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Precontrainte Exterieure - SETRA - 1990

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Text of Precontrainte Exterieure - SETRA - 1990

  • PRECONTRAINTEEXTERIEURE

    S e r v i c e d ' E t u d e s T e c h n i q u e s d e s R o u t e s e t A u t o r o u t e s

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  • PRECONTRAINTEEXTERIEURE

    Fvrier 1990

    Document ralis et diffus par le

    SERVICE D'ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES ET AUTOROUTESCentre des Techniques d'Ouvrages d'Art46. avenue Aristide Briand - B.P. 100 - 92223 Bagneux Cedex - FRANCETl. : (1) 42 31 31 31 - Tlcopieur : (1)42 31 31 69 - Tlex 260763 F

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  • Prambule

    Jusque-l essentiellement utilise pour le renforcement des structures traditionnelles, la prcontrainte ext-rieure a connu en France depuis 1980 un dveloppement spectaculaire dans la ralisation d'ouvrages neufs,notamment de ponts.

    Elle ouvre en effet des possibilits de remplacement des cbles moyennant dispositions adquates, ainsi quede recours des solutions innovantes (mes mtalliques planes, ondules ou triangules, mes en btonajoures ou triangules ...). Elle n'en constitue pas pour autant une panace car elle pose des problmesd'encombrement l'intrieur des tabliers et ne prend tout son intrt que pour des structures importantes.

    Jusqu' prsent, la rglementation la concernant tait demeure assez embryonnaire (on peut toutefois men-tionner l'annexe 7 aux rgles BPEL 83 et la circulaire ministrielle n 86-64 du 4 septembre 1986. partiel-lement reproduite en annexe 1 du prsent document). Pour combler cette lacune, la CommissionInterministrielle de la Prcontrainte (CIP) a dcid la constitution d'un groupe de travail charg d'tudierles problmes de prcontrainte extrieure et de haubans.

    C'est ce groupe qui, aprs avoir propos la CIP des rgles spcifiques d'agrment pour les ancrages desti-ns la prcontrainte extrieure, a labor le prsent texte. Celui-ci est essentiellement orient vers lestabliers de ponts, mais la plupart des indications qu'il contient se transposent sans difficult d'autresstructures pour lesquelles une prcontrainte extrieure pourrait prsenter de l'intrt (rservoirs, couver-tures ...).Il suppose par ailleurs que le trac des cbles sort peu de la hauteur des sections dont ils assurent la pr-contrainte, ce qui exclut le cas des haubans qui sont soumis, de la part des charges d'exploitation et surtoutdu vent, des sollicitations de fatigue importantes.

    Le prsent document comporte deux grandes parties :- la premire constitue un point des connaissances accumules depuis plus de dix ans. Elle fait le tour desdiffrentes solutions mises en oeuvre, dgage les principales conclusions qui ont pu en tre tires et proposedes recommandations pour la conception tant du cblage que des ouvrages dans leur ensemble de faon prserver les possibilits de dmontage qu'on attend gnralement d'une prcontrainte extrieure. (Beau-coup de dispositions gnrales prconises cet gard sont applicables des structures plus traditionnellespour en faciliter l'entretien) ;

  • - la deuxime partie dfinit un ensemble de prescriptions et de spcifications pour les conduits, les dvia-teurs, les zones d'ancrage et les tudes d'excution. Ecrite sous forme de textes et de commentaires, ellereprsente un complment la rglementation actuelle (fascicules 65 et 65 A du CCTG notamment) etpeut tre directement vise dans les CCTP.

    Complt par diffrentes annexes, le texte en question rassemble un maximum d'lments utiles auxconcepteurs et aux matres d'oeuvre. Il a t approuv par la Commission Interministrielle de la Pr-contrainte.

  • Composition du Groupe de Travail charg d'tudierles problmes de prcontrainte extrieure et de haubans

    Prsident: M. ChaussinR.M.E. (SETRA)

    Membres : MM. AmousJ.-RAugoyard J.-RBeghi R.Boutonnet L.Bruel R.Causse G.Chabert A.Chauvin A.Combault J.Creton B.Ivanoff M.Jartoux RLe Gall D.Mathivat J.Nant C.Pedretti D.Petit B.Placidi M.Pousse M.Salmon P.Tran P.Mette P.Virloseux M.

    (ETIC)(GTM)(KLEYFRANCE)(VSL FRANCE)(SPIE-BATIGNOLLES)(SCETAUROUTE)(LCPC)(SOGELERG)(CAMPENON BERNARD)(LCPC)(SFP)(FREYSSINET INTERNATIONAL)(PCB)(SECOA)(ETIC)(CIPEC)(SFP)(RAZEL)(Ingnieur-Conseil)(CIPEC)(SFP)(SPIE-BATIGNOLLES i(SETRA)

    Secrtaire : Mlle Mahut B. (SETRA)

    m

  • A Viaduc du Vallon de Maupr a Charolles - Vue gnrale (photo Campenon Bernard)

    A Viaduc du Vallon de Maupr Charolles - Intrieur du tablier (photo SETRA)

    IV

  • S O M M A I R EPages

    Premire partie Point des connaissances

    Gnralits 3

    Technologie et protection contre la corrosion 11

    Conception et dispositions constructives 23

    Mise en oeuvre de la prcontrainte extrieure au bton 29

    Remplacement d'un cble de prcontrainte extrieure dmontable 35

    Deuxime partie Prescriptions et spcifications

    Conduits 55

    Dviateurs 65

    Zones d'ancrage

    tudes d'excution 83

    Annexes

    Elments de la rglementation concernant la prcontrainte extrieure 9 1

    Essais complmentaires fournir pour l'agrment d'un systme

    de prcontrainte extrieure au bton 95

    Dessins d'ancrages de prcontrainte extrieure dmontable 101

    Rfrences d'ouvrages prcontrainte extrieure 113

    Bibliographie 117v

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  • Premire partiePOINT DES CONNAISSANCES

