RACCORDEMENT DE TRONCONS DE GAINE DE PRECONTRAINTE D'UN OUVRAGE AYANT UNE SERTE D'ELEMENTS PREFABRIQUES [0001 La présente invention concerne l'assemblage d'éléments de construction préfabriqués pour l'édification d'ouvrages précontraints. [0002] Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux tabliers de pont construits par encorbellement avec des éléments en béton préfabriqués (voussoirs). Ces ouvrages sont fréquemment soumis à une précontrainte longitudinale à l'aide de câbles de précontrainte enfilés dans des gaines noyées dans le béton de plusieurs éléments successifs. io [0003] La réalisation de cette précontrainte est une opération délicate. Le positionnement des tronçons de gaine dans les éléments doit être très précis pour que les câbles de précontrainte puissent être enfilés sans difficulté. [0004] Il faut en outre garantir l'étanchéité de la gaine au niveau des interfaces entre éléments. Cette étanchéité est nécessaire pour assurer la 15 pérennité de la précontrainte soumise aux risques d'infiltrations au droit du joint entre les éléments. [0005] Lorsque le joint est réalisé selon le procédé dit "wet joint", un produit d'interface tel qu'un béton ou un mortier comble l'intervalle entre deux éléments adjacents. Dans ce cas, l'étanchéité répond en outre à la nécessité d'éviter 20 que le produit d'interface, ou certains composants de celui-ci, puisse pénétrer dans les gaines lorsqu'il est disposé entre les éléments et gêner ensuite l'introduction des câbles. [000s] D'autre part, les gaines sont souvent injectées avec un produit de remplissage (coulis de ciment, cire graisse, résine...) servant notamment à 25 protéger les câbles contre la corrosion. Ce produit ne doit pas s'échapper à l'extérieur de la gaine pendant l'injection. Certaines zones de l'ouvrage peuvent présenter une assez grande densité de gaines, et on n'a pas l'assurance que le produit d'interface réalisera l'étanchéité entre ces gaines. II en résulte le grave risque que du coulis injecté sous pression dans une gaine 30 vienne s'infiltrer dans une ou plusieurs gaines voisines, où l'injection devient alors très difficile voire impossible. [0007] FR-A-2 596 439 décrit un dispositif de liaison entre tronçons de gaine de précontrainte, comportant un manchon cylindrique engagé entre les embouchures de deux tronçons contigus pour assurer la continuité de la gaine, et un joint élastique entourant le manchon cylindrique pour réaliser l'étanchéité et compenser les irrégularités de positionnement et les écarts dimensionnels des blocs, qui sont assemblés les uns contre les autres. [0008] WO 99/043910 décrit une amélioration des procédés de construction où les éléments sont conjugués pour être assemblés au contact les uns des autres. Les éléments conjugués sont moulés selon une technique dite "match cast" dans laquelle la face avant d'un n-ième élément délimite le côté arrière du moule servant à mettre en forme le (n+1 Hème élément de la série. Lors du moulage de chaque élément, des manchons sont disposés aux extrémités des tronçons de gaine qu'ils renferment. Les faces complémentaires des éléments conjugués sont ensuite appliquées les unes contre les autres de sorte que les tronçons de gaine soient disposés dans le prolongement les uns des autres pour former des gaines complètes. Des raccords de positionnement sont engagés dans les manchons pour relier de manière étanche les tronçons de gaine adjacents. [0009] Cette dernière technique est bien adaptée au cas d'éléments moulés selon la technique "match cast" qui assure un positionnement mutuel précis des tronçons adjacents d'une gaine de précontrainte. Mais sa mise en oeuvre peut être délicate dans le cas où un procédé "wet joint" est utilisé. Dans ce cas, les éléments sont souvent moulés en usine avec des tolérances dimensionnelles non négligeables, et l'intervalle entre les faces adjacentes de deux éléments successifs peut être de plusieurs centimètres. [oolo] Le présent document concerne une technique d'assemblage d'éléments préfabriqués qui réponde à la problématique de l'étanchéité des gaines dans le cas d'un procédé de type "wet joint". [0011] Il est présenté un procédé de construction d'un ouvrage précontraint ayant une série d'éléments préfabriqués. Ce procédé comprend les étapes 2 suivantes: obtenir deux éléments successifs de la série, chacun des deux éléments incorporant au moins un tronçon de gaine de précontrainte et un embout relié audit tronçon de gaine et débouchant au niveau d'une face dudit élément, l'embout incorporé à l'un des deux éléments présentant