FR3097322A1

FR3097322A1 - Dispositif de controle de mise en tension d’un cable de structure

Info

Publication number: FR3097322A1
Application number: FR1906189A
Authority: FR
Inventors: Bernard Basile
Original assignee: Soletanche Freyssinet SA
Current assignee: Soletanche Freyssinet SA
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2039-06-11
Also published as: FR3097322B1; WO2020249907A1

Abstract

Pour contrôler la mise en tension d’un câble de structure (12) par un vérin hydraulique (14) ayant une chambre de tension et des blocs d’ancrage du câble, le dispositif de contrôle (10) comprend un circuit d’alimentation (16) du vérin hydraulique (14), un compteur volumétrique (22) monté sur le circuit d’alimentation (16), un capteur de pression (24) monté sur le circuit d’alimentation (16), et un calculateur (26) relié au compteur volumétrique (22) et au capteur de pression (24) pour estimer l’allongement du câble de structure (12) et l’effort de traction régnant dans celui-ci. Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

DISPOSITIF DE CONTROLE DE MISE EN TENSION D’UN CABLE DE STRUCTURE

La présente invention concerne le domaine des câbles de structure, tels que par exemple ceux utilisés pour la précontrainte du béton. Elle se rapporte plus particulièrement à la mise en tension d’armatures d’un câble de structure par vérin et au contrôle du bon déroulement de la mise en tension des armatures. En particulier, l’invention se rapporte à un dispositif de contrôle de la mise en tension d’un câble de structure par un vérin hydraulique et au procédé de contrôle de la mise en tension associé.

Lors des opérations de mises en tension d’armatures de précontrainte, l’opérateur est invité à noter sur un formulaire papier, à certains paliers, au voisinage et en fin de tension par un vérin, la pression hydraulique qui y règne et une mesure du mouvement du piston de vérin ou bien d’une des armatures entrainées. Le but est de vérifier que l’objectif d’effort spécifié, appliqué de cette façon aux armatures est en accord avec leur allongement qui en résulte. D’une façon générale, la pression dans le vérin est fonction de l’effort appliqué à l’armature et le mouvement du piston de vérin, c’est-à-dire que le déplacement du piston détermine l’allongement de l’armature.

L’opérateur conduit donc la mise en tension en reportant sur papier, la pression, généralement lue sur un manomètre à aiguille sur la pompe alimentant la chambre de tension du vérin, et le mouvement, généralement par un mètre à ruban entre une partie fixe du vérin et son piston ou bien un index positionné sur une des armatures. Le constat final consiste à vérifier si oui ou non, l’allongement calculé de l’armature, par exemple d’un câble, est en rapport avec la pression dans le vérin, montrant ainsi assez directement que l’armature de précontrainte est correctement tendue.

Dans son déroulement pratique, un formulaire est donc préparé et remis à l’opérateur avant l’opération. Il contient entre autres l’identification du matériel utilisé, laquelle permet de définir les valeurs de certaines variables utiles aux différents calculs. Finalement, la prise en compte de toutes les variables permet de définir des consignes de paliers de pression auxquels l’allongement devra être calculé et pour les derniers paliers, vérifié par rapport à l’allongement spécifié. Des mesures complémentaires de mouvement lors du retour vérin s’ajoutent aux vérifications permettant de sanctionner (ou valider) l’opération.

On demande donc à l’opérateur d’effectuer des lectures sur un manomètre à aiguille et un mètre à ruban, de reporter ces mesures sur un support papier, d’effectuer quelques calculs et de vérifier si la valeur obtenue est bien à l’intérieur d’une fourchette de limites acceptables. Les risques associés résultent donc des incertitudes et erreurs de lecture, des erreurs de report et de calculs, et s’ajoutent aux inconvénients liés aux conditions d’environnement.

Dans quelques cas d’application spécifique néanmoins, la pression est mesurée par un transmetteur de pression possédant par exemple un affichage digital et le mouvement est mesuré par un capteur de déplacement fixé par exemple sur le vérin, une tige ou un câble étant indexé sur le piston ou une des armatures, ou bien encore le capteur est de type ultra sonore et mesure la distance à une cible solidaire du piston ou de l’armature. Dans ce cas, un système d’acquisition et de traitement des mesures peut libérer l’opérateur des tâches de lecture des mesures, des reports sur le formulaire, voire proposer une aide à la conduite de l’opération.