    A Pont de Joigny (photo VSL)

  • A O A 33 Marseille - Poussage du tablier (photo Dragages et Travaux Publics)

    A OA 33 Marseille - Intrieur du tablier,les cbles provisoires de poussage sont dtendus (photo M. Virlogeux)

  • Gnralits

    1.1 HistoriqueLes premiers ponts qui ont t construits en bton prcontraint l'ont t l'aide de cbles extrieurs aubton. Il s'agit des ponts sur la Saale Alsleben. en 1928, et d'Aue en 1936. tous les deux construits parKarl Dischinger.Du fait de la diffusion internationale des ides d'Eugne Freyssinet, la prcontrainte extrieure n'a pas euun grand dveloppement. On peut signaler cependant plusieurs constructions importantes :- en Belgique, notamment sous l'impulsion du Professeur Magnel : pont de Sclayn en 1950, et toute une

    srie de passages suprieurs autoroutiers construits entre 1960 et 1970.- e n France entre 1950 et 1952. pour contourner les brevets de Freyssinet : ponts de Villeneuve-Saint-

    Georges, de Vaux-sur-Seine, de Port Binson et de Can Bia.

    A Pont de Villeneuve-Saint-Georges (photo J. Chtelain)

  • POINT DES CONNAISSANCES

    - en Angleterre plus rcemment : pont de Bournemouth la fin des annes 1960. et viaducs d'Exe etd'Exminster.

    Des problmes de corrosion des cbles de prcontrainte extrieure se sont manifests sur plusieurs de cesouvrages.

    Cela ft le cas pour le pont de Bournemouth dont il fallut remplacer les cbles trs rapidement. Il s'agissaitde cbles monotorons de gros diamtre, placs sous une gaine en PVC fragile et protgs par un produitdont il est possible qu'il ait favoris la corrosion.

    Ce ft aussi le cas pour les passages suprieurs construits en Belgique entre 1960 et 1970. Les cblestaient protgs par un cylindre de bton mis en place aprs mise en tension des cbles ; ce cylindre debton, fissur par le retrait, favorisa la corrosion de l'acier.

    L'analyse des ponts franais est intressante.

    Le pont de Villeneuve-Saint-Georges a t construit par Henri Lossier en prvoyant la possibilit de rempla-cer les cbles de prcontrainte, laisss nus avec une simple protection de peinture au bitume. Ce qui a per-mis de remplacer un cble, corrod par l'eau ruisselant d'un tampon de visite dans le hourdis suprieur. Lesautres cbles sont en parfait tat, grce la trs bonne tanchit de l'ouvrage et un entretien rgulier.Mais les dviations des cbles taient assures par les balanciers en bton arm ou en acier, trs coteux,qui ont dissuad les ingnieurs de poursuivre des recherches dans cette voie.

    Les dispositions des autres ouvrages franais taient plus conomiques, avec de simples entretoises dedviation en bton. Dans certains cas, la protection des cbles par une peinture au bitume s'est avre suffi-sante, grce une bonne conception des ouvrages empchant toute arrive d'eau sur les cbles. C'est le casnotamment pour le pont de Port Binson, construit par l'entreprise Coignet. Cela aurait aussi t le caspour le pont de Vaux-sur-Seine si des oiseaux n'avaient pu nicher dans le pont, dposant une fiente acidesur les cbles qui, faute d'entretien appropri, ont ainsi t corrods. Le pont a d tre renforc en 1983 pardes cbles additionnels et extrieurs.

    La mauvaise conception du pont de Can Bia, au contraire, a amen des ruissellements d'eau le long descbles, qui n'ont jamais t repeints depuis la construction, provoquant une corrosion majeure et des rup-tures de fils telles qu'il a fallu couper le pont la circulation et prvoir sa dmolition.De la mme faon, les cbles extrieurs du pont d'Aue ont t corrods par la fume des locomotives vapeur qui passaient dessous : la diffrence des autres ouvrages cits, le pont d'Aue est un pont poutres, et les cbles extrieurs ne sont pas placs l'intrieur d'un caisson qui les isole des agressionsextrieures. L"ouvrage a d tre remis en tat au dbut des annes 1960, et tous les cbles extrieurs ont tremplacs.

    Ces expriences ont donn une mauvaise rputation la prcontrainte extrieure dont il a t difficile de sedgager, alors que les seuls problmes qui se sont manifests sont des problmes de corrosion, mais enaucun cas de comportement mcanique.La prcontrainte extrieure a trouv un nouveau champ d'application avec le renforcement des ouvrages enbton prcontraint, essentiellement partir des annes 1970. De nombreux ponts, insuffisamment pr-contraints au moment de leur construction, ont d tre renforcs par des cbles ncessairement extrieursau bton.

  • POINT DES CONNAISSANCES

    Ce sont les progrs technologiques rendus ncessaires par ces applications dans le domaine de la rparationqui ont permis de relancer l'ide de la prcontrainte extrieure pour les ouvrages neufs.La prcontrainte extrieure s'est ainsi largement dveloppe aux Etats-Unis partir de 1978-197e) sousl'impulsion de Jean Muller. et en France, partir de 1980-1981. notamment sous l'action du SETRA.