une embouchure évasée; relier de manière étanche un manchon élastique de raccordement à l'embout incorporé à l'autre élément; disposer les deux éléments successifs l'un par rapport à l'autre en réservant un intervalle entre deux faces adjacentes des éléments, le manchon de raccordement étant engagé dans ladite embouchure évasée et comprimé longitudinalement par le rapprochement des éléments, la compression du manchon de raccordement assurant une étanchéité entre l'intérieur des tronçons de gaine et l'intervalle entre les faces adjacentes des éléments; et placer un produit d'interface dans l'intervalle entre les faces adjacentes des éléments. [0012] Le manchon élastique de raccordement sépare de manière étanche l'intérieur de la gaine de précontrainte de l'intervalle entre les deux éléments, qui doit être rempli de béton ou d'un autre produit d'interface. L'agencement permet de réaliser l'étanchéité sans accéder à la zone de raccordement ce que ne permet pas l'étroitesse de l'intervalle entre les éléments. Cependant cet intervalle n'a pas une épaisseur négligeable et ses dimensions ne sont pas assurées avec précision compte tenu des tolérances de fabrication des éléments et des imprécisions possibles au montage. Il peut aussi y avoir des écarts angulaires des tronçons de gaine et des embouts par rapport à leur positionnement théorique dans les éléments. L'élasticité des manchons de raccordement qui s'étendent entre les deux embouts leur permet d'être déformés de manière à compenser ces différents écarts et imprécisions liées à la fabrication et au montage des éléments. [0013] L'intervalle entre les faces adjacentes des éléments peut par 2970724 -4- exemple avoir une épaisseur comprise entre 3 et 6 centimètres. Un ordre de grandeur typique pour la capacité de compression longitudinale du manchon de raccordement est une capacité supérieure à un centimètre. Par ailleurs, un ordre de grandeur typique pour le désalignement entre les deux embouts 5 qu'admet le manchon de raccordement est dans une plage angulaire supérieure à un degré. [0014] Un autre aspect de l'invention se rapporte à un ouvrage de construction, comprenant: un assemblage d'au moins deux éléments préfabriqués ayant deux faces respectives en vis-à-vis séparées par un 10 intervalle occupé par un produit d'interface; au moins une gaine de précontrainte ayant deux tronçons respectivement incorporés auxdits éléments préfabriqués; et un câble de précontrainte tendu à l'intérieur de la gaine. Lesdits tronçons de gaine sont respectivement munis de premier et second embouts débouchant sur les faces en vis-à-vis des deux éléments 15 préfabriqués, le premier embout présentant une embouchure évasée. Un manchon élastique de raccordement relié de manière étanche au second embout est appliqué contre le premier embout qui le comprime longitudinalement pour assurer une étanchéité entre l'intérieur des tronçons de gaine et l'intervalle séparant lesdites faces. 20 [0015] Un autre aspect encore de l'invention se rapporte à un système de raccordement de tronçons de gaine de précontrainte, comprenant: des premier et second embouts ayant chacun un côté arrière adapté pour être relié à un tronçon de gaine incorporé à un élément de construction préfabriqué respectif et un côté avant pour déboucher sur une face dudit 25 élément, le côté avant du premier embout présentant une embouchure évasée; et un manchon élastique de raccordement ayant un côté adapté pour être relié de manière étanche au second embout et un côté opposé adapté pour coopérer avec le premier embout de façon à comprimer 30 longitudinalement le manchon de raccordement lors du rapprochement desdites faces des éléments, la compression étant propre à procurer une 2970724 -5- étanchéité entre l'intérieur des tronçons de gaine et un intervalle séparant lesdites faces. [oo1s] D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non 5 limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un voussoir préfabriqué auquel peut être appliqué le procédé selon l'invention; - la figure 2 est un schéma illustrant la juxtaposition de deux voussoirs adjacents pourvus de tronçons de gaine de précontrainte et faisant partie 10 d'une série d'éléments préfabriqués; - la figure 3 est un schéma de principe d'un système de raccordement selon un mode de réalisation de l'invention, - ta figure 4 est un schéma d'un embout femelle du système dans ce mode de réalisation; 15 - la figure 5 est un schéma illustrant un agencement possible d'un tronçon de gaine de précontrainte à proximité de la face d'extrémité d'un