Une difficulté de mise en œuvre et de fiabilité d’un tel système est liée au positionnement et au fonctionnement pendant la mise en tension du capteur de déplacement : une partie doit être solidement liée au corps du vérin solidaire de la partie fixe de la structure, tandis que sa partie mobile, tige, câble, cible, doit être solidaire du piston ou de l’armature, qui représente le mouvement du câble à partir duquel on calcule l’allongement de l’armature. La diversité des vérins utilisés dans les opérations de mise en tension, taille, course, rotation du piston pendant la mise en tension (due à l’hélice des armatures lorsqu’il s’agit de torons) et le positionnement du piston (non visible lorsque rentré), oblige d’autre part à concevoir dans chaque cas un système spécifique de fixation au vérin et au piston/armature, ce qui limite une utilisation étendue d’un tel moyen de mesure.

L’invention vient améliorer la situation en permettant de réaliser les mesures conjointes de pression et de déplacement de n’importe quel vérin hydraulique pendant les mises en tension sans installation de capteur de déplacement sur le vérin, et de libérer l’opérateur des tâches de lecture et de report sur un formulaire et de calculs intermédiaires, lui permettant de conduire son opération avec une vision permanente de l’écart final à l’objectif.

Il est proposé un dispositif de contrôle de la mise en tension d’un câble de structure par un vérin hydraulique ayant une chambre de tension. Le dispositif de contrôle comprend un circuit d’alimentation du vérin hydraulique, un compteur volumétrique monté sur le circuit d’alimentation, un capteur de pression monté sur le circuit d’alimentation, et un calculateur relié au compteur volumétrique et au capteur de pression pour estimer l’allongement du câble de structure et l’effort de traction régnant dans le câble de structure.

Dans une réalisation du dispositif, le compteur volumétrique et le capteur de pression sont disposés en série sur le circuit d’alimentation.

Dans une réalisation du dispositif, le circuit d’alimentation présente en outre un flexible agencé entre la chambre de tension et le capteur de pression.

Il est aussi proposé un procédé de contrôle de la mise en tension d’un câble de structure par un vérin hydraulique ayant une chambre de tension. Le procédé comprend : mesurer le volume d’huile dans la chambre de tension par un compteur volumétrique monté sur le circuit d’alimentation; mesurer la pression présente dans la chambre de tension par un capteur de pression monté sur le circuit d’alimentation; et corriger le volume d’huile en fonction de la pression présente dans la chambre de tension mesuré par le capteur de pression.

Le procédé peut comprendre en outre : mesurer la température de l’huile dans la chambre de tension ; et corriger le volume d’huile en fonction de la température mesurée. La température de l’huile dans la chambre de tension peut notamment être mesurée par le capteur de pression lui-même.

Dans une réalisation où le circuit d’alimentation présente en outre un flexible entre la chambre de tension et le capteur de pression, et où le volume du flexible varie sous l’effet d’une pression appliquée dans le flexible, le procédé peut en outre comprendre : soustraire du volume d’huile mesuré une variation du volume du flexible.

Dans une réalisation du procédé où le vérin hydraulique comprend en outre un piston, on corrige le volume d’huile mesuré dans la chambre de tension en fonction de la position du piston dans le vérin hydraulique.

Dans une réalisation du procédé, on corrige le volume d’huile mesuré dans la chambre de tension en fonction de la température de l’huile mesurée dans la chambre de tension, de la variation du volume du flexible et de la position du piston dans la chambre de pression.

Dans une réalisation du procédé, on détermine la valeur de l’allongement de l’armature de précontrainte et/ou la valeur de l’effort appliqué sur l’armature de précontrainte en fonction du volume d’huile obtenu par correction du volume d’huile mesuré par le compteur volumétrique et on transmet la valeur de l’allongement de l’armature de précontrainte et/ou la valeur de l’effort en temps réel à un dispositif portable autonome.