    1.2 Avantages de la prcontrainte extrieure

    La prcontrainte extrieure, qu'elle soit totalement extrieure au bton ou mixte, prsente de nombreuxavantages.

    a) Amlioration des conditions de betonnageDans la premire hypothse, la suppression totale des cbles intrieurs au bton amliore considrable-ment le betonnage. en facilitant la descente du bton qui ne rencontre plus l'obstacle des conduits.Dans le cas d'une prcontrainte mixte, le nombre de cbles intrieurs est videmment rduit par rapport un cblage classique. Si aucun cble ne descend dans les mes, le betonnage de ces dernires devient parti-culirement ais.Cette amlioration des conditions de betonnage donne toutes les garanties d'obtenir des rsistances levesdans l'ouvrage, et permet d'en diminuer les paisseurs.

    b) Amlioration des conditions de mise en oeuvre des cbles de prcontrainteLes conditions de mise en oeuvre de la prcontrainte sont nettement amliores par la prcontrainte ext-rieure :- on supprime les problmes de mise en place des conduits pour tous les cbles qui passent l'extrieur du

    bton (sauf dans les pices d'ancrage et de dviation) ;- on facilite la mise en place des gaines des cbles qui restent dans le bton, grce la rduction de leur

    nombre et la simplification de leur trac (ils sont en gnral rectilignes).De plus, le recours une prcontrainte extrieure au bton limite les pertes par frottement, et aussi lesrisques d'augmentation de ces pertes par des dviations angulaires parasites dues au mauvais rglage desconduits ou leur dplacement lors du betonnage et de la vibration :- les cbles extrieurs ne subissent des pertes par frottement qu' leur passage dans le bton (dans les

    pices d'ancrage et de dviation), o sont localises les seules dviations parasites qu'ils peuvent prsen-ter ;

    - les cbles qui restent intrieurs au bton, ayant un trac trs simplifi (gnralement rectiligne), ontmoins de pertes que des cbles de trac classique.

    Corrlativement, les difficults d'enfilage se trouvent sensiblement rduites.

  • POINT DES CONNAISSANCES

    c) Amlioration des conditions d'injectionLa grande accessibilit des cbles extrieurs au bton facilite les oprations d'injection et leur contrle.Toutes les rservations d'injection dans le bton disparaissent par la mme occasion.La simplification du trac des cbles qui restent intrieurs au bton amliore aussi les conditions de leurinjection.

    d) Possibilit de remplacement des cbles extrieursLa prcontrainte extrieure peut tre conue pour permettre le remplacement de l'un quelconque descbles extrieurs au bton. Un tel remplacement, qui n'a d'intrt que si le cble en question prsente dessignes de dsordre, implique gnralement la destruction de ses armatures constitutives et de leur conduit,l'important tant d'viter toute opration traumatisante sur la structure elle-mme.

    Cet avantage ne dispense pas de se rserver la possibilit de mettre en place ultrieurement quelques cblesadditionnels extrieurs au bton, destins renforcer l'ouvrage en cas de besoin.

    e) Allgement des structures et amlioration de leur rsistanceL'ensemble de ces facteurs - et en particulier l'absence de tout conduit dans les mes - permet d'allger lesstructures prcontrainte extrieure, tout en amliorant leur rsistance relle par la suppression ou la limi-tation du nombre des trous que reprsentent les cbles intrieurs au bton, qui sont autant de pointsfaibles de la section.

    f) Recours une prcontrainte partiellePour des cbles extrieurs, le risque de corrosion se dissocie compltement du risque de fissuration dubton adjacent.Par ailleurs, les variations de tension qui affectent de tels cbles demeurent trs faibles dans la mesure oleur trac ne sort pas de la hauteur des sections (voir 1.3, d, ci-aprs).Les rserves traditionnelles que d'aucuns formulent l'gard de la prcontrainte partielle s'vanouissentdonc lorsqu'elle est totalement extrieure et applique des ouvrages monolithiques ou ne comportant quedes joints travers lesquels il est possible d'assurer la continuit des armatures passives de faon bienmatriser partout la fissuration. On peut alors considrer qu'il s'agit de structures en bton arm sur les-quelles s'exercent, outre les actions extrieures habituelles, celles, caractre permanent, dveloppes parles cbles. Mme dans ce cas, il est toutefois conseill de respecter, dans leur esprit, les conditions de laclasse III du BPEL, en s'interdisant notamment toute traction du bton au niveau des cbles sous combinai-sons quasi-permanentes et tout dpassement des contraintes limites dans les armatures passives tant souscombinaisons rares que sous combinaisons frquentes.

  • POINT DES CONNAISSANCES

    1.3 Sujtions de la prcontrainte extrieurea) Vulnrabilit de la prcontrainte extrieureLes cbles extrieurs sont beaucoup plus exposs aux agressions de toute nature que les cbles intrieurs aubton :- ils sont particulirement sensibles au feu, comme en tmoigne un incident de chantier rvlateur : une

    lampe souder, abandonne proximit, a provoqu la combustion lente d'une gaine en polythylnedans laquelle venait d'tre tendu un cble 27 T 15. Lorsque l'alerte a t donne, la gaine s'tait consu-me sur plus d'un mtre de longueur et l'un des torons tait rompu. C'est ce qui explique que la pr-contrainte extrieure soit peu utilise dans le btiment.

    - des agressions d'origine animale (fiente particulirement corrosive de certains oiseaux : rongeurs) ouhumaine sont galement envisager.