élément; - les figures 6 et 7 sont des vues schématiques respectivement de profil et de face d'une variante de réalisation d'un embout femelle du système de raccordement; et 20 - la figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation du système de raccordement selon l'invention. [0017] L'invention est décrite ci-après dans son application non limitative à la construction par encorbellement d'un pont à voussoirs préfabriqués. [0018] Un tel voussoir 1 est représenté sur la figure 1. L'élément 1 a la 25 forme générale d'un caisson délimité intérieurement par une base 2, latéralement par deux parois 3 inclinées symétriquement, et supérieurement par un tablier 4 prolongé latéralement au-delà des parois 3 pour définir la largeur du pont. [0019] Dans le sens longitudinal, l'élément 1 est délimité par une face 30 arrière 6 et une face avant 7 sensiblement parallèles. La face arrière 6 est 2970724 -6- destinée à venir en regard de la face avant, de forme complémentaire, du précédent élément installé sur l'ouvrage en cours de construction (dans le cas du premier élément installé sur une pile du pont, la face complémentaire appartient à cette pile). De même, la face avant 7 de l'élément 1 est destinée à 5 venir en regard de la face arrière du prochain élément qui sera mis en place. Les faces de formes complémentaires des éléments adjacents peuvent éventuellement être pourvues de reliefs 8 facilitant le positionnement relatif des éléments lorsqu'ils sont rapprochés l'un de l'autre. [0020] L'élément 1 (ou 1A, 1B sur la figure 2) comporte un certain nombre 10 de tronçons de gaine longitudinaux 10 (10A, 10B sur la figure 2), destinés à recevoir des câbles de précontrainte 15. Les câbles de précontrainte 15 sont ancrés sur l'ouvrage à leurs extrémités au moyen de dispositifs d'ancrage appropriés. Certains de ces dispositifs d'ancrage 11 peuvent éventuellement être disposés sur des bossages 12 prévus à l'intérieur de la forme en caisson 15 de l'élément. Les tronçons de gaine 10 débouchent sur la face arrière 6 et/ou sur la face avant 7 de l'élément. Il importe d'assurer la continuité et l'étanchéité de chaque gaine de précontrainte 10 au niveau des interfaces entre les éléments. Pour cela, on utilise, un système de raccordement dont des modes de réalisation sont décrits ci-après en référence aux figures 3 à 8. 20 [0021] Après mise en place d'un l'élément 1B avec un système de raccordement installé aux jonctions des tronçons de gaine 10A, 10B, un produit d'interface 16 qui sera généralement du béton, est coulé dans l'intervalle entre cet élément 1B et l'élément précédent 1A de la série. Cet intervalle a typiquement une épaisseur comprise entre 3 et 6 centimètres. L'étanchéité de 25 la gaine est importante pour éviter que des composants du béton d'interface 16 pénètrent dans la gaine 10 ce qui gênerait la mise en place ultérieure des câbles 15. [0022] Après prise du béton d'interface, on passe au montage de l'élément suivant. Si une (ou plusieurs) gaine de précontrainte 10 a son dernier tronçon 30 dans l'élément qui vient d'être posé, on peut procéder à l'enfilage, à l'ancrage et à la mise en tension d'un câble de précontrainte 15 dans cette gaine, après avoir éventuellement vérifié son étanchéité à l'aide d'un dispositif pneumatique. 2970724 -7- L'enfilage peut être effectué selon des techniques classiques. Après la mise en tension, un produit de remplissage, en général un coulis de ciment, est injecté dans la gaine 10 pour protéger le métal du câble 15 contre la corrosion. L'étanchéité de la gaine est importante pour éviter que le coulis injecté à l'état 5 fluide s'échappe aux interfaces entre les éléments. [0023] Les éléments successifs 1, 1A, 1B de la série sont préfabriqués en béton moulé. Dans la réalisation illustrée par la figure 3, la face arrière 7 de l'élément 1B vient se placer en regard de la face avant 6 de l'élément précédent 1A de la série. Au niveau de l'interface, les tronçons de gaine 10A, 0 10B noyés dans le béton des éléments 1A, 1B sont respectivement pourvus de deux embouts 20A, 20B également incorporés au béton de l'élément et par exemple réalisés en matière plastique rigide. Dans l'exemple représenté, un embout mâle 20A a son côté arrière relié au tronçon de gaine 10A incorporé à l'élément 1A déjà en place sur l'ouvrage, tandis qu'un embout femelle 20B a 15 son côté arrière relié au tronçon de gaine 10B du nouvel élément 1B du côté de sa face arrière 7. Les embouts 20A, 20B sont reliés aux tronçons de gaine 10A, 10B de manière étanche, et sont mis en place dans le moule