D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :

Fig. 1

montre un exemple de dispositif selon un mode de réalisation.

Fig. 2

montre un vérin hydraulique selon un mode de réalisation.

Fig. 3

montre le vérin hydraulique de la figure 2 à une position intermédiaire de sa course selon un mode de réalisation.

Fig. 4

montre encore le même vérin hydraulique à une autre position de sa course selon un mode de réalisation.

Fig. 5

illustre la variation de la section de la chambre de tension du vérin hydraulique sous l’effet de la pression.

Fig. 6

illustre la variation relative de la section de la chambre de tension du vérin hydraulique sous l’effet de la pression.

Fig. 7

montre une comparaison de valeurs obtenues selon le procédé et sans le procédé de l’invention.

Fig. 8

montre un exemple de déplacement de vérin en fonction de la pression appliquée.

Fig. 9

montre un autre exemple de déplacement de vérin obtenue en fonction de la pression appliquée.

La figure 1 illustre un dispositif 10 de contrôle de la mise en tension d’un câble de structure 12 constitué, par exemple, par un faisceau d’armatures de précontrainte sensiblement parallèles. Le câble 12 comprend une première extrémité 12A et une deuxième extrémité 12B. Le câble 12 est maintenu à l’ouvrage à contraindre par un bloc d’ancrage 13A placé à sa première extrémité 12A et un bloc d’ancrage 13B à sa deuxième extrémité 12B. Un vérin hydraulique 14 s’appuyant sur le bloc d’ancrage 13B reçoit (prend en charge) la deuxième extrémité 12B pour la mise en tension du câble 12.

Le vérin hydraulique 14 est illustré plus en détail à la figure 2, à la figure 3 et à la figure 4. Le vérin 14 comprend un espace interne 15 laissant passer le câble 12 et un corps 17. En d’autres termes, le vérin 14 est traversé par le câble 12. Le corps 17 du vérin 14 est de forme générale cylindrique.

Le vérin 14 comprend, entre l’espace interne 15 et le corps 17, une chambre de tension 18, une chambre de retour 19 et un piston 20. La chambre de tension 18 est située en avant du vérin 14, c’est-à-dire entre le piston 20 et la première extrémité 12A du câble 12. Comme ceci sera détaillé plus loin, la section de la chambre de tension 18 peut varier sous l’effet de la pression à laquelle la chambre de tension 18 est soumise. La chambre de retour 19 est située en arrière du vérin 14, c’est-à-dire entre la deuxième extrémité 12B du câble 12 et le piston 20. Le piston 20 peut se déplacer longitudinalement dans le vérin 14. La distance maximale parcourue par le piston 20 lors de son déplacement longitudinal dans le vérin 14 est la course C_max – C₀. Le piston 20 peut ainsi se déplacer entre une première position extrême indiquée par la distance minimum C₀ sur la figure 2 et une deuxième position extrême indiquée par la distance maximum C_maxsur la figure 4. Plus précisément, lorsque le câble 12 n’est pas en tension et que la pression de l’huile dans la chambre de tension 18 est supérieure à la pression de l’huile dans la chambre de retour 19, le déplacement C du piston 20 tend vers la distance maximum C_max(le piston 20 s’éloigne de la première extrémité 12A du câble 12). Inversement, lorsque le câble 12 n’est pas en tension et que la pression de l’huile dans la chambre de tension 18 est inférieure à la pression de l’huile dans la chambre de retour 19, le piston 20 se déplace de sorte à obtenir un déplacement qui tend vers la distance minimum C₀(le piston 20 se rapproche de la première extrémité 12A du câble 12).

Comme illustré à la figure 1, le dispositif 10 comprend un circuit d’alimentation 16, un compteur volumétrique 22, un capteur de pression 24 et un calculateur 26.

