WO2000023654A1 - Deviateur pour cable de hauban - Google Patents

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WO2000023654A1
WO2000023654A1 PCT/FR1999/002496 FR9902496W WO0023654A1 WO 2000023654 A1 WO2000023654 A1 WO 2000023654A1 FR 9902496 W FR9902496 W FR 9902496W WO 0023654 A1 WO0023654 A1 WO 0023654A1
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WO
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coφs
cable
deflector
strands
deflector according
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Application number
PCT/FR1999/002496
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Inventor
Louis Demilecamps
Cyrille Fargier
Etienne Rousselet
Original Assignee
Dumez-Gtm
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Priority to EP99947576A priority patent/EP1121492B1/fr
Priority to CA002346558A priority patent/CA2346558A1/fr
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/14—Towers; Anchors ; Connection of cables to bridge parts; Saddle supports
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices

Definitions

  • the present invention relates to a diverter for cable stays with n separate strands, of the type comprising at least one body which has two opposite faces at least approximately perpendicular to a longitudinal axis of the body, and which is pierced with n holes passing through the body. one face to the other thereof and arranged in a mesh network, each hole having an inside diameter corresponding to the outside diameter of a strand of the cable.
  • the strands of the cable are usually arranged in the form of a mesh network, for example, a triangular mesh network.
  • the mesh In the current part of the stay cable, that is to say in the part of the cable extending between two anchors located at the ends of the cable, the mesh should be as small and compact as possible so as to minimize the resistance of the cable in the wind and to reduce the cost of this current part, in particular the cost of the cable sheath and of the material injected into this sheath for the protection of the cable.
  • the strands must be separated from each other so that one can juxtapose the clamping jaws or sleeves which are used to individually attach the strands to the anchor head.
  • a deflector is therefore usually provided which makes it possible to pass the strands from the wide mesh of the anchor head to the compact mesh of the current part of the stay cable.
  • the strands must not undergo sudden angular deviation and must not touch each other in order to improve the fatigue behavior of the anchor. More generally, it is sought to limit as much as possible, or even eliminate, the strand-metal contacts because, in service, such contacts are liable to cause wear by small movements, what those skilled in the art call. "fretting corrosion".
  • a common technique therefore consists in subjecting each strand to a small angular deviation, which is generally less than 2 ° and usually about 1 °. by placing a deflector at a distance from the anchor head such that the deflection of the most deflected strands, i.e. those located at the periphery of the cable, is less than the angle indicated above .
  • the deflector is usually constituted by a device of the collar type, which clamps the sheathed strands together. The strands then touch by their individual sheath.
  • the deflector is usually constituted by a plastic disc, which is pierced with as many holes as there are strands, each strand passing through a respective hole in the disc and each hole having an axis parallel to the longitudinal axis of the stay cable.
  • the distance between the deflector and the anchor head can reach 3.4 m in the case of a cable composed of 61 strands of the type " T15S commonly used for cables of guy ropes, and about 2.6 m in the case of a cable made up of 37 strands.
  • the coaxiality between the anchor head and the deflector must be guaranteed under penalty of introducing an additional angular deviation. Consequently, the deflector must be maintained by a rigid connection (possibly semi-rigid), which can be constituted for example, by a formwork tube in a pylon or by a tube embedded in a screed. This connection supports significant efforts to " the ultimate limit state ", which requires, in certain anchoring configurations, embedding of the connecting tube that is all the more complex as the deflector is placed far from the anchoring head.
  • One way to reduce this distance may be to reduce the distance between the adjacent strands in the anchor head, as is done in some anchoring methods in order to reduce the dimensions of the anchor head itself.
  • reducing the distance between the strands adjacent in other words the reduction in the size of the mesh of the mesh network formed by the strands in the anchoring head, is necessarily limited, on the one hand because of the presence of the clamping jaws or of the spun sleeves which serve to individually fix the strands on the anchor head and which must be able to be juxtaposed on the latter, and on the other hand because too close holes in the anchor head would weaken the latter and consequently adversely affect its mechanical strength. It therefore follows that this known solution allows only a limited reduction in the distance between the deflector and the anchoring head.
  • Cable anchoring systems are also known, in which each of the individual strands of the cable is made to follow a curved path either in a sort of deflector placed immediately before the anchoring head (s) (US - 4,473,915 and FR - 1.328.971), either in the structure of the concrete structure (US-4.442.646, figure 4), or even in the anchor head itself (US-4.442.646, figure 6, US - 4,484,425).
  • the said strands pass individually through curved guide tubes which are embedded in a concrete matrix. or in a cement grout.
  • the guide tubes have an inside diameter substantially larger than the outside diameter of the individual strands.
  • An epoxy resin, a mortar or a cement grout is injected so as to fill the empty spaces between each strand and the internal wall of the guide tube which surrounds it.
  • the minimum mesh size is the sum: . the inside diameter of the strand guide tubes,
  • the inside diameter of the guide tubes must be of the order of 22 mm to allow good injection of the residual space between the strand and the tube with a cement grout.
  • the thickness of the wall of the guide tubes depends of course on the nature of the material of which they are made and on their type; we can consider that this thickness is between 2 and 3 mm.
  • the overall cross section of the bundle of parallel strands forming the cable has a relatively diameter large, requiring the use of a cable protection sheath having itself a relatively large diameter adapted to that of the cable.
  • This leads to a relatively expensive sheathed cable because of the relatively large diameter sheath and because of the greater quantity of material which must be injected therein for the protection of the cable.
  • the cable in the case where the cable is a guy cable, it has a relatively high wind resistance because of the relatively large diameter of its sheath.
  • an epoxy resin, a mortar or a cement grout is injected into the guide tubes, the strands can no longer be extracted from said tubes after setting of the injected material. As a result, it is not possible to replace a strand by strand if necessary, and the cable must then be replaced in its entirety as well as at least part of its anchoring systems.
  • the present invention therefore aims to provide a deflector making it possible to obtain both a substantial reduction in the total length of the deflection and anchoring area of the strands of a stay cable, a mesh size as small as possible for the mesh network formed by the strands in the current part of the cable, and the possibility of replacing one or more strands of the cable, strand by strand, and while avoiding subjecting said strands to unacceptable localized angular deviations.
  • the invention provides a diverter for guy cable with n separate strands, comprising at least one body which has two opposite faces at least approximately perpendicular to a longitudinal axis of the body and which comprises n channels passing through the body of a facing each other and arranged in a mesh network, and in which each channel has an internal diameter chosen so as to define in service a radial clearance just sufficient for a strand of the cable to pass freely in the channel , the mesh network formed by the channels has, on a first of the two opposite faces of the body, a first dimension of mesh and on the second face of the body a second dimension of mesh larger than the first mesh size, and in which with the exception of a central channel located on the longitudinal axis of the body, each channel extends between the first and second faces of the body along a curved path, characterized in that the channels which are located at the periphery of the mesh network and which have.
  • the curved path having the smallest radius of curvature have at any point in their path a curvature at most equal to a predefined maximum curvature, and in that the body is made of a material capable of being form with thicknesses less than 2 mm and having a compressive strength greater than 20 MPa and a tensile strength greater than 10 MPa.
  • each channel of the deflector has a predefined curvature, constant or not constant, which is compatible with the mechanical resistance of the strand and its resistance to fatigue, and which makes it possible to pass the strands from the first dimension of mesh to the second dimension of mesh, respectively at the level of the first and second faces of the body of the deflector, over a length of deflection which, as will be seen later, is much less than that which is necessary with the conventional deflectors placed at a distance from the head anchor.
  • R of the deflector channels which are located at the periphery of the mesh network have a higher value or equal to 1 m, preferably greater than or equal to 2 m and less than or equal to 5 m, preferably less than or equal to 4 m, for example, the value (min. of R) is equal to 2.5 m.
  • said first dimension of mesh (mi) has a value which satisfies the relationship:
  • ⁇ is the value of the internal diameter of the channels which itself satisfies the relation: ⁇ + 0.4 mm ⁇ ⁇ + 2 mm
  • ⁇ is the value of the diameter of a strand of the cable.
  • each curved path of the channels of the deflector comprises two parts successive curved in opposite directions, namely, starting from the first face of the body of the deflector, a first part having a concavity turned towards the outside of the body, followed by a second part having a concavity turned towards the inside of the body.
  • each curved path of the channels of the deflector is bent monotonously from the first to second face of the deflector body.
  • the dimension of the mesh of the mesh network formed by the channels of the deflector on the second face of the latter can be chosen so as to correspond to the dimension of mesh of the holes of the head. anchor.
  • the diverter can be attached to the anchor head to form a very compact assembly.
  • each channel of the deflector adjoins a corresponding hole in the anchor head and forms with it a continuous path for the strand passing through them, threading the strands through the holes in the head.
  • each strand is in contact with the interior surface of the corresponding channel of the deflector over a relatively long length compared to a conventional deflector. Because of this relatively large contact length, and because of the curved shape of the path followed by each strand in the deflector. each strand is subjected in service, when stretched, to a frictional force in the corresponding channel of the deflector.
  • the diverter according to the invention therefore acts as a filter.