servant à la fabrication des éléments 1A, 1 B. En général, les embouts 20A, 20B ne dépassent pas de la face d'extrémité 6, 7 de l'élément, pour des raisons de 20 commodité de moulage. Leur positionnement dans le moule peut s'effectuer à l'aide de plots positionnés aux endroits appropriés sur les faces intérieures des parois des moules. Après démoulage, les embouts 20A, 20B débouchent par leur côté avant sur les faces des éléments qui seront placées en regard l'une de l'autre lors du montage du tablier du pont. 25 [0024 Outre les embouts 20A, 20B, le système de raccordement illustré par la figure 3 comporte un manchon élastique de raccordement 21 réalisé en matériau élastomère. Pour favoriser l'élasticité de ce manchon 21 et sa déformabilité à la fois dans la direction axiale et transversalement à la direction X de la gaine au droit de l'interface entre les éléments, ce manchon peut avoir 30 une forme en soufflets, comme l'illustre la figure 3. [0025] Le manchon 21 est relié de manière étanche à l'embout mâle 20A du système de raccordement. Cette connexion est par exemple réalisée par 2970724 -8- clipsage ou encore par vissage du côté arrière du manchon 21 dans l'embout mâle 20A. Elle est effectuée après démoulage de l'élément 1A. Le côté avant du manchon de raccordement 21 coopère avec l'embout femelle 20B de l'élément situé en regard. Le dimensionnement du manchon 21 et des 5 embouts 20A, 20B est tel que le manchon 21 soit comprimé axialement lorsqu'on rapproche les deux éléments 1A, 1B lors du montage. [0026] L'embout femelle 20B présente une embouchure évasée 22 comme le montre les figures 3 et 4. Cet évasement 22 facilite l'introduction du manchon de raccordement 21 sans qu'il soit nécessaire de manipuler celui-ci 10 lorsque les éléments 1A, 1B sont rapprochés l'un de l'autre. [0027] L'élasticité du manchon 21 permet d'accepter des tolérances dans la précision de réalisation des éléments en béton 1A, 1B, lesquelles tolérances sont couramment de plusieurs centimètres. Il convient donc que le manchon 21 ait une capacité de compression longitudinale supérieure à 1 cm. 15 [0028] D'autre part, il est très difficile d'assurer avec une grande précision le positionnement des tronçons de gaine 10A, 10B parallèlement aux faces 6, 7 des éléments, ainsi que leur orientation par rapport à ces faces. La capacité du manchon 21 de se déformer transversalement au plan de jonction entre les éléments 1A, 1B permet en outre d'absorber ces imprécisions. Les 20 désalignements entre les embouts 20A, 20B des tronçons de gaine que le manchon 21 permet de reprendre sont supérieurs à 1 degré et peuvent même être d'une dizaine de degrés ou davantage. [0029] L'évasement de l'embouchure de l'embout femelle 20B peut être de forme tronconique, comme le montre la figure 4, avec un demi-angle au 25 sommet a suffisant pour faciliter l'approche du manchon élastique de raccordement 21. L'évasement 22 permet d'amener l'extrémité du manchon de raccordement 21 vers un logement 23 prévu au fond de l'embout femelle lors du rapprochement des deux éléments. L'extrémité avant du manchon 21 peut être mise en forme pour venir s'emboîter fermement dans le logement 23 30 afin d'assurer par clipsage une liaison étanche sous l'action de la force de rappel exercée du fait de l'élasticité du manchon comprimé. L'évasement 22 2970724 -9- peut également contribuer à déformer le manchon 21 si les deux tronçons de la gaine ne sont pas exactement alignés. Dans le cas d'un évasement tronconique 22 de longueur L, il convient que le cône ait une ouverture suffisante à sa base pour que le manchon 21 entre intégralement dans le cône 5 au cours du rapprochement des deux éléments 1A, 1B. L'évasement 22 doit alors compenser: - l'effet de l'inclinaison locale éventuelle (3 de la gaine par rapport au plan de jonction entre les éléments 1A, 1B (voir figure 5); - l'effet de l'imprécision de positionnement des deux emboutsl0A, 10B l'un 1 o par rapport à l'autre (décalage A parallèlement au plan de jonction); - le fait que le manchon 21 est déplié, c'est-à-dire non comprimé, d'une longueur D lors du rapprochement. [0030] Dans ces conditions, l'angle d'ouverture minimale a du cône vérifie : tana - tan[3+ +Dxtan~i Lxcos~3 L 15 [0031] Par ailleurs, l'ouverture du cône peut faciliter le glissement du manchon 21 vers le logement 23 malgré le frottement du manchon sur l'embout femelle 20B, quel que soit le défaut de positionnement mutuel des embouts. Si le frottement est défini par un cône de demi-angle au sommet y, une autre condition sur l'ouverture maximale de l'évasement tronconique 22 est : 20 a590°--cp [0032] La forme tronconique avec un cône de révolution pour l'évasement 22 présente l'avantage d'être simple à réaliser. Elle permet également d'éviter toute ambiguïté dans le sens de pose de l'embout femelle 20B dans le coffrage, et donc tout risque d'erreur. 