Le circuit d’alimentation 16 alimente en huile les chambres de tension 18 et de retour 19 du vérin 20. L’alimentation se fait via une pompe hydraulique 28. Le capteur de pression 24 et le compteur volumétrique 22 sont montés sur le circuit d’alimentation 16. Par exemple, le compteur volumétrique 22 et le capteur de pression 24 sont disposés en série sur le circuit d’alimentation 16, et par exemple, le capteur de pression 24 est agencé entre le compteur volumétrique 22 et la chambre de tension 18. Selon cette configuration, le circuit d’alimentation 16 comprend en outre, entre la chambre de tension 18 et le capteur de pression 24, un flexible 30.

Le flexible 30, selon la pression à laquelle il est soumis, peut se dilater, ce qui fait varier le volume interne du flexible 30. Le flexible 30 présente un coefficient d’expansion C_ereliant la variation de son volume à la variation de sa pression.

Le compteur volumétrique 22 mesure quel que soit l’état de pression et de température du fluide hydraulique, le volume qui le traverse. Par exemple, le compteur volumétrique 22 délivre une impulsion positive ou négative chaque fois qu’il est traversé par un volume unitaire d’huile de 4 cm³. La somme des volumes unitaires passant par le compteur volumétrique 22 correspond donc au volume d’huile ajouté dans la chambre de tension 18.

Le capteur de pression 24 est monté sur le circuit d’alimentation 16 du vérin hydraulique 14. Le capteur de pression 24 mesure la pression dans la chambre de tension 18. Le capteur de pression 24 peut en outre être agencé pour produire une mesure de la température de l’huile présente dans la chambre de tension 18 ce qui permet de corriger directement dans les calculs les effets de la température de l’huile. En variante, la température de l’huile peut être mesurée par un capteur distinct du capteur de pression 24, voire placé en dehors de celui-ci.

Le calculateur 26 permet d’estimer l’allongement du câble de structure 12 et l’effort en traction subi par le câble de structure 12. Le calculateur 26 est lié au capteur de pression 24 et au compteur volumétrique 22. Le calculateur 26 collecte les données obtenues par le capteur de pression 24 et/ou le compteur volumétrique 22 et détermine notamment la position du piston 20 relativement au corps 17 du vérin 14, le déplacement C du vérin 14, l’effort déployé par le vérin 14, la valeur relative à l’allongement du câble 12 ainsi que l’effort en traction subi par le câble 12.

Le dispositif 10 permet ainsi de mesurer instantanément et de façon concomitante la pression P et le déplacement C du vérin 14. Les valeurs de la pression P et du déplacement C peuvent être immédiatement mises à disposition de l’opérateur, par exemple sur un appareil portable. L’opérateur peut ainsi comparer les valeurs obtenues par rapport à un objectif à atteindre.

Le déplacement C_idu vérin 14 à un instant donné peut être estimé d’une part par le calcul du volume d’huile V_iprésent dans la chambre de tension 18 et par le calcul de la section S_ila chambre de tension 18 à un instant donné selon la formule Math. 1 suivante :

Comme évoqué plus haut, la section S_ide la chambre de tension 18 varie. Ce phénomène est illustré sur la figure 5 de façon schématique et sur la figure 6 par un exemple. Plus précisément, la section de la chambre de tension 18 peut augmenter par exemple jusqu’à 3% entre une valeur initiale S₀et une valeur pour une pression donnée S_p. Cette augmentation de section est due par exemple à la pression P qui règne dans la chambre de tension 18. D’autre part, en plus de la pression, d’autres facteurs peuvent influencer la variation de section de la chambre de tension 18. Il peut s’agir par exemple de la raideur en gonflement de la partie de la chambre 18 qui est soumise à la pression. Il peut également s’agir de la position du piston 20 dans le vérin 14. La figure 5 illustre la variation de la section de la chambre de tension 18 sous l’effet de la pression, en fonction de la position du piston 20 dans le vérin 14. Sur cette figure, on peut voir que l’inertie en déformation est variable selon la position du piston 20. En effet, en début de déplacement C₁, le diamètre de la chambre de tension 18 augmente jusqu’à atteindre un palier représentant une valeur maximum. Puis, en position de déplacement intermédiaire C₂, le diamètre reste constant bien que de valeur supérieure à la valeur initiale. Enfin, en fin de déplacement C₃, le diamètre diminue jusqu’à revenir à la valeur initiale lorsque le vérin 20 atteint sa distance maximum C_max. La figure 6 illustre la variation de la section de la chambre de tension 18, selon la formule générale Math.2 écrite ci-dessous, où la valeur 50 est en millimètre et représente la valeur du déplacement C où l’on observe une modification puis une stabilisation de la raideur en gonflement, et 2% est la valeur stabilisée du gonflement après ce déplacement pour une pression de 700 bars. Dans cet exemple, le vérin 14 présente une course utile de 260 mm.

