effectif d'effort entre le câble et le système de pontage par barres.
  • Par ailleurs, la composition du système de confinement est significativement simplifiée par rapport à une mordache de serrage de l'art antérieur, reprenant par ailleurs les efforts axiaux de barres de précontrainte, puisque le fonctionnement mécanique du tube de confinement est intrinsèquement différent et a fortiori moins pénalisant.
  • Enfin, ce système de confinement ne nécessite pas d'être ajusté géométriquement au type de câble rencontré. Il est possible de faire varier les dimensions de l'enveloppe extérieure, typiquement de plusieurs centimètres par exemple, pour s'adapter à des diamètres de produits du commerce de tube, ou tout simplement aux contraintes de géométrie de l'ouvrage, par exemple la distance au parement le plus proche du câble.
  • Concernant plus spécifiquement le pontage d'un tel câble au niveau d'une zone proche d'un ancrage, et donc nécessitant la mise en place de barres autour de l'ancrage d'un côté de la zone pontée, cette latitude en termes d'ajustement permet de positionner les barres de précontrainte dans les rares espaces éligibles d'un environnement généralement fortement contraint par les dispositions constructives en place, pouvant induire des contraintes fortes sur le nombre de barres (par exemple deux maximum), et l'espacement entre les différents éléments, tenant compte du ferraillage en place.
  • L'invention vise également un système de pontage d'un câble de précontrainte d'une structure et notamment d'un ouvrage d'art. Ce système comprend :
    • ▪ au moins deux armatures ou barres de précontrainte destinées à venir se positionner parallèlement audit câble au niveau d'une zone de reprise, et s'étendant en amont et/ou en aval de ladite zone de reprise ;
    • ▪ un coffrage apte à définir un volume entourant le câble et les barres de précontrainte, non seulement au niveau de partie au moins de la zone de reprise mais de part et/ou d'autre de celle-ci, et apte à remplir une fonction de confinement mécanique dudit volume ;
    • ▪ des moyens de positionnement relativement à l'ouvrage d'art, respectivement des barres de précontrainte et du coffrage, par rapport au câble,
    • ▪ des moyens de mise en tension des barres de précontrainte.
  • Typiquement et selon un premier mode de réalisation de l'invention, le coffrage est constitué de deux demi-coques aptes à être assemblées l'une à l'autre et à définir un volume sensiblement cylindrique, centré par rapport au câble en question.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le coffrage, également cylindrique est provisoire, et a donc vocation à être ôté après prise en masse du béton fibré BFUP ou de la résine. Corollairement, des cerces métalliques en acier Haute Adhérence (HA) de béton armé sont intégrés dans le volume défini par le coffrage préalablement à l'injection du béton BFUP ou de la résine, et disposés autour du câble et des barres de précontrainte munie de leur gaine, ces cerces se présentant sous la forme de demi-cercles se recouvrant se recouvrant mécaniquement au niveau de leurs deux extrémités.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées.
    • La figure 1 est une représentation schématique en section longitudinale partielle d'un pont, illustrant la mise en oeuvre d'un câble de précontrainte.
    • La figure 2 est une vue en section transversale de la figure 1.
    • La figure 3 est une vue schématique en section illustrant un exemple de fixation du système de confinement de l'invention.
    • La figure 4 est une représentation schématique en section longitudinale d'une première forme de réalisation de l'invention.
    • La figure 5 est une vue schématique en section transversale selon la ligne V-V de la figure 4.
    • La figure 6 est une vue de détail de la figure 5.
    • La figure 7 est une représentation schématique en section longitudinale d'une deuxième forme de réalisation de l'invention.
    • La figure 8 est une vue schématique en section transversale selon la ligne VIII-VIII de la figure 7.
    • La figure 9 est une vue schématique de détail de la figure 8.
    • Les figures 10 à 15 illustrent schématiquement les différentes étapes de mise en oeuvre du système de l'invention, et plus particulièrement du mode de réalisation illustré en lien avec la figure 7.
    • La figure 16 est une représentation schématique en section longitudinale d'une troisième forme de réalisation de l'invention.
    • La figure 17 est une vue schématique en section transversale selon la ligne XVII - XVII de la figure 16.