    A l'intrieur de nombreux ponts on a pu relever des traces d'occupation humaine temporaire ou durable.Les pensionnaires occasionnels de ces ouvrages ont parfois un rle utile mais certaines de leurs pratiques(notamment celles consistant allumer des feux pour leurs besoins domestiques) peuvent s'avrer dange-reuses pour la durabilit des cbles extrieurs.Par ailleurs l'existence de rseaux l'intrieur des tabliers pose des problmes de scurit : la simple inter-vention d'un personnel de maintenance, sauf s'il a reu des consignes prcises de la part du gestionnaire del'ouvrage, n'est pas sans danger pour les cbles.Dans chaque cas, il importe donc d'analyser les risques correspondants et de prendre toute mesure suscep-tible de les limiter un niveau acceptable. Pour les ponts, une section ferme, en caisson, est bien videm-ment prfrable une section ouverte. Encore convient-il, lorsque la technologie retenue rend les cblesparticulirement vulnrables, d'en interdire l'accs aux indsirables.

    b) Difficults de rglage des tubes de passage dans le btonSi la prcontrainte extrieure permet de simplifier considrablement la mise en place des conduits, puisqu'ilsuffit de les disposer aux rares passages du cble dans le bton (dans les pices d'ancrage et de dviation),ces conduits doivent, dans les zones dlicates en question, tre rigides et placs avec une trs bonne prci-sion. Le cble extrieur ne pouvant tre que rectiligne entre deux traverses du bton, toute erreur d'orien-tation du tube cintr se traduirait en effet par des cassures angulaires ses extrmits, augmentant les pertespar frottement, et gnrant des contraintes parasites tant dans le cble que dans le bton adjacent.

    ^ Pour liminer les difficults de rglage,on peut utiliser des dviateurs provisoirementmobiles.Aprs mise en tension, les rservationssont scelles au mortier (photo GTM)

  • POINT DES CONNAISSANCES

    c) Difficults de manutention des vrins de mise en tensionLe recours une prcontrainte extrieure au bton conduit logiquement l'emploi de cbles de prcontraintede forte puissance pour en limiter le nombre et l'encombrement : on utilise couramment des cbles 19 T 15,et des cbles plus puissants pour les grandes portes.Mais le poids des vrins de mise en tension rend leur manipulation dlicate. Le projet doit prvoir toutes lesdispositions ncessaires un dplacement et une mise en position faciles de ces vrins.Un cas particulirement favorable sur ce plan est celui de la construction des ponts trave par trave l'avancement : les ancrages arrire du ct dj construit de la trave sont alors passifs, et les ancragesavant actifs ; les vrins peuvent donc tre mis en position par une chvre l'avant de l'ouvrage, sans jamaisdevoir pntrer dans le tablier.

    A Viaduc du Vallon des Fleurs construit l'avancement (voussoirs prfabriqus) (photo Campenon Bernard)

    d) Possibilits limites de surtension des cbles extrieursPour des cbles extrieurs l'allongement de l'acier de prcontrainte est le mme tout au long du trac, ou dumoins entre deux points d'attache successifs (ancrage ou dviateur) si les dviations angulaires y sont suffi-samment importantes pour que les frottements bloquent les dplacements.Un cble extrieur restant rectiligne entre ses points d'attache, son allongement est plus faible que la varia-tion moyenne de dformation du bton son niveau : cette diffrence est d'autant plus nette que les pointsd'attache sont plus espacs. La mobilisation de surtensions importantes, pour les justifications vis--vis destats-limites ultimes, impliquerait donc des dformations considrables tant pour le bton que pour lesmatriaux qui lui sont incorpors (cbles intrieurs notamment).

  • POINT DES CONNAISSANCES

    Comme, l'inverse, ces dformations doivent tre limites des valeurs raisonnables, les surtensions pos-sibles pour un cble extrieur dont le trac s'inscrit sur la hauteur du bton dont il assure la prcontraintedemeurent trs rduites.

    1.4 Considrations conomiquesPour un ouvrage pris dans son ensemble, il est trs dlicat d'tablir une comparaison conomique entre unesolution prcontrainte traditionnelle et une solution faisant appel des cbles extrieurs. En effet, plu-sieurs facteurs agissent de faon contradictoire tant sur les quantits de matriaux que sur les prix uni-taires : Tout d'abord, le recours une prcontrainte extrieure permet gnralement de rduire les sections de

    bton en partie courante, donc d'allger la structure et par l-mme de diminuer les sollicitations de poidspropre. Ces gains sont toutefois partiellement contrebalancs par l'existence d'entretoises de dviation etd'ancrage.

    A tension utile gale, un cble extrieur est souvent un peu moins efficace qu'un cble intrieur au btoncompte tenu :- de son trac polygonal assez rustique.- de la moindre excentricit qu'on peut lui donner au droit des sections critiques (dans la mesure toute-

    fois o l'on souhaite confiner son trac aux vides mnags l'intrieur de la structure).- de ses possibilits rduites de surtension lorsqu'on examine le comportement de la construction vis--

    vis des tats-limites ultimes (voir l .3. d. ci-dessus). En contrepartie, un cble extrieur prsente toujours une force utile plus importante qu'un cble intrieur

    de trac comparable du fait des moindres frottements. Enfin, consommation gale en acier dur, la prcontrainte extrieure cote plus cher qu'une prcontrainte

    traditionnelle cause :- de la nature des matriaux et des matriels spcifiques utiliss (conduits, dispositions spciales au

    niveau des ancrages notamment) qui font l'objet d'exigences particulires (voir 2e partie),- des difficults de rglage des tubes de passage dans le bton,- des problmes que pose la manutention des vrins de mise en tension.