Par détermination de la variation de la section de la chambre de tension 18, on en déduit aisément la valeur de la section S_ide la chambre de tension 18 à un instant donné au cours du déplacement du piston 20.

Le volume d’huile V_ise calcule selon la formule Math. 3 ci-dessous dans laquelle V_i-1est le volume d’huile calculé au moment précédent, β est le coefficient de dilatation thermique de l’huile, T_ireprésente la température de l’huile à un moment donné et T_i-1est la température de l’huile au moment précédent, P_ireprésente la pression dans la chambre de tension 18 à un moment donné et P_i-1est la pression dans la chambre de tension 18 au moment précédent, E_best le module de compressibilité de l’huile hydraulique, v_iest le volume d’huile ajouté ou soustrait au moment donné.

Les valeurs de pression et de température peuvent être obtenues grâce au capteur de pression 24. C’est le positionnement du capteur de pression 24 sur le même circuit hydraulique 16 que le compteur volumétrique 22 qui permet ainsi de connaître à chaque moment de comptage d’un nouveau volume unitaire, comment et de quelle valeur le volume déjà comptabilisé dans la chambre de tension 18 a pu être modifié, au moment de l’introduction ou retrait du nouveau volume mesuré.

La température de l’huile est mesurée à chaque nouveau volume unitaire car celle-ci peut varier sous l’effet du laminage dans la pompe hydraulique 28 et dans les éléments du circuit d’alimentation 16. Par exemple, le volume de la chambre de tension 18 de 11,825 litres est rempli de ce même volume d’huile à 20°C mais ne nécessite plus que 11,503 litres à 20°C si l’huile est ensuite portée à 60°C. De ce fait, la dilatation thermique de l’huile introduit une source d’erreur qui peut être prise en compte dans le calcul du volume d’huile présent dans la chambre de tension 18.

Par ailleurs, comme évoqué plus haut, le volume Vt_idu flexible 30, selon la pression à laquelle il est soumis, peut varier en fonction de sa raideur. Plus précisément, la variation du volume intérieur ∆Vt_idu flexible 30 sous l’effet de la pression peut être calculée selon la formule Math. 4 suivante, où V₀est le volume du flexible 30 à pression nulle, P_iest la pression au moment donné, P_i-1est la pression au moment précédent, C_eest le coefficient d’expansion du flexible 30, variable selon une pression spécifiée P_s.

Ce coefficient peut par exemple être obtenu facilement par une mesure du volume supplémentaire introduit par la pompe tandis que l’extrémité du flexible est bouchée permettant ainsi d’obtenir la relation entre la pression croissante et le volume supplémentaire corrigé de l’effet de la pression connu par ailleurs.

La variation du volume intérieur ∆Vt_idu flexible 30 ne participe pas au remplissage de la chambre de tension 18, et donc au déplacement du vérin 14. Cette variation peut donc être soustraite au volume d’huile V_icalculé selon la formule Math. 3. Le volume d’huile dans la chambre de tension 18 se calcule finalement selon la formule Math. 5 suivante, où V_ciest le volume d’huile corrigé à un moment donné au cours du déplacement du vérin 14 :

Le procédé de contrôle de la mise en tension du câble de structure 12 par le vérin hydraulique 14 est à présent décrit. Le principal avantage que confère le procédé concerne le calcul de l’allongement de l’armature à partir de la mesure réalisée par le compteur volumétrique. En effet, cette mesure est faite directement sur le circuit hydraulique d’alimentation 16 de la chambre de tension 18. Il n’y a donc aucun composant de mesure du déplacement sur le vérin 14 lui-même ou sur l’armature, ce qui réduit totalement les risques liés à l’environnement et aux opérations de manipulation.