    • La figure 18 est une vue schématique de détail de la figure 17.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • Comme évoqué supra, la figure 1 est une représentation schématique d'un ouvrage d'art, en l'espèce d'un pont à caisson représenté partiellement. Au sein de celui-ci, on a représenté sur la gauche de cette figure, par la référence (1), l'un des côtés dudit pont et plus spécialement une zone d'ancrage d'un câble de précontrainte (2), ce dernier s'étendant en outre dans un certain nombre de caissons accolés les uns aux autres définis par les parois supérieure (3) et inférieure (4), et ce, de manière connue.
  • On a représenté, sur la figure 2, une vue schématique en section transversale d'un tel caisson faisant apparaître le câble de précontrainte (2), étant entendu que, traditionnellement, de tels ouvrages comportent plusieurs câbles de précontrainte de cette nature.
  • On a représenté en relation avec la figure 4, un premier mode de réalisation de l'invention, plus particulièrement destiné à permettre la reprise en tension d'un tel câble de précontrainte (2) présentant une zone de fragilité, le système de l'invention étant plus spécifiquement destiné à être mis en oeuvre qu'au niveau de l'une des extrémités du câble de précontrainte endommagé.
  • En l'espèce, on procède tout d'abord à l'enlèvement de la gaine de part et d'autre de la zone choisie pour la découpe ultérieure du câble (2). Cette gaine est typiquement en PVC (polychlorure de vinyle), en PEHD (polyéthylène haute densité), ou en acier, et entoure traditionnellement le câble en question.
  • On procède alors à l'enlèvement du remplissage du matériau comblant l'espace entre la gaine précité et les armatures de précontrainte constitutives du câble (2), ledit matériau assurant en principe la protection du câble (2) contre la corrosion. Ce matériau à ôter peut varier selon l'époque de construction et la technologie de précontrainte en place ; pour les ouvrages antérieurs aux années 2000, il est fréquemment constitué d'un coulis de ciment. A partir des années 2000, dans quelques pays comme la France, la cire pétrolière est fréquemment rencontrée. Enfin, le câble (2) étant généralement composé d'un faisceau d'unités plus petites, on peut rencontrer dans certaines situations plus qualitative une protection individuelle des fils ou des torons composant le câble (2) venant en complément d'un remplissage au coulis de la gaine générale, cette disposition offrant ainsi une double barrière de protection. On peut citer comme exemple la technologie répandue des monitorons gainés-graissés. Le cas échant, cette protection individuelle est à retirer également.
  • Dans tous les cas, quels que soient les matériaux en présence entre la gaine et l'acier du câble (2), l'objectif recherché est de dégager les armatures constitutives du câble (2) en tension, afin de permettre l'adhérence du futur matériau, typiquement de type BFUP ou de type résine, sur ces mêmes armatures.
  • Cet enlèvement ou dégagement du matériau de remplissage peut être réalisé par hydrodémolition, notamment dans le cas fréquemment rencontré des ouvrages injectés au coulis de ciment.
  • Ce faisant, le câble dépourvu de la gaine et de son remplissage se présente généralement sous la forme d'un certain nombre de fils ou de torons métalliques, selon le procédé de précontrainte utilisé.
  • On rappelle que le câble (2) est généralement composé d'un faisceau d'unités plus petites. Dans une telle configuration, il est possible que les fils ou torons les plus extérieurs du câble masquent un volume intérieur contenant des fils ou torons non accessibles, enrobés typiquement de coulis de ciment ; dans cette situation, il convient de dégager le maximum des torons périphériques, puis d'adapter la longueur du dispositif de l'invention à la surface d'adhérence effectivement disponible, via une approche analogue à celle des calculs de longueur d'ancrage de paquets de barre pour les aciers de béton armé, comme spécifié dans le corpus Eurocode 2.
  • On positionne de part et d'autre dudit câble (2) au moins deux barres (5, 6) de précontrainte, lesdites barres (5, 6) traversant la tête d'ancrage (1) préalablement percée, typiquement par carottage, aux fins de permettre leur insertion jusqu'au niveau du caisson au sein duquel transitent les différents câbles de précontrainte, et notamment le câble (2) fragilisé. Le maintien des barres (5, 6) est réalisé d'une part au niveau de l'ancrage, d'autre part par des tuteurs, par exemple métalliques, précédant les coques demi-cylindriques (7) décrites ci-après. Ces barres étant typiquement d'un diamètre de l'ordre de 40 millimètres pour des câbles courants de précontrainte, celles-ci possèdent une rigidité importante et donc ne subissent que de très faibles déformations sur plusieurs mètres sous poids propre, ce qui facilite leur mise en oeuvre.