  • FIG. 1 is a view partly in elevation and partly in longitudinal section showing an anchoring for guy cable using a conventional deflector
  • FIG. 4 is a diagram making it possible to explain the calculation of the length of the deflection zone which is necessary for deviating transversely by a predetermined quantity a strand of a cable in the case of the conventional deflector of FIG. 1:
  • Figure 5 is a view similar to Figure 1 showing an anchor for stay cable using a deflector according to the invention, Figure 5 further showing a first form of the curved path of the channels of the deflector in the case where the holes of the anchor head have axes parallel to the longitudinal median axis of the cable;
  • FIG. 6 is a figure similar to Figure 5, also with a deflector according to the invention, showing a second form of the curved path of the channels of the deflector in the case where the holes of the anchor head have axes which converge towards the longitudinal median axis of the cable;
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the calculation of the length of the deflection zone which is necessary to deviate transversely from said predetermined amount a strand of a cable in the case of the deflector of Figure 6;
  • FIGS 8 to 1 1 are views in side elevation, with cutaway, showing four concrete embodiments of a diverter according to the invention according to Figure 6.
  • Figure 1 shows a conventional anchor 1 for a multi-strand stay cable 2.
  • the stay cable 2 usually has a large number of strands, for example 37 strands 3 as shown in Figures 2 and 3.
  • the anchor 1 comprises an anchor head 4, which is pierced with n holes 5 (37 holes in the example shown) in each of which the strands 3 of the stay cable 2 are individually anchored in a known manner, for example by means of keys or conical jaws 6, in which case the holes 5 are partly cylindrical and partly conical.
  • the holes 5 of the anchor head 4 are arranged in an arrangement forming a mesh network, for example with an equilateral triangular mesh (FIG.
  • the mesh size corresponds to the distance between the axes of any pair of adjacent holes.
  • the current part of the stay cable 2 is the part which extends between the anchor 1 shown in FIG. 1 and another anchor (not shown) situated at the other end of the stay cable 2, and which usually passes through a sheath 9 (only a very small part of this sheath is visible in Figure 1) constituted for example by a high density polyethylene (HDPE) tube.
  • HDPE high density polyethylene
  • the diverter 7. produced for example in HDPE, is fixed to one end of a metal tube 11, itself fixed or embedded in a part 12 of a bracing work.
  • the tube 1 1 supports and maintains the deflector 7 at a predefined distance 1
  • This distance li is usually chosen so that the angular deviation ⁇ produced by the deflector 7 remains less than or equal to a predefined value usually at 1 to 2 ° for all the strands 3 so that, in service, these are not subjected to excessive fatigue at the place where they exit from the deflector 7.
  • e 2 rm 2 (3) in which mi and m are respectively the mesh dimensions of the networks formed by the holes 8 and 5 respectively in the deflector 7 and in the anchoring head 4, and r is a number corresponding to the rank of the hole 8 or 5 considered with respect to the axis 13. From equations (1) to (3), the distance l ⁇ can be expressed by the following equation: r (m 2 - ⁇ i
  • must therefore be calculated for the holes with the highest rank.
  • FIG. 5 shows an anchor 10 using a diverter 7 according to a first embodiment of the invention.
  • the elements of the anchor 10 of FIG. 5 which are identical or which play the same role as those of the conventional anchor 1 of FIG. 1 are designated by the same reference numbers and will not be described again in detail.
  • the deflector 7 of the anchor 10 of FIG. 5 is in the form of a body 14, for example cylindrical, which has an axial length greater than that of the deflector 7 of the conventional anchor 1 of FIG. 1, and which has as many channels 8 as there are strands 3 in the cable 2.
  • Each channel 8 preferably has an internal diameter ⁇ which satisfies the relationship: ⁇ + 0.4 mm ⁇ ⁇ ⁇ + 2 mm in which ⁇ is the outside diameter of a strand 3.
  • the mesh network formed by the channels 8 of the deflector 7 of FIG. 5 has a first dimension of mid mesh which may be the same as that of the mesh network formed by the holes of the deflector 7 of FIGS. 1 and 2.
  • the mesh network formed by the channels 8 of the deflector 7 of FIG. 5 has a second dimension of mesh m which is larger than the first mesh dimension mid and which is preferably equal to the mesh dimension of the network formed by the holes 5 of the anchor head 4. Under these conditions, the deflector 7 and the anchor head 4 can be joined together as shown in Figure 5.
  • the central channel 8 of the deflector 7 which is located on the longitudinal axis of the body 14 and which is straight
  • all the other channels 8 of the deflector 7 of FIG. 5 extend between the two faces of the body 14 following a curved path, which has at all points a curvature more equal to a predefined maximum curvature.
  • the curved path of the channels located at the periphery of the mesh network have a greater curvature than that of the paths of the channels closer to the longitudinal axis of the body 14, while however remaining less than the predefined maximum curvature.
  • this predefined maximum curvature is chosen so as to be compatible with the mechanical resistance of the strands 3 and with their resistance to fatigue.
  • the minimum radius of curvature of the curved path of the channels 8 is at least equal to 1 m, preferably at least equal to 2 m, for example equal at 2.5 m.
  • each channel 8 of the deflector 7 has two successive parts curved in opposite directions. More precisely, starting from the face of the body 14 which is turned towards the sheath 9, each channel 8 has a curved path which comprises a first part whose concavity is turned radially towards the outside of the body 14, and a second part whose concavity is turned radially inward of said body 14, the two parts connecting to each other continuously.
  • the length of the deflection area of the strands 3 of the cable 2 is equal to the axial length of the body 14 of the deflector 7. If we compare FIGS. 1 and 5, in which the anchors 1 and 10 were drawn on the same scale, it can be seen that the length of the area of the deflection of the strands 3 in the anchor 10 is significantly shorter than the length of the zone of the deflection of the strands 3 in the conventional anchor 1, the length of the latter zone corresponding to the distance 1
  • the length of the deflection zone of the strands 3, that is to say the length of the body 14 of the deflector 7, can be further reduced.
  • the other channels 8 of the deflector 7 have a curved path which is curved monotonically from one of the end faces from the body 14 to its opposite end face, each curved path having a concavity oriented radially towards the outside of the body 14.
  • each curved path has the shape of an arc of a circle, that is to say that it has a constant curvature, without this constituting an imperative limitation of the invention.
  • each curved path could have a curvature which varies from an end face to the opposite end face of the body 14. provided, however, that at each point of each curved path the curvature remains less than the curvature predefined maximum mentioned above.
  • the length 1 2 of the deflector 7 is given by the following equation:
  • the length 1 2 of the diverter 7 according to the invention ( Figure 6) is 5.4 times shorter than the length l ⁇ of the area of deviation from the conventional anchor 1 and, for a cable of 61 strands, the length 1 2 is 6.4 times shorter than the length 1
  • the length 1 of 2 of the deflector 7 is approximately equal to twice that of the deflector 7 in Figure 6, the values obtained
  • the length of the metal tube 11 which supports and keeps the deflector can be greatly reduced, since its length may be equal to length 1 2 of the deflector as shown in Figures 5 and 6.
  • the functions of the diverter 7 according to the invention are as follows:
  • the deflector 7 is designed so as not to generate likely to cause contacts, in use, a detrimental wear of the strands 3, by friction in small displacements, particularly where the strands 3 are not sheathed individually.
  • the interior surface of each channel 8. at least in its zone where a strand 3 once stretched comes into contact with said interior surface, can be made up:
  • a polymer or a resin for example HDPE, an Epoxy resin, polyamides, polytetrafluroethylene (PTFE), etc. ;
  • oxidation or wear particles are not abrasive with respect to steel, preferably a more electropositive metal than steel, for example zinc or an aluminum alloy.
  • the matrix that is to say the material of the body 14. can be constituted:
  • the resins may contain suitable fillers such as silica particles or the zinc powder, the size of silica particles or of zinc then being less than the quantity (sorting
  • the diverter 7 according to the invention ( Figure 5 or 6) can be manufactured in different ways, which will now be described with reference to Figures 8 to 11.
  • the body 14 of the deflector 7 is made of a flowable and curable plastic. such as for example a resin possibly containing fillers or a resin-based mortar.
  • the channels 8 are defined by cores, for example by curved tubes (not shown) and which respectively have predefined curvatures corresponding to the desired curvature of the path of each channel 8.
  • the tubes can be made of plastic or metal.
  • a sheet 15 of a metal which is less hard and more electropositive than the steel constituting the strands of the cable, is placed around each elongated tube or core serving to form each channel 8 and the tubes are placed inside a mold (not shown), which can itself be formed in part by the tube 1 1 shown in FIG. 5 or 6.
  • the sheet 15 can be for example made of zinc or aluminum alloy and it has for example a thickness of about 5/10 mm (this thickness has been greatly exaggerated in Figure 8 for clarity of the drawing).
  • the flowable and curable resin intended to form the body 14 is then cast or injected into the mold.
  • the tubes serving as cores for molding are removed from the body 14 after it has been removed from the mold, while the sheets 15 remain in the channels 8 in order to double their internal surface.
  • the body 14 of the deflector 7 is produced by molding in the same manner as the embodiment of FIG. 8, except that, in this case, the channels 8 are not lined internally with '' a sheet or other metallic coating.