Comme d’autre part, le compteur volumétrique 22 est associé à un capteur de pression 22 juxtaposé sur le même circuit d’alimentation 16, la mise en place de cet ensemble se fait extrêmement facilement par raccords hydraulique standard. L’ensemble peut prendre ainsi l’apparence d’une boite « noire », comprenant une entrée et une sortie hydraulique, en réalité chacune tantôt entrée tantôt sortie selon le sens du flux d’huile, et contenant sans autre apparence, un moyen d’alimentation des composants de numérisation et de transmission des signaux des capteurs.

En outre, les mesures réalisées par l’ensemble de ces capteurs peuvent être transmises et disponibles en temps réel sur un moyen de visualisation et de calcul associé.

Le procédé consiste à :
a) mesurer le volume d’huile V_idans la chambre de tension 18 par le compteur volumétrique 22 ;
b) mesurer la pression P_iprésente dans la chambre de tension 18 par le capteur de pression 24 ;
c) mesurer la température de l’huile T_idans la chambre de tension 18 ; et
d) corriger le volume d’huile V_ien fonction de la pression P_iet de la température T_iselon la formule Math. 3 développée plus haut, afin d’obtenir le volume d’huile corrigé à un moment donné V_ci.

Les actions a), b) et c) sont effectuée de façon concomitante, au même moment i. Par ailleurs, l’action de correction d) peut nécessiter en outre de soustraire du volume d’huile V_ila variation du volume intérieur ∆Vt_idu flexible 30 selon la formule Math. 5.

Une fois le volume d’huile corrigé à un moment donné V_ciobtenu, on détermine la valeur de l’allongement de l’armature de précontrainte et/ou la valeur de l’effort appliqué sur l’armature de précontrainte. Ces valeurs peuvent ensuite être par exemple transmises à un dispositif portable autonome.

La figure 7 illustre une comparaison des valeurs de déplacement du vérin et de l’effort du vérin obtenues par le procédé de la présente invention (courbe A) et par une méthode de l’art antérieur (courbe B). Dans cet exemple, on considère un câble de précontrainte 12 constitué de 21 torons de section unitaire 150 mm² et de longueur 32,6 mètres. Le câble 12 est tendu à la valeur optimum qui correspond à un effort unitaire de 230 kN par toron. Le câble est droit, en considérant le module d’Young à 200000 MPa, cet effort conduit à un allongement des torons de 250 mm. Dans les consignes générales de mises en tension, il est demandé à l’opérateur de vérifier qu’à l’effort spécifié, correspondant au nombre de torons multiplié par l’effort unitaire de chaque toron, c’est-à-dire 4830 kN, l’allongement mesuré se situe dans une tolérance de 5% autour de cette valeur de 250 mm. Le vérin 14 présente une section de chambre de tension 18 de 692 cm² et une course utile de 260 mm. En outre, le compteur volumétrique 22 utilisé compte un tous les 4 cm³. Par ailleurs, le flexible 30 est long de 10 mètres, son diamètre intérieur est de 10 mm et son gonflement à 700 bar est de 2% en volume.

Sur cette figure 7, on observe que l’écart en fin de déplacement du vérin 14 entre les valeurs mesurées par les deux méthodes atteint 5,66 mm. Le procédé permet ainsi de réduire l’erreur de calcul des valeurs de 2,26% dans cet exemple.

Nous allons à présent décrire un exemple d’utilisation du procédé de contrôle de la mise en tension d’un câble de structure 12. La figure 8 illustre les phases successives d’une mise en tension de l’armature par le vérin 14 en considérant la courbe présentant le déplacement du vérin 14 en fonction de la pression dans la chambre de tension 18.

Le début de l’opération se fait piston complétement rentré soit une distance de déplacement nulle. Dans un premier temps, on considère que l’armature est simplement installée en position et donc non contrainte.