    Compte tenu de ces lments antagonistes, les seules conclusions globales qui s'imposent sont lessuivantes : En termes de cot initial, la prcontrainte extrieure n'est intressante que si l'allgement de la structure

    est important et si sa construction peut tre industrialise. Lorsque l'industrialisation du chantier est troplimite (la ralisation des entretoises dviatrices constitue un obstacle srieux cet gard) l'avantage co-nomique immdiat est pratiquement nul.

    La prcontrainte extrieure n'en conserve pas moins des atouts importants car elle permet :- d'amliorer sensiblement la qualit, donc la durabilit des ouvrages.- d'en faciliter la surveillance et par l mme de rduire les cots d'exploitation.

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  • Technologie et protection contre la corrosion

    La technologie est diffrente selon que les cbles sont ou non conus pour tre remplames.

    Plusieurs solutions technologiques permettent de remplacer les cbles extrieurs en cas de besoin :- on peut maintenir le principe d'une injection au coulis de ciment, condition de prvoir une double enve-

    loppe aux ancrages et dans les zones de dviation pour permettre le dmontage :- on peut injecter avec un produit souple, graisse ou cire ptrolire ;- certains projeteurs ont envisag d'utiliser des cbles galvaniss laisss nus. ou placs sous tubes non

    injects ;- diffrents distributeurs de prcontrainte ont dvelopp des systmes base de monotorons gains-protgs

    groups en faisceaux.

    2.1 Cbles non remplames

    Lorsqu'il n'est pas prvu de permettre le remplacement ventuel des cbles, la meilleure protection, et laplus conomique, consiste injecter les cbles extrieurs au coulis de ciment.Les conduits sont alors gnralement des tubes en polythylne haute densit (PEHD) dans les parties ole cble est libre ; ils sont directement raccords des tubes mtalliques rigides, cintrs, qui assurent le pas-sage dans le bton.

    Les conduits en PEHD peuvent tre remplacs par d'autres types de conduits dans les parties libres :- on a utilis en quelques occasions des tubes en polypropylne plus performants mcaniquement mais

    malheureusement plus sensibles aux ultra-violets,- on pourrait employer des tubes mtalliques rigides (de type tube de chauffage), mais il semble que cela

    soit nettement plus coteux.Les gaines classiques en feuillard sont exclure car insuffisamment tanches. Il est enfin dconseill d'uti-liser des conduits en PVC, dont on peut craindre l'excessive fragilit.

    M

  • POINT DES CONNAISSANCES

    Le raccordement entre un tube en PEHD et un tube de rservation mtallique est dlicat. Deux solutions ontt utilises :- un raccord en caoutchouc est plac entre les deux conduits, avec des serre-joints ; ce raccord doit tre pro-

    tg par des coquilles mtalliques lors de l'injection, car il ne peut pas rsister par lui-mme la pressiond'injection;

    - on peut enfiler sur les extrmits du tube de rservation mtallique de courts tronons de tubes en PEHD.partiellement intgrs dans le bton de la pice d'ancrage ou de dviation, pour permettre le raccorde-ment direct par thermo-fusion avec le conduit courant.

    Pour contourner cette difficult une autre solution consiste, au droit des dviateurs courants, utiliser lesystme de la double enveloppe dcrit en 2.2 ci-aprs.Il est indispensable que le diamtre intrieur du conduit soit au moins celui que dfinit l'agrment tradition-nel du systme de prcontrainte, notamment dans les zones de passage dans le bton o se concentrent lespertes par frottement.Les gaines en PEHD doivent tre capables de rsister sans dformation la pression d'injection. Il estconseill de choisir une paisseur de gaine garantissant sa rsistance sous une pression nominale d'aumoins 0,4 MPa (la dfinition de cette pression nominale est donne au chapitre 1 de la 2e partie).

    2.2 Cbles remplames injects au coulisde ciment sous double tubage

    a) Principe de la double enveloppePour permettre le dmontage ais d'une prcontrainte extrieure injecte au coulis de ciment, il faut mettreen oeuvre une double enveloppe dans les parties o le cble traverse le bton :- le conduit est alors un tube continu, par exemple en polythylne haute densit (PEHD).- il passe l'intrieur d'une enveloppe mtallique dans les pices d'ancrage et de dviation, enveloppe

    mtallique qui joue presque toujours le rle de coffrage.Il faut, pour que le dmontage soit facile, que le cble puisse se dplacer sur lui-mme dans les zones o iltraverse le bton. Son trac doit donc tre rectiligne ou circulaire dans chacune de ces zones.

    A Double enveloppe la traverse d un dviateur(photo GTM)

    A Double enveloppe la traverse d'un ancrage(photo Freyssinet)

    12

  • POINT DES CONNAISSANCES

    II faut aussi prendre des dispositions l'ancrage pour que la double enveloppe permette l'extraction parl'arrire de la tte d'ancrage et du cble. On peut par exemple prolonger le tube continu qui protge le cblepar un cne li la tte d'ancrage, log l'intrieur de la trompette ou de la tromplaque d'ancrage. Danscertains systmes de prcontrainte extrieure, le cne intrieur est une trompette d'panouissement en poly-thylne haute densit thermosoude sur le conduit courant. On peut aussi disposer un systme de deuxcylindres co-axiaux, le cylindre intrieur tant li au conduit courant et le cylindre extrieur, qui constituela trompette d'ancrage, au tube de rservation.