  • the cores used to form the channels 8 in the body 14 can have a skin and / or be coated with a material facilitating their removal from the body 14 after molding thereof.
  • each channel 8 is machined in the material of the body of the deflector 7, for example using a tool 16 in the form of a semi-diabolo, which has a curved profile corresponding to the desired curvature of the curved path of the channel 8.
  • the deflector 7 is preferably constituted by several bodies, for example three bodies 14a, 14b. and 14c. drilled with n holes and arranged successively on the same longitudinal axis and preferably juxtaposed, the homologous holes of the three bodies 14a. 14b and 14c each time defining a continuous curved channel 8 for a strand 3 of the cable 2.
  • Each hole or channel 8 of the intermediate body 14b which has an axial length greater than that of the two end bodies 14a and 14c can be drilled at using the tool 16 from each of the two end faces of the intermediate member 14b, in such a way that the two holes thus formed meet in the middle of the intermediate body 14b.
  • the shoulders which appear at the interfaces of the three bodies 14a, 14b and 14c, due to the differences in diameter of the holes 8 at these locations, can be cut down by milling, as shown in 17, so as not to hinder the threading of the strand in the aligned holes of the three bodies 14a-14c.
  • these three bodies can be made of metal, preferably in a less hard and more electropositive metal than the steel constituting the strands, for example aluminum or an aluminum alloy.
  • the three bodies 14a to 14c can also be made of steel, but in this case the surface of the channels 8 will preferably be lined with a layer of less hard material than the steel constituting the strands of the cable. If this layer is itself metallic, it may be deposited for example by an electrolytic deposition process or by any other suitable process.
  • the diverter 7 is obtained by a mixed method combining the methods described above.
  • the deflector 7 can be constituted by two juxtaposed bodies 14a and 14d.
  • the body 14a may be made of metal or of thermoplastic material, for example a material chosen from the range of HDPE or polyamides 6.
  • the body 14a can then be produced according to the machining technique by removal of material described with reference to FIG. 10, or according to a pressure injection technique.
  • the body 14d can be produced according to the technique of molding a thermosetting plastic material described with reference to FIG. 8 or 9.
  • the first cable is part of a congestion circle with a diameter of 124 mm
  • the second cable is part of a congestion circle with a diameter of 160 mm.
  • the gain in size on the current section of the cable obtained thanks to the invention is therefore considerable, of the order of 37% in diameter, or 60% in section compared to cables provided with anchoring and deflection systems. described in US patents 4,442,646, 4,473,915 and 4,484,425.
  • the deflector 7 according to the invention be attached to the anchoring head 4, although this arrangement is particularly favorable from the point of view of the guidance of the strands 3 and from the point of view of the total length of the anchoring 10
  • the deflector 7 is composed of several successive bodies, these are not necessarily contiguous to each other, but they can be slightly spaced from each other, for example a few tens of centimeters.
  • the body 14 or the bodies 14a to 14c are not necessarily cylindrical, but they can be frustoconical or partly cylindrical and partly frustoconical, or they can have a non-circular section, for example a polygonal section.
  • each channel 8 has a constant curvature (arc of a circle) over its entire length.
  • the curvature of each curved path can indeed vary over all or part of the length of the path, provided that at any point of said path the value (min. Of R) of the radius of curvature remains within the limits indicated above.
  • each channel can have a curved path portion, with an identical curvature for all the channels, but different curved path lengths (the channels located at the periphery of the mesh network having the longest curved path portions, and the channels located near the middle of the mesh network having the shortest curved path portions), and a rectilinear path portion following the curved path portion.
  • the free spaces between each strand and the wall of the corresponding channel of the deflector can be filled with a corrosion protection agent such as, for example, a flexible visco-elastic resin, a petroleum wax, grease, or other flexible materials which do not hinder the possibility of replacing one or more strands, strand by strand.
  • a corrosion protection agent such as, for example, a flexible visco-elastic resin, a petroleum wax, grease, or other flexible materials which do not hinder the possibility of replacing one or more strands, strand by strand.

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Abstract

Déviateur (7) pour câble de hauban (2) à n torons séparés (3), comprenant au moins un corps (14) qui a deux faces opposées au moins approximativement perpendiculaires à un axe longitudinal (13) du corps et qui comporte n canaux (8) traversant le corps d'une face à l'autre de celui-ci et disposés selon un réseau maillé, et dans lequel chaque canal (8) a un diamètre intérieur choisi de manière à définir en service un jeu radial juste suffisant pour qu'un toron (3) du câble (2) puisse passer librement dans le canal, le réseau maillé formé par les canaux (8) a, sur une première des deux faces opposées du corps (14), un première dimension de maille (m1) et sur la seconde face du corps (14) une seconde dimension (m2) plus grande que la première dimension de maille, et dans lequel à l'exception d'un canal central situé sur l'axe longitudinal du corps (14), chaque canal (8) s'étend entre les première et seconde faces du corps suivant un trajet courbe, et les canaux (8) qui sont situés à la périphérie du réseau maillé et qui ont, parmi tout les canaux (8), le trajet courbe ayant le plus petit rayon de courbure (min. de R), ont en tout point de leur trajet une coubure au plus égale à une courbure maximale prédéfinie, et le corps (14) est en une matière capable d'être mise en forme avec des épaisseurs inférieures à 2mm et ayant une résistance à la compression supérieure à 20 MPa et une résistance à la traction supérieure à 10 MPa.

Description

DEVIATEUR POUR CABLE DE HAUBAN
La présente invention concerne un déviateur pour câble de hauban à n torons séparés, du type comprenant au moins un corps qui a deux faces opposées au moins approximativement perpendiculaires à un axe longitudinal du corps, et qui est percé de n trous traversant le corps d'une face à l'autre de celui-ci et disposés selon un réseau maillé, chaque trou ayant un diamètre intérieur correspondant au diamètre extérieur d'un toron du câble.
Dans un câble de hauban, les torons du câble, vus en coupe transversale, sont usuellement disposés sous la forme d'un réseau maillé, par exemple, un réseau à maille triangulaire. Dans la partie courante du câble de hauban, c'est-à-dire dans la partie du câble s'étendant entre deux ancrages situés aux extrémités du câble, la maille doit être aussi petite et compacte que possible de manière à minimiser la résistance du câble au vent et à réduire le coût de cette partie courante, en particulier le coût de la gaine du câble et de la matière injectée dans cette gaine pour la protection du câble. En revanche, au niveau de chaque ancrage, les torons doivent être écartés les uns des autres de telle façon que l'on puisse juxtaposer les mors de serrage ou les manchons qui servent à fixer individuellement les torons à la tête d'ancrage. Il est donc usuellement prévu un déviateur qui permet de faire passer les torons de la maille large de la tête d'ancrage à la maille compacte de la partie courante du câble de hauban.
Au niveau de la tête d'ancrage et au niveau du déviateur, les torons ne doivent pas subir de déviation angulaire brusque et ne doivent pas se toucher afin d'améliorer le comportement à la fatigue de l'ancrage. De manière plus générale, on cherche à limiter au maximum, voire à supprimer, les contacts toron-métal car, en service, de tels contacts sont susceptibles de provoquer de l'usure par petits débattements, ce que les hommes de l'art appellent le "fretting corrosion".
Une technique usuelle consiste donc à faire subir à chaque toron une petite déviation angulaire, qui est en général inférieure à 2° et usuellement d'environ 1°. en plaçant un déviateur à une distance de la tête d'ancrage telle que la déviation des torons les plus déviés, c'est-à-dire ceux qui se trouvent à la périphérie du câble, soit inférieure à l'angle indiqué ci-dessus. Dans le cas de torons individuellement gainés, le déviateur est usuellement constitué par un dispositif du type collier, qui serre les torons gainés entre eux. Les torons se touchent alors par leur gaine individuelle.
Dans le cas de torons non gainés individuellement, le déviateur est usuellement constitué par un disque en matière plastique, qui est percé d'autant de trous que de torons, chaque toron passant par un trou respectif du disque et chaque trou ayant un axe parallèle à l'axe longitudinal du câble de hauban.
Cette technique connue de déviation présente toutefois un certain nombre d'inconvénients. Dans le cas des torons non gainés, lors de leur enfilage, les torons doivent être guidés depuis la tête d'ancrage jusqu'au déviateur, puisque ces deux pièces sont éloignées l'une de l'autre et que chaque toron doit passer dans deux trous qui se correspondent dans les deux pièces, c'est-à-dire qui ont la même position dans le réseau maillé. En outre, dans tous les cas, c'est-à-dire que les torons soient gainés ou non, le déviateur doit être placé à une distance relativement importante de la tête d'ancrage de sorte que la longueur totale de la zone d'ancrage plus la zone de déviation est elle-même importante. Comme on le verra plus loin, avec un déviateur classique, la distance entre le déviateur et la tête d'ancrage peut atteindre 3,4 m dans le cas d'un câble composé de 61 torons du type" T15S couramment utilisés pour les câbles de haubans, et d'environ 2,6 m dans le cas d'un câble composé de 37 torons. De plus, la coaxialité entre la tête d'ancrage et le déviateur doit être garantie sous peine d'introduire une déviation angulaire supplémentaire. Par conséquent, le déviateur doit être maintenu par une liaison rigide (éventuellement semi-rigide), qui peut être constituée par exemple, par un tube de coffrage dans un pylône ou par un tube encastré dans une chape. Cette liaison supporte des efforts importants à "l'état limite ultime", ce qui nécessite, dans certaines configurations d'ancrage, un encastrement du tube de liaison d'autant plus complexe que le déviateur est placé loin de la tête d'ancrage.