Lorsque la chambre de tension 18 est alimentée en huile par la pompe hydraulique 28, le piston du vérin se met en mouvement et entraine avec lui le dispositif de prise en charge de l’armature, dénommé « mors outil » pour un toron par exemple ou écrou de réaction pour une barre. Selon la disposition de l’armature et sa trajectoire dans le béton, il est possible comme illustré par la phase (1) que le déplacement initial du piston 20 ne provoque pas d’augmentation d’effort dans l’armature, et donc que la pression n’augmente pas ou très peu. Ceci est par exemple le cas quand on rattrape le « mou » d’un câble, ou si des jeux de montage existent dans la chaine de transmission de mouvement entre le piston 20 et ses équipements d’entrainement de l’armature.

Ensuite, en phase (2), le déplacement du piston 20 provoque une augmentation de la pression ce qui montre que l’armature commence à être tendue. Dans cette phase (2), contrairement à la phase (1), le déplacement du vérin provoque bien un allongement de l’armature. Dans cette phase (2), il est courant de noter pour les câbles constitués de torons, des irrégularités de pente qui correspondent à des mobilisations successives de frottement entre le câble et son conduit qui une fois vaincus mobilise un nouveau frottement plus loin en s’éloignant du vérin ; il en va de même pour une déviation du câble. La pente se réduit car la longueur tendue augmente, jusqu’à devenir constante montrant alors que la totalité du câble est en train d’être allongée.

Dans la phase (3), la relation entre l’allongement du câble et donc le déplacement du vérin corrigé et l’effort en traction dans l’armature, donc la pression mesurée, est linéaire et montre le caractère purement élastique linéaire du matériau de l’armature. Par ailleurs, cette phase (3) est directement atteinte si l’armature est une barre, droite et sans frottement dans son conduit. Dans cette phase (3), tout le déplacement du vérin est utile à l’allongement du câble.

Ensuite, lorsque le vérin atteint la distance de déplacement maximum C_max, la mise en tension est interrompue par la limitation du déplacement du vérin 14, représenté par la phase (4). Le piston 20 est rentré pour permettre le transfert de l’effort sur l’ancrage permanent 13B à l’endroit du nez de vérin 14. Dans ce cas une grande partie de l’allongement du câble 12 sera conservée. La partie perdue correspond aux comportements montrés dans les parties (5) et (6) de la courbe de la figure 8. Dans le cas d’un câble constitué de toron, elle est appelée « rentrée de mors brute » et se compose d’une part du raccourcissement de la surlongueur et d’autre part de la pénétration du moyen de blocage permanent dans son ancrage. Ces deux phénomènes agissent ensemble.

Dans la phase (7) qui suit, le piston 20 rentre. Il n’y a alors plus de pression car l’effort a été transféré au moyen de blocage permanent de l’armature, par exemple au bloc d’ancrage 13B.

Quand le premier déplacement du vérin n’a pas été suffisant pour atteindre l’effort spécifié, un nouveau déplacement doit être effectué. On parle de « reprise ». Il faut noter que lorsqu’une reprise est nécessaire, il est spécifié que le dernier déplacement du vérin doit être au maximum de la capacité du vérin.

En outre, si, par exemple, on dispose d’un vérin de capacité de course 250 mm et qu’un allongement de 600 mm est attendu, l’opérateur pourra prendre une marge de 50 mm sur le dernier déplacement du vérin et décider initialement d’effectuer un premier déplacement de 150 mm, un second de 250 mm et un troisième de valeur théorique 200 mm.

Comme expliqué ci-avant, en phase (3) de la courbe, la linéarité est avérée et le calcul de l’allongement réel du câble peut être évalué et mis en regard de l’effort. Il est donc possible d’extrapoler positivement cette tendance pour estimer l’allongement qui sera observé quand l’effort spécifié sera atteint. Il est donc possible de signaler à l’opérateur, le moment opportun pour déclencher le retour du piston pour la reprise à venir.