    La principale difficult consiste assurer une parfaite tanchit entre la tte d'ancrage et le conduit pro-long par sa trompette d'panouissement o est log le cble, de faon ce que le coulis d'injection nepuisse pas pntrer entre les deux enveloppes rendant l'extraction difficile ou impossible.

    b) Choix du type de conduitEn ce qui concerne le choix du type de conduit, la solution la plus courante consiste utiliser des tubes enPEHD thermosouds au miroir, ou raccords par manchons lectro-soudables. Le raccord de ces tubes destrompettes d'panouissement est :- facile si ces trompettes sont en PEHD.- beaucoup plus dlicat si elles sont mtalliques.

    On a intrt adopter des tubes en PEHD un peu plus pais que dans le cas d'une prcontrainte extrieurenon dmontable, car le conduit passe dans les zones de dviation et subit la pression de courbure du cblequi tend s'y enfoncer. L'exprience a montr que les torons plastifient le polythylne. mais sans le cou-per dans la mesure o les rayons de courbure ne sont pas trop petits (voir les valeurs minimales dfinies en2.3 de la 2e partie) et o l'paisseur du conduit est suffisante. Une bonne paisseur des gaines assure aussiune protection de l'acier du cble la sortie du tube de rservation lorsqu'il existe des dviations parasites :l'crasement local du polythylne permet une relative rpartition de la cassure angulaire.

    Dans ces conditions, il est recommand de choisir une paisseur de tube qui garantit sa rsistance sous unepression nominale d'au moins 0,6 MPa.

    D'autres types de matire plastique ont t utiliss, mais beaucoup moins largement, en particulier du poly-propylne.

    Dans quelques cas. enfin, on a eu recours des conduits mtalliques.

    Le raccordement des conduits mtalliques peut tre effectu par soudure, mais il est alors prudent de ne pasaccepter de tubes d'paisseur infrieure 3 millimtres qui sont difficiles souder (perage de l'acier). Ilfaut aussi noter les grandes difficults pratiques d'une soudure proximit des parois. La soudure est facili-te par un tulipage des tubes, qui assure leur embotement.

    Dans le cas d'un assemblage par tulipage et embotement, il est envisageable d'assurer l'tanchit par col-lage ou par le moyen de manchons thermodurcissables ; par contre, les tentatives de sertissage ont donndes rsultats mdiocres faute de place pour raliser correctement cette opration.

    D'une faon gnrale, les conduits mtalliques paraissent plus coteux que les conduits en PEHD.

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    c) Problmes poss par l'opration de dmontageL'opration de dmontage d'un cble extrieur inject au coulis de ciment ne doit pas tre mene sans pr-cautions : il faut viter que la coupure du cble ne soit brutale et mette en danger le personnel qui procde cette opration (voir chapitre 5 de la lre partie).

    2.3 Cbles remplames injects avec un produit soupleUne autre solution pour permettre le remplacement des cbles extrieurs au bton consiste les injecter l'aide d'un produit souple, qui mnage la possibilit de les surtendre, de les dtendre, et de les enlever. Unsimple tubage suffit alors.

    a) Nature du produit d'injectionLes premires expriences ont t faites en injectant dans les conduits une graisse classique, mlange d'huileet de savon.Plusieurs solutions ont t envisages pour injecter une graisse qui ait temprature ambiante une viscositleve, lui permettant de rester fige dans les gaines en limitant les risques de fuite.La premire consiste injecter la graisse faible temprature (de l'ordre de 40 C). Il faut alors une pres-sion d'injection relativement leve (1,5 2,0 MPa par exemple), des points d'injection assez rapprochs,et surtout des conduits capables de rsister une pression importante (conduits tanches du type plomberie).La seconde solution consiste injecter la graisse une temprature suffisamment leve (de 80 90 C)pour qu'elle soit trs fluide. Dans ce cas les conduits doivent tre tanches et rsister la temprature, maisils n'ont supporter qu'une faible pression d'injection (de l'ordre de 0.2 MPa si l'injection est bien conduite).Les premires injections la graisse qui ont t faites n'ont pas donn des rsultats totalement satisfaisantsfaute d'un matriel appropri et par manque de stabilit du produit utilis :- de nombreuses fuites sont apparues dans le cas d'injections faible temprature faites dans des conduits

    insuffisamment rsistants ; la sparation de l'huile et du savon (ressuage) a provoqu des fuites d'huileabondantes ;

    - les conduits capables de rsister une injection froid s'avrent trs coteux ;- le chauffage et l'injection de la graisse chaud sur chantier pose de nombreux problmes : importance

    des moyens mobiliser, salet du chantier, danger d des produits toxiques contenus dans certainesgraisses, risques de sparation des huiles et du savon.

    La plupart des fournisseurs de prcontrainte s'orientent aujourd'hui de prfrence vers des cires ptroliresplutt que vers des graisses. Les cires prsentent en effet l'avantage d'une grande stabilit du fait de leurstructure cristalline.Pour simplifier la mise en oeuvre, et faire disparatre l'aspect de salet des injections par produits souples,certains ptroliers ont fabriqu des camions citernes isothermes quips de pompes, capables d'injecterdirectement la cire chaude dans les conduits, une temprature de l'ordre de 90 C.