  • Ces barres de précontrainte sont initialement pourvues d'une gaine PVC ou PEHD prévue dans l'avis technique du fournisseur de précontrainte, qu'il convient d'ôter à l'aplomb de la zone de fragilité du câble de précontrainte endommagé (2) dont on entend réaliser le pontage. Ce dénudement des barres de précontrainte a pour objectif de permettre leur ancrage ultérieur par adhérence dans le béton BFUP ou dans la résine, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement. Elles sont maintenues en position au moyen d'organes de fixation ou de liaisonnement, par exemple des suspentes ou tuteurs fixés au parement le plus proche, tel que par exemple illustrés sur les figures 11 et 12.
  • Corollairement, on se sert de ces organes de liaisonnement ou de fixation, pour positionner, autour du câble de précontrainte (2), non seulement à l'aplomb de la zone de dégradation du câble, mais également en amont et en aval de celle-ci, une coque métallique cylindrique (7), dont l'axe de révolution est, en l'espèce, confondu avec le câble (2).
  • Une interface permettant un léger glissement lors de la mise en tension, est mise en oeuvre entre la coque (7) elle-même et les organes de liaisonnement ou de fixation. Une telle interface est par exemple constituée d'une feuille de PTFE (polytétrafluoroéthylène), voire d'une couche de graisse.
  • On procède ensuite au calfeutrage des deux extrémités respectives du volume défini par la coque cylindrique, puis on injecte dans ledit volume un béton fibré, avantageusement de type BFUP, en l'espèce à ultra haute performance. Un tel béton est par exemple commercialisé sous la référence « SMART Up » par la société VICAT, ou sous la référence « BSI » par la société Eiffage. Ce béton peut être substitué par une résine, par exemple commercialisés sous la référence « Sikadur 52 » par la société Sika.
  • Ce béton ou cette résine va donc venir occuper l'intégralité du volume défini précédemment, et venir en contact respectivement du câble (2) et des barres de précontrainte (5, 6).
  • Les caractéristiques d'un béton ou d'une résine de ce type sont telles qu'il/elle permet d'assurer une adhérence extrêmement efficace, d'une part avec le câble de précontrainte (2), et d'autre part avec les barres de précontrainte (5, 6). Il/elle permet par ailleurs de protéger les pièces ancrées par adhérence contre la corrosion ou autres agressions, et contribue ainsi à la pérennité du dispositif à long terme.
  • Après prise en masse du béton, on procède alors à la mise sous tension des barres de précontrainte (5, 6). Cette mise en tension est de préférence réalisée sur la base d'un pilotage assisté par ordinateur, en se basant sur l'effort théorique du câble et des mesures de déplacement, par exemple via des capteurs de type extensomètre disposés entre des points fixes sur ouvrage d'une part, âme ou hourdis béton typiquement, et plusieurs points de la coque cylindrique et des éléments tendus, barres de précontraintes (5, 6) et le câble (2), d'autre part.
  • Avantageusement, la mise en tension sous asservissement hydraulique est réalisée de telle façon que l'on puisse disposer jusqu'à une voie hydraulique par barre. Cet asservissement ainsi dédié permet d'adapter l'effort de traction dans chaque barre de précontrainte, et ainsi couvrir les effets des éventuels défauts d'implantation desdites barres par rapport au câble. Dans le cas d'un système à deux barres uniquement, le système de liaisonnement, illustré par les figures 11 et 12, contribue à reprendre les effets d'un défaut d'implantation prévisible qui ne peut être repris de manière satisfaisante par une simple différence de tension entre les barres.
  • Enfin, le cas échéant, on découpe le tronçon de câble endommagé.
  • Le mode de réalisation représenté en relation avec les figures 4 à 6, a vocation à être mis en oeuvre qu'au niveau de l'une des extrémités du câble de précontrainte endommagé.
  • Au sein de la figure 4, la zone (10) correspond à la section du câble endommagé et la zone (11) correspond à la section du câble conservé. En l'espèce, le système de l'invention est donc positionné à cheval sur les zones (10) et (11).
  • Les barres de précontrainte (5, 6) traversent la zone de calage (1) et des boulonnages de tension (14) assurent la mise en tension des barres de précontrainte (5, 6) postérieurement à la prise en masse du béton fibré.