On retient un autre avantage de cette capacité offerte par le système : puisqu’une estimation actualisée de l’allongement probable à l’effort spécifié est réalisée en permanence, il est parfaitement possible d’informer l’opérateur de la probabilité d’atteindre l’objectif spécifié, sous forme par exemple d’un écart à la cible, pour qu’il puisse, par son analyse par ailleurs, décider de la conduite à tenir si l’allongement prévu est trop faible ou bien trop fort pour l’effort à atteindre.

La figure 9 illustre la mise en tension dans le cas d’une reprise (course B). Pour déterminer l’allongement de l’armature, soit le calcul est poursuivi une fois que l’effort maximum au cours du premier déplacement (course A) est à nouveau atteint, soit un nouveau calcul par extrapolation négative permet de définir la valeur de l’allongement en cours. Ici, grâce au procédé de contrôle, les mesures permanentes et leurs exploitations continues permettent de ne pas suspendre l’opération de tension pour effectuer des relevés comme cela est actuellement pratiqué.

Les modes de réalisation et variantes décrits ci-avant sont donnés à titre d'exemple pour illustrer la présente invention et ne sont pas destinés à restreindre la portée de l'invention.

Claims

Dispositif de contrôle (10) de la mise en tension d’un câble de structure (12) par un vérin hydraulique (14) ayant une chambre de tension (18), le dispositif de contrôle (10) comprenant :
un circuit d’alimentation (16) du vérin hydraulique (14),
un compteur volumétrique (22) monté sur le circuit d’alimentation (16) ;
un capteur de pression (24) monté sur le circuit d’alimentation (16); et
un calculateur (26) relié au compteur volumétrique (22) et au capteur de pression (24) pour estimer l’allongement du câble de structure (12) et l’effort de traction régnant dans le câble de structure (12).
Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel le compteur volumétrique (22) et le capteur de pression (24) sont disposés en série sur le circuit d’alimentation (16).
Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le circuit d’alimentation (16) présente en outre un flexible (30) agencé entre la chambre de tension (18) et le capteur de pression (24).
Procédé de contrôle de la mise en tension d’un câble de structure (12) par un vérin hydraulique (14) ayant une chambre de tension (18), le procédé comprenant :
mesurer le volume d’huile (Vi) dans la chambre de tension (18) par un compteur volumétrique (22) monté sur le circuit d’alimentation (16);
mesurer la pression (Pi) présente dans la chambre de tension (18) par un capteur de pression (24) monté sur le circuit d’alimentation (16); et
corriger le volume d’huile (Vi) en fonction de la pression (Pi) présente dans la chambre de tension (18) mesuré par le capteur de pression (24).
Procédé de contrôle selon la revendication 4, comprenant en outre :
mesurer la température (Ti) de l’huile dans la chambre de tension (18) ; et
corriger le volume d’huile (Vi) en fonction de la température (Ti) mesurée.
Procédé de contrôle selon la revendication 5, dans lequel la température (Ti) de l’huile dans la chambre de tension (18) est mesurée par le capteur de pression (24).
Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, le circuit d’alimentation présentant en outre un flexible (30) entre la chambre de tension (18) et le capteur de pression (24), le volume (Vti) du flexible variant sous l’effet d’une pression appliquée dans le flexible, le procédé comprenant en outre :
soustraire du volume d’huile mesuré (Vi) une variation du volume du flexible (∆Vti).
Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, le vérin hydraulique (14) comprenant en outre un piston (20), dans lequel le volume d’huile mesuré dans la chambre de tension est corrigé en fonction de la position du piston dans le vérin hydraulique.
Procédé de contrôle selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le volume d’huile (Vi) mesuré dans la chambre de tension (18) est corrigé en fonction de la température (Ti) de l’huile mesurée dans la chambre de tension (18), de la variation du volume du flexible (∆Vti) et de la position du piston dans la chambre de pression.
Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, dans lequel on détermine la valeur de l’allongement de l’armature de précontrainte et/ou la valeur de l’effort appliqué sur l’armature de précontrainte en fonction du volume d’huile obtenu par correction du volume d’huile (Vi) mesuré par le compteur volumétrique (22) et on transmet la valeur de l’allongement de l’armature de précontrainte et/ou la valeur de l’effort en temps réel à un dispositif portable autonome.