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    b) Nature des conduitsLa solution de la simple enveloppe, toujours suffisante, est la plus souvent retenue.Dans les zones de traverse du bton, aux ancrages et dans les dviateurs. les conduits qui jouent enmme temps le rle de tube de rservation dans le bton doivent tre des tubes mtalliques cintrs. D'unepart parce qu'ils sont beaucoup plus faciles cintrer avec prcision que des tubes en plastique, et d'autrepart parce qu'on peut craindre que la pression de courbure des fils ou des torons, exerce pendant toute lavie de l'ouvrage, ne finisse par couper des conduits en polythylne haute densit.En partie courante, les conduits doivent tre par ailleurs capables dersister aux tempratures et aux pressions d'injection. C'est la raison pourlaquelle, dans les premiers ouvrages injects la graisse, on a utilis destubes mtalliques souds raccords par tulipage et embotement.On a aussi employ des conduits en fibre de verre, trs rsistants maiscoteux.

    ^ Conduit en fibre deverre inject la cire(photo A. Chabert)

    A Collier pour piquage d'injection(photo A. Chabert)

    Plus rcemment, on a commenc injecter de la graisse ou de la cire ptrolire 80 ou 90 C dans destubes en polythylne haute densit. Si Ton utilise des tubes pais en PEHD (rsistant une pressionnominale de 0,6 MPa), il semble que cela ne pose pas de problme : l'inertie thermique du tube limite sonchauffement au moins sa priphrie. On retrouve, par contre, les difficults de raccordement avec lestubes mtalliques de rservation, mais on peut les luder, au droit des dviateurs, grce au systme djvoqu de la double enveloppe. Dans ce cas, un renforcement local du tube en PEHD par une gaine mtal-lique annele place son intrieur permet d'viter tout risque de perforation du plastique par le cble, dansla zone de courbure.

    c) Dilatation du produit soupleLa graisse et la cire ptrolire ont un coefficient de dilatation thermique prs de dix fois suprieur ceux del'acier et du bton. Si la graisse ou la cire remplissent compltement les conduits temprature normale,une augmentation importante de la temprature provoque invitablement une mise en pression du produitsouple et favorise les fuites.Il est donc indispensable, dans le cas d'une injection faible temprature (de l'ordre de 40 C), de prvoirdes vases d'expansion du produit souple, graisse ou cire ptrolire, dont le volume est calcul en fonctiondes tempratures extrmes prvisibles au cours de la vie de l'ouvrage. L'oubli de cette disposition est enpartie l'origine des fuites constates sur certains ouvrages.

  • POINT DES CONNAISSANCES

    Au contraire, si l'on injecte la cire ptrolire ou la graisse forte temprature, elle va se rtracter dans lesgaines en refroidissant, et elle disposera de tout le volume ncessaire pour se dilater lors des priodeschaudes. Sauf si, dans une zone de l'ouvrage, les pertes calorifiques lors de l'injection ont abaiss la temp-rature du produit d'injection en dessous des tempratures qu'il subira dans l'avenir.

    d) Possibilits de contrle et de rglage de la tensionEn plus de la dmontabilit, l'injection au moyen d'un produit souple offre diffrentes possibilits :- de contrle et de rglage de la tension en utilisant par exemple des ancrages tte filete,- de dtension complte non destructive des torons moyennant recours des clavettes spciales et sous

    rserve de ne pas recper les armatures qu'il convient alors de protger, en arrire des ancrages, aumoyen de capots longs.

    Ces avantages complmentaires sont toutefois d'un intrt limit : La repese n'est envisageable que sur quelques ouvrages exprimentaux faisant l'objet d'un suivi long

    terme en vue d'amliorer la connaissance de leur comportement, Un rattrapage ultrieur de tension, destin compenser partiellement les pertes par retrait, fluage et

    relaxation, s'avre relativement peu efficace pour une structure neuve dans laquelle les cbles ont t ini-tialement tendus leur maximum. Une telle manoeuvre serait plus intressante dans l'hypothse d'unrenforcement pour lequel il subsisterait une incertitude sur la prcontrainte ncessaire. On pourrait alorsse rserver une marge substantielle de remonte en tension sur des armatures volontairement sous-tenduesau dpart. Mais mme dans ce cas, il serait certainement plus conomique de prendre, dans le doute, lesdispositions habituelles permettant la mise en oeuvre de cbles additionnels,

    Pour un remplacement ventuel, enfin, il n'est pas vident qu'une dtension non destructive des arma-tures, mme si elle permet de conserver l'intgrit de la gaine, soit moins onreuse qu'un trononnage ducble, invitable lorsqu'il a t inject au coulis de ciment. Car se posent alors les problmes d'extractiondu cble enduit de cire et ventuellement de nettoyage du conduit, avant enfilage du nouveau cble.

    Globalement, les solutions d'injection par produits souples s'avrent, l'heure actuelle, plus coteuses queles solutions d'injection au coulis de ciment. C'est pourquoi elles ne sont gure employes que dans les caso les avantages complmentaires prcdemment voqus sont exigs par le march.

    A Injection a la cire - Capots longs pour conservationdes surlongueurs des torons en vue d'une dtensionventuelle (photo A. Chabert)

    A Capots longs - Injection en cours(photo A.Chabert)

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    2.4 Cbles galvaniss

    a) Principe d'emploi des cbles galvanissPlusieurs projeteurs ont propos d'utiliser des cbles galvaniss, en comptant sur la seule galvanisationpour assurer la protection de l'acier de prcontrainte contre la corrosion (II convient de remarquer qu'aucuntoron galvanis n'est l'heure actuelle agr pour un usage en prcontrainte).Une surveillance visuelle des cbles est alors indispensable pour permettre le remplacement des cbles cor-rods, ou leur protection par peinture en cas de besoin.Mais il est interdit de laisser des cbles nus et non maintenus, qu'ils soient provisoires ou dfinitifs, pourdes raisons de scurit du personnel de construction et de visite (risque de rupture d'un toron).