  • On a représenté, par la référence (13), des cales inférieures, ayant vocation à être fixées contre la paroi inférieure (4) d'un caisson, et par la référence (12), associé à une cale complémentaire (15), le dispositif de fixation des deux demi-coquilles ayant vocation à constituer la coque métallique cylindrique (7), destinée à définir le volume au sein duquel est injecté ledit béton fibré.
  • Les figures 7 à 9 représentent une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle le système de l'invention est positionné de part et d'autre de la section (17) du câble endommagé, c'est-à-dire également en partie au niveau des sections (16) où le câble est conservé. Dans l'exemple décrit, le système est suspendu à la paroi supérieure (3) d'un caisson au moyen de suspentes (18) fixées par tout moyen, notamment par vissage.
  • L'extrémité inférieure des suspentes est reliée aux coques cylindriques (7) destinées à définir le volume au sein duquel le béton fibré est injecté.
  • Dans cet exemple, on a représenté quatre barres de précontrainte (5, 6) supérieures et inférieures régulièrement réparties par rapport au câble de précontrainte (2) endommagé.
  • Il convient de souligner que dans cette configuration, comme représenté sur la figure 14, les barres de précontraintes sont ancrées aux abouts des coques cylindriques, via un système de plaques d'ancrage (22), communément utilisées en précontrainte par barre. Les dimensions de ces plaques d'ancrage peuvent être réduites en tenant compte des performances du matériau confiné, avantageusement un béton BFUP.
  • Dans cette configuration, les barres de précontrainte conservent leur gainage (23) sur la longueur des coques cylindriques, sans ancrage par adhérence sur le matériau confiné (24), avantageusement de type BFUP, et ceci dans l'objectif de permettre leur mise en tension. En revanche, le câble (2) est quant à lui toujours ancré par adhérence par l'intermédiaire de ce même matériau.
  • Les figures 10 à 15 illustrent schématiquement les différentes phases de mise en place du système conforme à l'invention, conformément aux modes de réalisation décrits en lien avec les figures 4 à 9.
  • Les figures 16 à 18 représentent une variante du mode de réalisation de l'invention précédemment décrit. Selon cette variante, on positionne un coffrage provisoire (29), typiquement métallique, voire réalisé en PVC selon le même lieu d'implantation que celui décrit en lien avec les figures 7 à 9, et ce, à l'aide de suspentes (18). Corollairement, on dispose autour du câble (2) et des barres de précontrainte (5, 6) munies de leur gaine (23) des cerces (27, 28) constituant des demi-éléments se recouvrant mécaniquement au niveau de leurs deux extrémités, ces cerces étant typiquement réalisés en acier HA, c'est-à-dire des aciers présentant de hautes propriétés d'adhérence. Ces cerces sont plus ou moins régulièrement répartis, et ce à raison d'une dizaine par mètre de coffrage environ.
  • Ces cerces peuvent par exemple être directement disposées contre les demi-coques du coffrage provisoire via des cales d'enrobage, une ligature sur le tube, et des aciers longitudinaux de montage, ces dispositions évitant une mise en oeuvre a posteriori de la réalisation du coffrage. Le recouvrement des cerces, tel que représenté dans la figure 18 sans les éventuels aciers longitudinaux, est amélioré par l'emploi du BFUP en comparaison d'une situation de béton armé traditionnel.
  • Cette forme de réalisation de l'invention permet de disposer à ces niveaux directement d'une peau extérieure en BFUP, ne nécessitant pas de remise en peinture ou d'entretien régulier, et permettant en outre la détection d'éventuelles fissures sur le système dans le cadre de la surveillance courante de l'ouvrage en général, typiquement lors des inspections détaillées périodiques dans le cadre d'un pont routier.
  • Il convient de souligner que l'invention est applicable dans le cas d'une détension du câble (2) en vue de son remplacement. A cet effet, on procède tout d'abord au choix du point de découpe dudit câble en fonction des contraintes d'accès et de protection du personnel.
  • Les opérations consécutives sont similaires aux modes de réalisation précédemment décrits. Après découpe du tronçon de câble ponté, le système de barres de précontraintes est détendu de manière progressive afin de libérer la tension de manière douce, sans effet dynamique.