Pour toutes les raisons qui précèdent, il est souhaitable de réduire la distance entre le déviateur et la tête d'ancrage. Un moyen pour réduire cette distance peut consister à réduire la distance entre les torons adjacents dans la tête d'ancrage, comme cela se fait dans certains procédés d'ancrage en vue de réduire les dimensions de la tête d'ancrage elle-même. Toutefois, la réduction de la distance entre les torons adjacents, autrement dit la réduction de la dimension de la maille du réseau maillé formé par les torons dans la tête d'ancrage, est nécessairement limitée, d'une part à cause de la présence des mors de serrage ou des manchons filés qui servent à fixer individuellement les torons sur la tête d'ancrage et qui doivent pouvoir être juxtaposés sur cette dernière, et d'autre part parce que des trous trop rapprochés dans la tête d'ancrage affaibliraient cette dernière et nuiraient par conséquent à sa résistance mécanique. Il en résulte donc que cette solution connue ne permet qu'une réduction limitée de la distance entre le déviateur et la tête d'ancrage.
On connaît par ailleurs des systèmes d'ancrage de câble, dans lesquels chacun des torons individuels du câble est amené à suivre un trajet courbe soit dans une sorte de déviateur placé immédiatement avant la ou les têtes d'ancrage (US - 4.473.915 et FR - 1.328.971), soit dans la structure de l'ouvrage en béton (US-4.442.646, figure 4), soit encore dans la tête d'ancrage elle-même (US-4.442.646, figure 6, US- 4.484.425). Dans tous ces systèmes d'ancrage connus, qui permettent de réduire sensiblement la longueur totale de la zone de déviation et d'ancrage des torons du câble, les dits torons passent individuellement dans des tubes courbes de guidage qui sont noyés dans une matrice en béton ou en un coulis de ciment.
Dans les systèmes d'ancrage connus par les brevets US-4.473.915, US- 4.442.646 et US-4.484.425, les tubes de guidage ont un diamètre intérieur sensiblement plus grand que le diamètre extérieur des torons individuels. Une résine époxy, un mortier ou un coulis de ciment est injecté de façon à remplir les espaces vides entre chaque toron et la paroi interne du tube de guidage qui l'entoure. Avec un tel arrangement connu, il n'est pas possible d'obtenir une déviation des torons telle que les torons du faisceau de torons sortant du déviateur, du côté de la partie courante du câble, soient disposés selon un réseau maillé ayant une très petite dimension de maille. Cela tient au cumul des épaisseurs des différents matériaux entrant dans la fabrication du déviateur entre deux torons adjacents quelconques du câble, et au fait que le béton, le mortier et le coulis de ciment sont inaptes à résister à des efforts de traction importants lorsqu'ils sont mis en oeuvre avec de faibles épaisseurs.
Plus précisément, dans les systèmes d'ancrage et de déviation courts décrits dans les trois brevets US précités, la dimension minimale de maille est la somme : . du diamètre intérieur des tubes de guidage des torons,
. de deux épaisseurs de paroi de ces tubes de guidage,
. d'une épaisseur minimale du matériau enrobant les tubes de guidage et les maintenant en position, c'est-à-dire un coulis de ciment ou un béton selon la description du brevet US 4.473.915.
Pour un câble constitué de torons T15S. couramment utilisé, le diamètre intérieur des tubes de guidage doit être de l'ordre de 22 mm pour permettre une bonne injection de l'espace résiduel entre le toron et le tube avec un coulis de ciment.
L'épaisseur de la paroi des tubes de guidage dépend bien sûr de la nature du matériau qui les constitue et de leur type ; on peut considérer que cette épaisseur est comprise entre 2 et 3 mm.
Pour résister aux efforts de pression exercés par chaque toron sur la paroi du matériau enrobant les tubes de guidage, du fait de la courbure et de la tension des torons, une valeur de 5 mm semble un minimum pour l'épaisseur du béton ou du coulis entre deux tubes adjacents.
En ajoutant ces valeurs, on trouve que la valeur minimale de la maille d'un câble constitué selon le brevet US 4.473.15 est de 31 mm.
Les autres systèmes d'ancrage et de déviation courts connus et présentant des caractéristiques similaires (US 4.848.425, US 4.462.646, FR 1.328.971) conduisent à des valeurs comparables, et même quelquefois supérieures. Il est possible d'affirmer qu'avec ces systèmes connus, on ne peut obtenir une dimension de maille inférieure à une valeur voisine de 30 mm dans la partie courante du câble.
Si on prend pour exemple deux câbles couramment utilisés dans les applications de haubanage, l'un de 37 torons T15S, l'autre de 61 torons T15S, l'un et l'autre arrangés selon une maille triangulaire équilatérale autour d'un toron central, on trouve que le premier câble s'inscrit dans un cercle d'encombrement de diamètre 196 mm, tandis que le deuxième câble s'inscrit dans un cercle d'encombrement de diamètre 256 mm.
Il en résulte que. dans la partie courante du câble, la section transversale globale du faisceau de torons parallèles formant le câble a un diamètre relativement grand, nécessitant l'utilisation d'une gaine de protection du câble ayant elle-même un diamètre relativement grand adapté à celui du câble. Ceci conduit à un câble gainé relativement coûteux, à cause de la gaine de diamètre relativement grand et à cause de la plus grande quantité de matière qui doit y être injectée pour la protection du câble. En outre, dans le cas où le câble est un câble de hauban, il présente une résistance au vent relativement grande à cause du diamètre relativement grand de sa gaine. Enfin, du fait qu'une résine époxy, un mortier ou un coulis de ciment est injecté dans les tubes de guidage, les torons ne peuvent plus être extraits desdits tubes après la prise de la matière injectée. Il en résulte qu'il n'est pas possible d'effectuer un remplacement toron par toron en cas de besoin, et que le câble doit alors être remplacé en totalité ainsi qu'au moins une partie de ses systèmes d'ancrage.
Dans le système d'ancrage connu par le brevet FR-1.328.971 précité, aucune matière n'est injectée dans les tubes de guidage, de sorte que, en service, les torons individuels peuvent glisser librement dans lesdits tubes. Ceci permet de retendre ultérieurement les torons s'ils ont perdus une partie de leur tension, et de remplacer en cas de besoin un ou plusieurs torons du câble, toron par toron, sans avoir à remplacer la totalité du câble et de ses ancrages. Toutefois, dans ce dernier système d'ancrage connu, les torons du faisceau de torons sortant du déviateur, du côté de la partie courante du câble, sont espacés transversalement les uns des autres d'une distance relativement grande par rapport à leur distance mutuelle dans la partie courante du câble, dans laquelle les torons sont nettement plus resserrés comme cela est souhaitable. Ceci est obtenu en disposant devant le déviateur une bague ou manchon tronconique qui resserre les torons en direction de la partie courante du câble et, inversement, leur permet de s'épanouir en direction de leurs tubes respectifs de guidage dans le déviateur. La bague ou manchon tronconique fait donc aussi office de déviateur et ce système d'ancrage connu comporte donc en réalité deux déviateurs placés bout à bout.
Bien que le système d'ancrage connu par le brevet FR-1.328.91 ne présente pas les inconvénients susmentionnés des systèmes d'ancrages décrits dans les trois brevets US précités, il présente néanmoins l'inconvénient que la déviation des torons doit être assurée par deux déviateurs successifs pour que le câble et sa gaine protectrice aient un diamètre aussi faible que possible dans la partie courant du câble. En outre, en se référant à la figure 1 du brevet FR- 1.328.971, on voit que au moins les torons situés à la périphérie du câble subissent deux flexions ou déviations angulaires relativement brusques (> 5°) respectivement dans les régions des deux faces d'extrémité du manchon tronconique. De plus, comme les torons ne sont pas maintenus espacés les uns des autres dans la région de l'extrémité de plus petit diamètre du manchon tronconique. la flexion relativement brusque qu'ils subissent à cet endroit les amène à venir en contact les uns avec les autres au moins pour ce qui concerne les torons situés dans les couches périphériques du câble. Du fait de ces flexions relativement brusques et des contacts qui en résultent entre les torons situés dans lesdites couches périphériques, ainsi que entre les torons les plus extérieurs du câble et le bord d'extrémité de plus petit diamètre du manchon tronconique et entre les torons et le bord des ouvertures des tubes courbes de guidage, et du fait des inévitables petits déplacements des torons sous l'effet des charges dynamiques auxquelles ils sont soumis en service, les torons sont sujets à la fatigue et à une usure par petits débattements ("fretting corrosion") dans les régions sus-indiquées.