25 [0033] Dans certains cas toutefois, l'ouverture du cône au niveau de la face d'extrémité 6, 7 de l'élément peut atteindre des dimensions relativement importantes, ce qui peut s'avérer problématique, notamment lorsque plusieurs gaines de précontrainte voisines les unes des autres doivent traverser (1) 2970724 -10- l'intervalle entre les deux éléments. En outre, si les gaines sont noyées dans une pièce en béton relativement étroite, telle qu'une âme de voussoir, la largeur du cône peut devenir importante par rapport à la largeur totale de la pièce et conduire à un affaiblissement structurel. 5 [0034] Dans la condition d'angle minimal (1), on observe que seul le terme relatif à la tolérance de positionnement des embouts l'un par rapport Lxcosp à l'autre est omnidirectionnel. Les deux autres termes relatifs à l'inclinaison du conduit et à l'extension du manchon n'interviennent que dans une direction connue a priori, à savoir la direction d'angle minimum entre le tronçon de gaine
10 10B et le plan de jonction. Cette direction d'angle minimum est celle où est indiqué l'angle p sur la figure 5. [0035] Dans ces conditions, il peut être judicieux de prévoir un évasement anisotrope de l'embout femelle, comme illustré sur les figures 6 et 7. Dans cette réalisation, le côté avant de l'embout femelle 30B a une moitié pourvue 15 d'un évasement tronconique de révolution (partie inférieure des figures 6 et 7), avec un demi-angle au somment a' de l'ordre de Arc tan L x cos Rmax / [3max est l'inclinaison maximale de la gaine par rapport au plan de jonction. L'autre moitié du côté avant de l'embout femelle 30B (partie supérieure des figures 6 et 7) a un évasement en forme de cône à base elliptique, le demi-20 angle au sommet a du cône sur le grand axe de l'ellipse vérifiant la condition (1), a étant alors de l'ordre de Arc tan/tan [3max + + D x tan ~max \ L x cos (3max L [0036] Pour le montage d'un tel embout femelle 30B sur son tronçon de gaine 10B dans le moule de l'élément en béton, on oriente l'embout de façon qu'il présente l'évasement maximum, c'est-à-dire le grand axe de la forme 25 elliptique, suivant la direction d'angle minimum entre le tronçon de gaine et le plan de jonction. [0037] Dans ces conditions, le comportement du système de raccordement pourra être optimal tout en limitant l'étendue de l'embout 30b sur la face de i A où l'élément 1B dans les directions autres que celle où c'est véritablement nécessaire. [0038] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits. En particulier, l'embout femelle n'est pas obligatoirement incorporé au nouvel élément qu'on est en train d'assembler : il peut aussi se trouver sur l'élément précédemment posé. Dans une autre réalisation, le manchon de raccordement 21 peut être en une seule pièce avec l'embout mâle relié au tronçon de gaine de l'un des éléments. [0039] Dans une autre réalisation encore, telle que celle illustrée par la figure 8, les embouts 40A, 40B incorporés aux deux éléments préfabriqués adjacents 1A, 1B sont constitués par des pièces identiques, ce qui permet de minimiser leur coût de production et d'éviter les confusions lors de la fabrication des éléments en béton. Dans cet exemple, chaque embout 40A, 40B a un logement taraudé 43 capable de recevoir de manière étanche le côté arrière fileté du manchon élastique de raccordement 41. Au-delà de ce logement 43, l'embout 40A, 40B se termine par un évasement tronconique 42 tel que décrit précédemment. Toujours dans l'exemple de la figure 8, le manchon élastique de raccordement 41 a un profil général en M formant un soufflet qui admet à la fois une compression longitudinale et un décalage transversal. La branche du M située sur le côté avant du manchon 41 vient s'appliquer, lors du rapprochement des éléments, contre l'embouchure évasée 42 de l'embout 40A incorporé à l'autre élément. L'étanchéité résulte de la zone de contact entre la partie avant du manchon et l'embouchure tronconique 42. Sur la figure 8, le manchon 41 est représenté au repos par des traits interrompus, et dans sa position comprimée en trait plein. On constate que la compression du manchon n'entraîne quasiment pas d'empiètement sur la section intérieure de la gaine où viendront s'enfiler les câbles de précontrainte.