Claims (7)

  1. Procédé pour la reprise locale de la tension d'un câble de précontrainte (2) d'une structure et notamment d'un ouvrage d'art, en vue de sa dépose ou de sa conservation, consistant :
    ▪ à positionner par calage au moins deux barres de précontrainte (5, 6) de part et d'autre du câble en question, lesdites barres de précontrainte s'étendant sensiblement parallèlement audit câble au niveau de la zone de reprise, c'est-à-dire de la zone de fragilité dudit câble, et ce en amont et en aval de ladite zone ;
    ▪ à coffrer l'ensemble constitué par le câble (2) et les barres de précontrainte (5, 6) en amont et/ou en aval de la zone de reprise, et sur partie au moins de la zone de reprise, définissant un volume sensiblement centré autour du câble ;
    ▪ à injecter, dans ledit volume, du béton fibré BFUP (béton fibré ultra haute performance) ou une résine de caractéristiques équivalentes, venant occuper l'intégralité dudit volume ;
    ▪ à confiner mécaniquement ledit volume alors rempli par le béton fibré BFUP ou la résine ;
    ▪ à laisser le béton ou la résine prendre en masse ;
    ▪ à mettre sous tension les barres de précontrainte (5, 6).
  2. Système de pontage d'un câble de précontrainte (2) d'une structure et notamment d'un ouvrage d'art, en vue de sa dépose ou de sa conservation, comprenant :
    ▪ au moins deux armatures ou barres de précontrainte (5, 6) destinées à venir se positionner de part et d'autre dudit câble au niveau d'une zone de reprise, et s'étendant en amont et/ou en aval de ladite zone de reprise ;
    ▪ un coffrage (7) apte à définir un volume entourant le câble et les barres de précontrainte, non seulement au niveau de partie au moins de la zone de reprise mais de part et/ou d'autre de celle-ci, et apte à remplir une fonction de confinement mécanique dudit volume ;
    ▪ des moyens de positionnement relativement à l'ouvrage d'art, respectivement des barres de précontrainte et du coffrage, par rapport au câble,
    ▪ des moyens de mise en tension des barres de précontrainte (5, 6).
  3. Système de pontage d'un câble de précontrainte (2) d'une structure et notamment d'un ouvrage d'art selon la revendication 2, dans lequel le coffrage (7) est constitué de deux demi-coques aptes à être assemblées l'une à l'autre et à définir un volume sensiblement cylindrique, centré par rapport au câble de précontrainte (2).
  4. Système de pontage d'un câble de précontrainte (2) d'une structure et notamment d'un ouvrage d'art selon la revendication 3, dans lequel les coques semi-cylindriques sont réalisées en métal ou en matériau composite intégrant des fibres de verre ou des fibres de carbone.
  5. Système de pontage d'un câble de précontrainte (2) d'une structure et notamment d'un ouvrage d'art en vue de sa dépose ou de sa conservation, comprenant :
    ▪ au moins deux armatures ou barres de précontrainte (5, 6) destinées à venir se positionner de part et d'autre dudit câble au niveau d'une zone de reprise, et s'étendant en amont et/ou en aval de ladite zone de reprise ;
    ▪ un coffrage provisoire (26) apte à définir un volume entourant le câble et les barres de précontrainte, non seulement au niveau de partie au moins de la zone de reprise mais de part et/ou d'autre de celle-ci, et apte à remplir une fonction de confinement mécanique dudit volume ;
    ▪ des moyens (27, 28) de confinement mécanique dudit volume ;
    ▪ des moyens de positionnement relativement à l'ouvrage d'art, respectivement des barres de précontrainte et du coffrage, par rapport au câble,
    ▪ des moyens de mise en tension des barres de précontrainte (5, 6).
  6. Système de pontage d'un câble de précontrainte (2) d'une structure et notamment d'un ouvrage d'art selon la revendication 5, dans lequel les moyens de confinement mécanique sont constitués de cerces métalliques (27, 28) intégrés dans le volume défini par le coffrage provisoire (26), et disposés autour du câble (2) et des barres de précontrainte (5, 6) munies de leur gaine (23).
  7. Système de pontage d'un câble de précontrainte (2) d'une structure et notamment d'un ouvrage d'art selon la revendication 6, dans lequel les cerces (27, 28) sont constitués de demi-éléments se recouvrant mécaniquement au niveau de leurs deux extrémités.
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