La présente invention a donc pour but de fournir un déviateur permettant d'obtenir à la fois une réduction substantielle de la longueur totale de la zone de déviation et d'ancrage des torons d'un câble de hauban, une dimension de maille aussi petite que possible pour le réseau maillé formé par les torons dans la partie courante du câble, et la possibilité de remplacement d'un ou plusieurs torons du câble, toron par toron, et tout en évitant de soumettre lesdits torons à des déviations angulaires localisées inacceptables.
A cet effet, l'invention fournit un déviateur pour câble de hauban à n torons séparés, comprenant au moins un corps qui a deux faces opposées au moins approximativement perpendiculaires à un axe longitudinal du corps et qui comporte n canaux traversant le corps d'une face à l'autre de celui-ci et disposés selon un réseau maillé, et dans lequel chaque canal a un diamètre intérieur choisi de manière à définir en service un jeu radial juste suffisant pour qu'un toron du câble puisse passer librement dans le canal, le réseau maillé formé par les canaux a, sur une première des deux faces opposées du corps, une première dimension de maille et sur la seconde face du corps une seconde dimension de maille plus grande que la première dimension de maille, et dans lequel à l'exception d'un canal central situé sur l'axe longitudinal du corps, chaque canal s'étend entre les première et seconde faces du corps suivant un trajet courbe, caractérisé en ce que les canaux qui sont situés à la périphérie du réseau maillé et qui ont. parmi tous les canaux, le trajet courbe ayant le plus petit rayon de courbure, ont en tout point de leur trajet une courbure au plus égale à une courbure maximale prédéfinie, et en ce que le corps est en une matière capable d'être mise en forme avec des épaisseurs inférieures à 2 mm et ayant une résistance à la compression supérieure à 20 MPa et une résistance à la traction supérieure à 10 MPa. Le trajet courbe de chaque canal du déviateur a une courbure prédéfinie, constante ou non constante, qui est compatible avec la résistance mécanique du toron et sa tenue à la fatigue, et qui permet de faire passer les torons de la première dimension de maille à la seconde dimension de maille, respectivement au niveau des première et seconde faces du corps du déviateur, sur une longueur de déviation qui, comme on le verra plus loin, est très inférieure à celle qui est nécessaire avec les déviateurs classiques placés à distance de la tête d'ancrage. Pour des torons du type T15, T15S ou T16, qui sont couramment utilisés pour former des câbles de hauban, le rayon de courbure (min. de R) des canaux du déviateur qui sont situés à la périphérie du réseau maillé ont une valeur supérieure ou égale à 1 m, de préférence supérieure ou égale à 2 m et inférieure ou égale à 5 m, de préférence inférieure ou égale à 4 m, par exemple, la valeur (min. de R) est égale à 2,5 m.
De préférence, ladite première dimension de maille (mi) a une valeur qui satisfait à la relation :
Figure imgf000009_0001
dans laquelle Φ est la valeur du diamètre intérieur des canaux qui satisfait elle-même à la relation : φ + 0,4 mm < Φ < φ + 2 mm
dans laquelle φ est la valeur du diamètre d'un toron du câble.
Dans un premier mode de réalisation du déviateur selon l'invention, utilisable avec une tête d'ancrage dont les trous ont des axes parallèles à l'axe longitudinal du câble, chaque trajet courbe des canaux du déviateur comporte deux parties successives courbées en sens opposés, à savoir, partant de la première face du corps du déviateur, une première partie ayant une concavité tournée vers l'extérieur du corps, suivie d'une seconde partie ayant une concavité tournée vers l'intérieur du corps. Dans un autre mode de réalisation du déviateur selon l'invention, utilisable avec une tête d'ancrage dont les trous ont des axes qui convergent vers l'axe longitudinal du câble, chaque trajet courbe des canaux du déviateur est courbé de façon monotone de la première à la seconde face du corps du déviateur.
Dans les deux cas, la dimension de la maille du réseau maillé formé par les canaux du déviateur sur la seconde face de celui-ci (seconde dimension de maille) peut être choisie de manière à correspondre à la dimension de maille des trous de la tête d'ancrage. Dans ces conditions, le déviateur peut être accolé à la tête d'ancrage pour former un ensemble très compact. En outre, comme chaque canal du déviateur est contigu à un trou correspondant de la tête d'ancrage et forme avec lui un trajet continu pour le toron qui passe à travers eux, l'enfilage des torons à travers les trous de la tête d'ancrage et les canaux du déviateur est grandement facilité et l'on peut se passer des tubes de guidage qui, avec certains déviateurs connus situés à distance de la tête d'ancrage, devaient être prévus entre le déviateur et la tête d'ancrage pour guider les torons de l'un à l'autre de ces deux éléments. En outre, dans le déviateur selon l'invention, chaque toron est en contact avec la surface intérieure du canal correspondant du déviateur sur une longueur relativement importante par rapport à un déviateur classique. Du fait de cette longueur de contact relativement grande, et du fait de la forme courbe du trajet suivi par chaque toron dans le déviateur. chaque toron est soumis en service, lorsqu'il est tendu, à une force de frottement dans le canal correspondant du déviateur. Dans le cas où les torons sont fixés à la tête d'ancrage au moyen de mors de serrage, les forces de frottement appliquées aux torons par le déviateur permettent de diminuer l'amplitude des sollicitations de fatigue subies par les torons dans les mors de serrage de la tête d'ancrage. A cet égard, le déviateur selon l'invention agit donc comme un filtre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante de divers exemples de réalisation du déviateur, donnés en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en partie en élévation et en partie en coupe longitudinale montrant un ancrage pour câble de hauban utilisant un déviateur classique ;
- les figures 2 et 3 sont des vues en coupe transversale respectivement suivant les lignes A-A et B-B de la figure 1 ;
- la figure 4 est un schéma permettant d'expliquer le calcul de la longueur de la zone de déviation qui est nécessaire pour dévier transversalement d'une quantité prédéterminée un toron d'un câble dans le cas du déviateur conventionnel de la figure 1 :
- la figure 5 est une vue semblable à la figure 1 montrant un ancrage pour câble de hauban utilisant un déviateur selon l'invention, la figure 5 montrant en outre une première forme du trajet courbe des canaux du déviateur dans le cas où les trous de la tête d'ancrage ont des axes parallèles à l'axe médian longitudinal du câble ;
- la figure 6 est une figure semblable à la figure 5, également avec un déviateur selon l'invention, montrant une seconde forme du trajet courbe des canaux du déviateur dans le cas où les trous de la tête d'ancrage ont des axes qui convergent vers l'axe médian longitudinal du câble ;
- la figure 7 est un schéma permettant d'expliquer le calcul de la longueur de la zone de déviation qui est nécessaire pour dévier transversalement de ladite quantité prédéterminée un toron d'un câble dans le cas du déviateur de la figure 6 ;
- les figures 8 à 1 1 sont des vues en élévation latérale, avec arrachement, montrant quatre formes concrètes de réalisation d'un déviateur selon l'invention conforme à la figure 6.
La figure 1 montre un ancrage conventionnel 1 pour un câble de hauban multi-torons 2.
Bien que pour des raisons de simplification et de clarté de la figure 1. celle-ci ne montre que deux torons 3, le câble de hauban 2 comporte usuellement un grand nombre de torons, par exemple 37 torons 3 comme montrés dans les figures 2 et 3. L'ancrage 1 comprend une tête d'ancrage 4, qui est percée de n trous 5 (37 trous dans l'exemple représenté) dans chacun desquels les torons 3 du câble de hauban 2 sont ancrés individuellement de manière connue, par exemple au moyen de clavettes ou mors coniques 6, auquel cas les trous 5 sont en partie cylindriques et en partie coniques. Les trous 5 de la tête d'ancrage 4 sont disposés selon un arrangement formant un réseau maillé, par exemple à maille triangulaire équilatérale (figure 3), qui a une dimension donnée de maille, par exemple 33 mm dans le cas où l'on utilise des torons du type T15S de classe 1770 ou 1860 MPa (correspondant à une force garantie à la rupture de 265.500 ou 279.000 N) qui ont un diamètre de 15,7 mm. La dimension de maille correspond à la distance entre les axes d'une paire quelconque de trous 5 adjacents.
L'ancrage 1 représenté dans la figure 1 comprend en outre un déviateur 7 percé de n trous 8 (n = 37 dans l'exemple représenté), qui permet de convertir l'arrangement des torons 3 dans la tête d'ancrage 4 en un arrangement formant un réseau maillé (figure 2) qui a une dimension de maille plus petite que celle du réseau maillé des trous 5 de la tête d'ancrage 4, par exemple une dimension de maille de 18 mm, pour la partie courante du câble de hauban 2. La partie courante du câble de hauban 2 est la partie qui s'étend entre l'ancrage 1 montré dans la figure 1 et un autre ancrage (non montré) situé à l'autre extrémité du câble de hauban 2, et qui passe usuellement dans une gaine 9 (seule une toute petite partie de cette gaine est visible dans la figure 1 ) constituée par exemple par un tube en polyéthylène haute densité (PEHD).
Le déviateur 7. réalisé par exemple en PEHD, est fixé à l'une des extrémités d'un tube métallique 11, lui-même fixé ou encastré dans une partie 12 d'un ouvrage à haubaner. Le tube 1 1 supporte et maintient le déviateur 7 à une distance prédéfinie 1| (figure 4) de la tête d'ancrage 4. Cette distance li est usuellement choisie de telle façon que la déviation angulaire α produite par le déviateur 7 reste inférieure ou égale à une valeur prédéfinie usuellement à 1 à 2 ° pour tous les torons 3 afin que, en service, ceux-ci ne soient pas soumis à une fatigue trop importante à l'endroit où ils sortent du déviateur 7. c'est-à-dire aux orifices de sortie des trous 8 orientés vers la tête d'ancrage 4, et éventuellement aussi à l'endroit où ils entrent dans la tête d'ancrage 4, c'est-à-dire aux orifices d'entrée des trous 5 orientés vers le déviateur 7 si les axes des trous 5 sont parallèles à l'axe médian longitudinal 13 de l'ancrage 1.
En se référant à la figure 4, si l'on désigne par d le décalage transversal subi par l'un quelconque des torons 3 du câble 2 entre le déviateur 7 et la tête d'ancrage 4, par ei la distance entre l'axe 13 et l'axe du trou 8 par lequel passe le toron 3 dans le déviateur 7, et par e2 la distance entre l'axe 13 et l'axe du trou 5 par lequel passe le toron dans la tête d'ancrage 4, la distance 1| est alors donnée par l'équation suivante :
e-> -
(D tgα tgα
Les distances ei et e2 sont elles-mêmes données par les équations suivantes :
Figure imgf000013_0001
e2 = r.m2 (3) dans lesquelles mi et m sont respectivement les dimensions de maille des réseaux formés par les trous 8 et 5 respectivement dans le déviateur 7 et dans la tête d'ancrage 4, et r est un nombre correspondant au rang du trou 8 ou 5 considéré par rapport à l'axe 13. A partir des équations (1) à (3), la distance l\ peut être exprimée par l'équation suivante : r(m2 - ιτi|)
1. = (4) tgα
Etant donné que les torons 3 qui subissent la plus forte déviation angulaire α sont ceux qui se trouvent à la périphérie du réseau maillé de trous, en particulier ceux qui passent dans les trous qui sont situés aux sommets de l'hexagone formé par le réseau de trous et qui ont le rang le plus élevé (les trous de rang 3 dans l'exemple représenté sur la figure 3), la distance 1| doit donc être calculée pour les trous de rang le plus élevé. Pour un câble 2 de 37 torons du type T15S. avec une dimension de maille mi de 18 mm, une dimension de maille m? de 33 mm. une déviation angulaire α de 1° et une valeur de r égale à 3, on obtient une distance 1| égale à 2,56 m. Pour un câble 2 de 61 torons, r est égal à 4 et avec les mêmes valeurs des paramètres mi. m2 et α, on obtient pour la distance pour la distance 1| une valeur de 3,44 m. D'après ce qui précède, on voit donc que, dans l'ancrage 1 conventionnel montré dans la figure 1, la distance li doit être relativement importante. Grâce à la présente invention, cette distance peut être considérablement réduite comme on va maintenant le voir.
La figure 5 montre un ancrage 10 utilisant un déviateur 7 selon une première forme de réalisation de l'invention. Les éléments de l'ancrage 10 de la figure 5 qui sont identiques ou qui jouent le même rôle que ceux de l'ancrage conventionnel 1 de la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence et ne seront pas décrits à nouveau en détail. Le déviateur 7 de l'ancrage 10 de la figure 5 se présente sous la forme d'un corps 14, par exemple cylindrique, qui a une longueur axiale plus grande que celle du déviateur 7 de l'ancrage conventionnel 1 de la figure 1, et qui comporte autant de canaux 8 qu'il y a de torons 3 dans le câble 2. Chaque canal 8 a de préférence un diamètre intérieur Φ qui satisfait à la relation : φ + 0,4 mm ≤ Φ < φ + 2 mm dans laquelle φ est le diamètre extérieur d'un toron 3.
Sur la face du corps 14 orienté vers la gaine 9, le réseau maillé formé par les canaux 8 du déviateur 7 de la figure 5 a une première dimension de maille mi qui peut être la même que celle du réseau maillé formé par les trous du déviateur 7 des figures 1 et 2. Sur la face opposée du corps 14, qui est tournée vers la tête d'ancrage 4, le réseau maillé formé par les canaux 8 du déviateur 7 de la figure 5 a une seconde dimension de maille m qui est plus grande que la première dimension de maille mi et qui est de préférence égale à la dimension de maille du réseau formé par les trous 5 de la tête d'ancrage 4. Dans ces conditions, le déviateur 7 et la tête d'ancrage 4 peuvent être accolés l'un à l'autre comme montré dans la figure 5.
A l'exception du canal central 8 du déviateur 7, qui est situé sur l'axe longitudinal du corps 14 et qui est droit, tous les autres canaux 8 du déviateur 7 de la figure 5 s'étendent entre les deux faces du corps 14 suivant un trajet courbe, qui a en tout point une courbure plus égale à une courbure maximale prédéfinie. Dans cette forme de réalisation, le trajet courbe des canaux situés à la périphérie du réseau maillé ont une courbure plus forte que celle des trajets des canaux plus proches de l'axe longitudinal du corps 14, tout en restant cependant inférieure à la courbure maximale prédéfinie. Comme indiqué plus haut, cette courbure maximale prédéfinie est choisie de façon à être compatible avec la résistance mécanique des torons 3 et avec leur tenue à la fatigue. Avec des torons 3 du type T15S qui sont les plus couramment utilisés pour les câbles de haubans, le rayon minimal de courbure du trajet courbe des canaux 8 est au moins égal à 1 m, de préférence au moins égal à 2 m, par exemple égal à 2.5 m.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 5, dans lequel les axes des trous 5 de la tête d'ancrage 4 sont parallèles ou sensiblement parallèles à l'axe médian longitudinal 13 de l'ancrage 10, le trajet courbe de chaque canal 8 du déviateur 7 comporte deux parties successives courbées en sens opposés. Plus précisément, partant de la face du corps 14 qui est tourné vers la gaine 9, chaque canal 8 a un trajet courbe qui comporte une première partie dont la concavité est tournée radialement vers l'extérieur du corps 14, et une seconde partie dont la concavité est tournée radialement vers l'intérieur dudit corps 14, les deux parties se raccordant l'une à l'autre de manière continue.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, la longueur de la zone de déviation des torons 3 du câble 2 est égale à la longueur axiale du corps 14 du déviateur 7. Si l'on compare les figures 1 et 5, dans lesquelles les ancrages 1 et 10 ont été dessinés à la même échelle, on peut voir que la longueur de la zone de la déviation des torons 3 dans l'ancrage 10 est nettement plus courte que la longueur de la zone de déviation des torons 3 dans l'ancrage conventionnel 1, la longueur de cette dernière zone correspondant à la distance 1|.
Si on utilise une tête d'ancrage 4 comportant des trous 5 dont les axes convergent vers l'axe médian longitudinal 13 de l'ancrage 10 en direction du déviateur 7, comme montré dans la figure 6, la longueur de la zone de déviation des torons 3, c'est-à-dire la longueur du corps 14 du déviateur 7, peut être encore réduite davantage. Dans le mode de réalisation de la figure 6, à l'exception du canal central qui a un trajet rectiligne, les autres canaux 8 du déviateur 7 ont un trajet courbe qui est courbé de façon de monotone depuis l'une des faces d'extrémité du corps 14 jusqu'à sa face d'extrémité opposée, chaque trajet courbe ayant une concavité orientée radialement vers l'extérieur du corps 14. De préférence, chaque trajet courbe a la forme d'un arc de cercle, c'est-à-dire qu'il a une courbure constante, sans que cela constitue une limitation impérative de l'invention. En effet, chaque trajet courbe pourrait avoir une courbure qui varie depuis une face d'extrémité jusqu'à la face d'extrémité opposée du corps 14. à condition toutefois qu'en chaque point de chaque trajet courbe la courbure reste inférieure à la courbure maximale prédéfinie susmentionnée.
En se référant à la figure 7, qui illustre schématiquement la déviation d'un toron 3 par le déviateur 7 de la figure 6 dans le cas où le trajet courbe des canaux 8 a une forme en arc de cercle, la longueur 12 du déviateur 7 est donnée par l'équation suivante :
= R sinβ (5)
dans laquelle R est le rayon de l'arc de cercle du trajet courbe suivi par le toron 3 dans le déviateur 7, et β est l'angle au centre dudit arc de cercle. Dans ce cas, le décalage transversal d subi par le toron 3 entre l'entrée et la sortie du déviateur 7 est donné par l'équation suivante :
Figure imgf000016_0001
dans laquelle ei représente la distance entre l'axe 13 et le centre de l'orifice du canal 8, côté gaine 9, et e2 représente la distance entre l'axe 13 et le centre de l'orifice du canal 8. côté tête d'ancrage 4. En tenant compte du fait que les valeurs de ei et e2 sont là encore données par les équations (2) et (3) indiquées plus haut, et que la somme des carrés du sinus et du cosinus de l'angle β est égale à 1, la longueur 1 du déviateur 7 est alors donnée par l'équation suivante :
12 = [ 2 r R(m2 - m,)-r2(m2 - m,)2]l 2 (7)
Pour un câble 2 composé de 37 torons 3 du type T15S, en supposant que la valeur du rayon R soit choisie égale à 2,5 m et avec les mêmes valeurs de r, mi et m? que celles indiquées plus haut à propos de l'ancrage conventionnel 1 de la figure 1 , on obtient une valeur de 0.47 m pour la longueur 1 du déviateur 7 de la figure 6. Pour un câble de hauban 2 composé de 61 torons 3. on obtient de même pour la longueur 12 une valeur de 0.54 m. Afin de faciliter la comparaison entre l'ancrage conventionnel 1 de la figure 1 et l'ancrage selon l'invention de la figure 6, les valeurs de 1] et h sont résumées dans le tableau suivant :
Figure imgf000017_0001
Comme on peut le voir d'après le tableau ci-dessus, pour un câble de 37 torons, la longueur 12 du déviateur 7 selon l'invention (figure 6) est 5,4 fois plus petite que la longueur lι de la zone de déviation de l'ancrage conventionnel 1 et, pour un câble de 61 torons, la longueur 12 est 6.4 fois plus petite que la longueur 1|. Dans le cas du mode de réalisation de la figure 5, la longueur 12 du déviateur 7 serait environ égale au double de celle du déviateur 7 de la figure 6, les valeurs obtenues
dans ce cas restant toutefois nettement inférieures à celles de la longueur \.
Avec le déviateur 7 selon l'invention, la longueur du tube métallique 11 qui supporte et maintient le déviateur peut être fortement réduite, puisque sa longueur peut être égale à la longueur 12 du déviateur comme montré dans les figures 5 et 6. Dans les deux modes de réalisation des figures 5 et 6, les fonctions du déviateur 7 selon l'invention sont les suivantes :
- guider les torons 3. lors de leur enfilage, depuis la zone courante du câble de hauban 2 dans la gaine 9 où les torons 3 sont disposés parallèlement les uns aux autres selon un réseau à maille étroite, jusque dans les trous 5 de la tête d'ancrage 4, qui sont disposés selon un réseau à maille relativement large, ou, vice-versa, depuis les trous 5 de la tête d'ancrage 4 jusque dans la zone courante du câble de hauban 2 ;
- imposer aux torons tendus un trajet courbe à l'intérieur du déviateur 7;
- et transférer les efforts radiaux (créés par la tension des torons du câble et par la courbure de leur trajet à l'intérieur du déviateur) jusqu'à un point fixe de l'ouvrage à haubaner, par l'intermédiaire du tube 1 1 , tout en étant capable de résister aux efforts de traction et de compression auxquels le déviateur est soumis en service en raison de la tension des torons et des charges dynamiques appliquées aux câbles ou transmises par ceux-ci. En outre, le déviateur 7 selon l'invention est conçu de manière à ne pas engendrer des contacts susceptibles de provoquer, en service, une usure préjudiciable des torons 3, par frottement par petits débattements, en particulier lorsque les torons 3 ne sont pas gainés individuellement. A cet effet, la surface intérieure de chaque canal 8. au moins dans sa zone où un toron 3 une fois tendu vient en contact avec ladite surface intérieure, peut être constituée :
- d'un polymère ou d'une résine, par exemple du PEHD, une résine Epoxy, des polyamides, du polytétrafluroéthylène (PTFE), etc. ;
- ou d'un métal moins dur que l'acier, et tel que les particules d'oxydation ou d'usure ne soient pas abrasives vis-à-vis de l'acier, de préférence un métal plus électropositif que l'acier, par exemple du zinc ou un alliage d'aluminium.
La matrice, c'est-à-dire la matière du corps 14. peut être constituée :
- du même matériau que la surface des canaux 8, à condition que ce matériau ait les propriétés mécaniques requises, notamment une résistance mécanique suffisante pour supporter les efforts susmentionnés, en particulier une résistance à la compression supérieure à 20 MPa et une résistance à la traction supérieure à 10 MPa (dans le cas où on utilise des résines pour formel la matrice du corps 14, les résines peuvent contenir des charges appropriées comme par exemple des particules de silice ou de la poudre de zinc,, la taille des particules de silice ou de zinc étant alors inférieure à la quantité (tri| - Φ)/4) ;
- ou d'un matériau différent de celui qui constitue la surface des canaux 8, par exemple en acier.
Le déviateur 7 selon l'invention (figure 5 ou 6) peut être fabriqué de différentes manières, qui vont maintenant être décrites en faisant référence aux figures 8 à 1 1.
Dans le mode de réalisation de la figure 8, le corps 14 du déviateur 7 est en une matière plastique coulable et durcissable. comme par exemple une résine contenant éventuellement des charges ou un mortier à base de résine. Les canaux 8 sont définis par des noyaux, par exemple par des tubes courbes (non montrés) et qui ont respectivement des courbures prédéfinies coiτespondant à la courbure désirée du trajet de chaque canal 8. Les tubes peuvent être en matière plastique ou en métal. Une feuille 15 en un métal moins dur et plus électropositif que l'acier constituant les torons du câble, est placée autour de chaque tube ou noyau allongé servant à former chaque canal 8 et les tubes sont placés à l'intérieur d'un moule (non montré), qui peut être lui-même constitué en partie par le tube 1 1 montré dans la figure 5 ou 6. La feuille 15 peut être par exemple en zinc ou en alliage d'aluminium et elle a par exemple une épaisseur d'environ 5/10 mm (cette épaisseur a été fortement exagérée dans la figure 8 pour la clarté du dessin).
La résine coulable et durcissable destinée à former le corps 14 est ensuite coulée ou injectée dans le moule. Les tubes servant de noyaux pour le moulage sont retirés du corps 14 après son démoulage, tandis que les feuilles 15 restent dans les canaux 8 afin de doubler leur surface intérieure.
Dans le mode de réalisation de la figure 9, le corps 14 du déviateur 7 est réalisé par moulage de la même manière que le mode de réalisation de la figure 8, excepté que, dans ce cas, les canaux 8 ne sont pas garnis intérieurement d'une feuille ou autre revêtement métallique. Dans les modes de réalisation des figures 8 et 9, les noyaux servant à la formation des canaux 8 dans le corps 14 peuvent présenter une dépouille et/ou être revêtus d'une matière facilitant leur enlèvement du corps 14 après moulage de celui-ci.
Dans le mode de réalisation de la figure 10, chaque canal 8 est usiné dans la matière du corps du déviateur 7, par exemple à l'aide d'un outil 16 en forme de demi- diabolo, qui a un profil courbe correspondant à la courbure désirée du trajet courbe du canal 8. Dans ce cas, le déviateur 7 est de préférence constitué par plusieurs corps, par exemple trois corps 14a, 14b. et 14c. percés de n trous et disposés successivement sur un même axe longitudinal et de préférence juxtaposés, les trous homologues des trois corps 14a. 14b et 14c définissant à chaque fois un canal courbe continu 8 pour un toron 3 du câble 2. Chaque trou ou canal 8 du corps intermédiaire 14b, qui a une longueur axiale plus grande que celle des deux corps extrêmes 14a et 14c peut être foré à l'aide de l'outil 16 à partir de chacune des deux faces d'extrémité du corps intermédiaire 14b, de telle façon que les deux trous ainsi formés se rejoignent au milieu du corps intermédiaire 14b. Dans ce cas, les épaulements qui apparaissent aux interfaces des trois corps 14a, 14b et 14c, du fait des différences de diamètre des trous 8 à ces endroits, peuvent être abattus par des fraisages, comme montré en 17, afin de ne pas gêner l'enfilage du toron dans les trous alignés des trois corps 14a- 14c. Ces trois corps peuvent être réalisés en métal, de préférence dans un métal moins dur et plus électropositif que l'acier constituant les torons, par exemple en aluminium ou en un alliage d'aluminium. Toutefois, les trois corps 14a à 14c peuvent être également réalisés en acier, mais dans ce cas la surface des canaux 8 sera de préférence doublée d'une couche de matière moins dure que l'acier constituant les torons du câble. Si cette couche est elle-même métallique, elle pourra être déposée par exemple par un procédé de dépôt électrolytique ou par tout autre procédé approprié. Dans le mode de réalisation de la figure 1 1, le déviateur 7 est obtenu par un procédé mixte combinant les procédés décrits plus haut. Par exemple, le déviateur 7 peut être constitué par deux corps juxtaposés 14a et 14d. Le corps 14a, dont les trous 8 sont les plus rapprochés les uns des autres, peut être en métal ou en matière thermoplastique, par exemple une matière choisie dans la gamme des PEHD ou des polyamides 6. Le corps 14a peut alors être réalisé selon la technique d'usinage par enlèvement de matière décrite à propos de la figure 10, ou selon une technique d'injection sous pression. Le corps 14d peut être réalisé selon la technique de moulage d'une matière plastique thermodurcissable décrite à propos de la figure 8 ou 9. Avec le déviateur selon l'invention, et lorsqu'on utilise des torons T15S, il est possible d'adopter une dimension de maille mi aussi petite que 18 mm. Pour deux câbles constitués respectivement de 37 et 61 torons, on trouve que le premier câble s'inscrit dans un cercle d'encombrement de diamètre 124 mm, tandis que le deuxième câble s'inscrit dans un cercle d'encombrement de diamètre 160 mm. Le gain d'encombrement sur la section courante du câble obtenu grâce à l'invention est donc considérable, de l'ordre de 37 % en diamètre, ou de 60 % en section par rapport aux câbles pourvus des systèmes d'ancrage et de déviation courts décrits dans les brevets US 4.442.646, 4.473.915 et 4.484.425.
Il va de soi que les modes de réalisation de la présente invention, qui ont été décrits ci-dessus, ont été donnés à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, il n'est pas absolument indispensable que le déviateur 7 selon l'invention soit accolé à la tête d'ancrage 4, bien que cette disposition soit particulièrement favorable du point de vue du guidage des torons 3 et du point de vue de la longueur totale de l'ancrage 10. En outre, dans le cas où le déviateur 7 est composé de plusieurs corps successifs, ceux-ci ne sont pas nécessairement accolés les uns aux autres, mais ils peuvent être légèrement espacés les uns des autres, par exemple de quelques dizaines de centimètres. En outre, le corps 14 ou les corps 14a à 14c ne sont pas nécessairement cylindriques, mais ils peuvent être tronconiques ou en partie cylindriques et en partie tronconiques, ou encore ils peuvent avoir une section non circulaire, par exemple une section polygonale.
Il n'est pas non plus indispensable que le trajet courbe de chaque canal 8 ait une courbure constante (arc de cercle) sur toute sa longueur. La courbure de chaque trajet courbe peut en effet varier sur tout ou partie de la longueur du trajet, pourvu que en tout point dudit trajet la valeur (min. de R) du rayon de courbure reste comprise dans les limites indiquées plus haut. De même, il n'est pas indispensable que le trajet courbe des canaux situés à la périphérie du réseau maillé ait une courbure plus forte que celle des canaux plus proches du milieu dudit réseau maillé. En effet, par exemple, à l'exception du canal central du réseau maillé, chaque canal peut avoir une portion de trajet courbe, avec une courbure identique pour tous les canaux, mais des longueurs de trajet courbe différentes (les canaux situés à la périphérie du réseau maillé ayant les portions de trajet courbe les plus longues, et les canaux situés près du milieu du réseau maillé ayant les portions de trajet courbe les plus courtes), et une portion de trajet rectiligne qui suit la portion de trajet courbe.
En outre, si on le désire, les espaces libres entre chaque toron et la paroi du canal correspondant du déviateur peuvent être remplis avec un agent de protection contre la corrosion tel que, par exemple, une résine visco-élastique souple, une cire pétrolière, de la graisse, ou d'autres matières souples n'entravant pas la possibilité de remplacement d'un ou plusieurs torons, toron par toron.

Claims

REVENDICATIONS
1) Déviateur pour câble de hauban (2) à n torons séparés (3), comprenant au moins un coφs (14) qui a deux faces opposées au moins approximativement peφendiculaires à un axe longitudinal (13) du coφs et qui comporte n canaux (8) traversant le coφs d'une face à l'autre de celui-ci et disposés selon un réseau maillé, et dans lequel chaque canal (8) a un diamètre intérieur choisi de manière à définir en service un jeu radial juste suffisant pour qu'un un toron (3) du câble (2) puisse passer librement dans le canal, le réseau maillé formé par les canaux (8) a, sur une première des deux faces opposées du coφs (14), une première dimension de maille (mt) et sur la seconde face du coφs (14) une seconde dimension de maille (m2) plus grande que la première dimension de maille, et dans lequel à l'exception d'un canal central situé sur l'axe longitudinal du coφs (14), chaque canal (8) s'étend entre les première et seconde faces du coφs suivant un trajet courbe, caractérisé en ce que les canaux (8) qui sont situés à la périphérie du réseau maillé et qui ont, parmi tous les canaux (8), le trajet courbe ayant le plus petit rayon de courbure (min. de R), ont en tout point de leur trajet une courbure au plus égale à une courbure maximale prédéfinie, et en ce que le coφs (14) est en une matière capable d'être mise en forme avec des épaisseurs inférieures à 2 mm et ayant une résistance à la compression supérieure à 20 MPa et une résistance à la traction supérieure à 10 MPa.
2) Déviateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit plus petit rayon de courbure a une valeur (min. de R) qui satisfait à la relation :
1 m < (min. de R) < 5 m.
3) Déviateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit plus petit rayon de courbure (min. de R) satisfait à la relation :
2 m < (min. de R) < 4 m.
4) Déviateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première dimension de maille (mi) a une valeur qui satisfait à la relation : Φ + 1.5 mm < mi < Φ + 5 mm dans laquelle Φ est la valeur du diamètre intérieur des canaux (8) qui satisfait elle-même à la relation : φ + 0,4 mm < Φ < φ + 2 mm dans laquelle φ est la valeur du diamètre d'un toron (3) du câble (2).
5) Déviateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caractérisé en ce que le coφs (14) est en une résine coulable et durcissable, qui est coulée ou injectée dans un moule, et en ce que les canaux (8) sont définis par des noyaux allongés et courbes, qui ont respectivement des courbures prédéfinies et qui sont noyés dans la matière du corps (14) lors du moulage et enlevés du coφs après son démoulage.
6) Déviateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la résine contient une charge.
7) Déviateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la charge est constituée par des particules de silice ou de la poudre de zinc, les particules de silice ou de zinc ayant une taille inférieure à la quantité (mi - Φ)/4.
8) Déviateur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la surface intérieure de chaque canal (8), au moins dans sa zone où un toron (3) une fois tendu vient en contact avec ladite surface intérieure, est doublée d'une feuille (15) d'un métal moins dur et plus électropositif que l'acier, ladite feuille étant placée autour du noyau allongé servant à former le canal correspondant et étant laissée en place dans ledit canal après moulage du coφs (14) et enlèvement dudit noyau allongé.
9) Déviateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite feuille de métal est en zinc ou en alliage d'aluminium et a une épaisseur d'environ 5/10 mm.
10) Déviateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les canaux (8) sont usinés dans la matière du coφs (14).
11) Déviateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le coφs (14) est en un métal moins dur et plus électropositif que l'acier constituant les torons (3) du câble (2).
12) Déviateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le corps (14) est en acier et en ce que la surface intérieure des canaux (8) est doublée d'une couche de matière moins dure que l'acier constituant les torons (3) du câble (2).
13) Déviateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs coφs (14a- 14c) percés de n trous et disposés successivement sur un même axe longitudinal (13).
14) Déviateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les coφs (14a- 14c) sont deux à deux en contact et leurs trous homologues définissent à chaque fois un canal courbe continu (8) pour un toron (3) du câble (2). 15) Déviateur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un premier coφs
(14a) des coφs (14a et 14d) est en métal et ses trous sont réalisés par usinage, et en ce qu'un second (14d) des corps (14a et 14d) est réalisé par moulage d'une matière plastique.
16) Déviateur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un premier coφs (14a) des coφs (14a et 14d) est en matière thermoplastique et est réalisé par l'une des deux techniques comprenant l'injection sous pression et l'usinage par enlèvement de matière, et en ce qu'un second (14d) des coφs (14a et 14d) est réalisé par moulage d'une matière plastique thermodurcissable.
17) Déviateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un tube de maintien (11), de même longueur que le coφs
(14), qui entoure étroitement ledit coφs et qui sert à la fixation de celui-ci sur une structure (12) à laquelle le câble de hauban (2) est ancré.
18) Déviateur selon l'une des revendications 1 à 17 , caractérisé en ce que chaque canal (8) a un trajet courbe qui comporte deux parties successives courbées en sens opposés, à savoir, partant de la première face du coφs (14), une première partie ayant une concavité tournée vers l'extérieur du coφs, suivie d'une seconde partie ayant une concavité tournée vers l'intérieur du coφs.
19) Déviateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que chaque canal (8) a un trajet qui est courbé de façon monotone de la première à la seconde face du corps (14). 20) Déviateur selon la revendication 19 caractérisé en ce que chaque trajet courbe a la forme d'un arc de cercle.
21) Dispositif d'ancrage d'un câble de hauban multi-torons, comprenant une tête d'ancrage (4) qui comporte n trous (5) dans chacun desquels les torons (3) du câble de hauban (2) sont ancrés individuellement, et qui sont disposés selon un arrangement formant un réseau maillé qui a une dimension donnée de maille, et un déviateur (7) permettant de convertir l'arrangement des torons (3) dans la tête d'ancrage (4) en un arrangement formant un réseau maillé qui a une dimension de maille plus petite que ladite dimension donnée de maille, pour une partie courante dudit câble (2), caractérisé en ce que le déviateur (7) est un déviateur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 20.
22) Hauban comprenant un câble (2) composé de plusieurs torons séparés (3), et deux dispositifs d'ancrage (1) situés aux extrémités du câble, caractérisé en ce que au moins l'un des deux dispositifs d'ancrage (1) est un dispositif d'ancrage selon la revendication 21.
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