    A Viaduc de Sermenaz Cbles galvaniss (photo M. Virlogeux)

    Plusieurs solutions sont envisageables :- laisser les cbles galvaniss nus. mais en les maintenant intervalles rapprochs par de simples bagues

    enserrant tous les fils ou les torons : ou en les tenant et en les accrochant au bton par des pices de main-tien (tous ces lments doivent tre munis de protections adquates pour viter d'endommager la galvani-sation) ;

    - placer les cbles galvaniss dans des tubes lumires, ou dans des tubes tlescopiques permettant leurinspection rgulire ; cette seconde solution parat cependant nettement plus coteuse, et complique l'ins-pection.

    r

  • POINT DES CONNAISSANCES

    b) Protection des ancragesBien entendu, il faut aussi assurer une protection des pices d'ancrage: tte d'ancrage, plaque d'ancrage,trompette et clavettes. Il a t envisag d'utiliser des clavettes en acier chrom dur, et de galvanisertoutes les autres pices.Il importe galement de drainer l'ancrage pour viter toute accumulation d'eau contre la plaqued'ancrage si elle est en point bas.Mais ces principes ont conduit quelques dboires. Les tolrances sur l'paisseur de la galvanisation (quiaurait d tre de l'ordre de 50 microns) n'ont pas toujours t respectes, et cette paisseur a parfois atteint100 microns, tandis que la tte d'ancrage recevait une couche de zinc trop paisse, irrgulire, avec descoulures. Le coincement conique n'a pu alors se faire dans de bonnes conditions, les clavettes n'ayant paspntr dans la tte d'ancrage autant qu'elles auraient d.Ces incidents ont conduit une certaine rserve sur l'avenir de cette technique.Un autre type de protection des ancrages est possible, par injection locale avec un produit souple, graisseou cire ptrolire. Mais cette solution n'est simple que si l'ancrage est en point bas : on peut alors placer uncapot tanche, viss ou soud sur la plaque d'ancrage, et injecter par le bas, jusqu' remplir de graisse oude cire la totalit du tube de rservation, dont il est souhaitable qu'il sorte lgrement du bton pour vitertoute entre d'eau.

    c) Problmes particuliers de mise en oeuvreDes dispositions spciales doivent tre prises pour limiter les risques de blessure des cbles galvaniss lorsde leur manipulation et de leur mise en place.

    d) Efficacit de la protection contre la corrosionRappelons que certains spcialistes doutent de la dure de la protection contre la corrosion qu'assure la gal-vanisation, et qu'il parat donc raisonnable de n'utiliser cette solution que dans des zones climat sec etsain, et de l'viter dans des atmosphres agressives (particulirement dans des ambiances acides) ethumides.

    2.5 Cbles constitus de monotorons gains-protgs

    L'utilisation de monotorons gains-protgs pour constituer des cbles prsente des avantages certains :- faible valeur des coefficients de frottement.-possibilit d'effectuer la mise en tension l'aide d'un vrin monotoron lger, maniable et de faible

    encombrement.

    Elle se heurte malheureusement une difficult importante : dans les zones de courbure, au sein du paquetd'armatures, la pression des couches suprieures provoque la dchirure des gaines individuelles en PEHDtrop minces pour rsister aux efforts correspondants.

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    Deux familles de solutions ont t mises au point pour pallier cet inconvnient :

    a) Sparation physique des monotorons tout au long de leur trac

    M^A Monotorons spars - Barillet de tubes de rservation(photo A. Chabert)

    A Barillets de tubes de rservationau niveau d'un dviateur (photo A.Chabert)

    Dans ce cas. les dviateurs sont constitus de barillets de tubes mtalliques cintrs, isolant les armatures lesunes des autres et dfinissant pour elles des tracs rigoureusement parallles en dehors du bton. Le raccor-dement aux trompettes d'extrmit se fait de mme par un jeu de tubes plus ou moins complexe, la protec-tion de la zone d'ancrage tant ralise par une injection ultrieure l'aide du mme produit souple quecelui qui enrobe les torons en partie courante.

    A Monotorons spars - Dispositions au niveau d'un ancrage (photo A. Chabert)

    L'enfilage des torons constitue le point dlicat du procd. Les risques de blessure de la gaine doiventincontestablement faire prfrer, pour ce type d'application, le toron gain cir au toron gain graiss.

  • POINT DES CONNAISSANCES

    II n'en demeure pas moins que ces armatures prsentent une sensibilit particulire aux agressions animaleset surtout humaines.

    b) Groupement des monotorons l'intrieur d'un tube en PEHDLe diamtre intrieur de ce tube logeant l'ensemble des monotorons gains-graisss doit tre lgrementsuprieur au diamtre du conduit utilis pour un cble de prcontrainte traditionnel de mme puissance.Une fois l'ensemble des monotorons gains-graisss en place, le tube est inject au coulis de ciment, saufaux ancrages pour permettre ultrieurement la mise en tension des armatures. Le coulis durci vite le reportsur les torons des couches infrieures des pressions de courbure concentres des couches suprieures.

    On peut alors tendre le cble dans son ensemble outoron par toron, en prenant soin d'quilibrer lesefforts sur les plaques d'ancrage au fur et mesurede la mise en tension des torons successifs.

    La protection contre la corrosion est acheve par uneinjection locale des ancrages. Si l'on souhaite assurerla pntration des clavettes dans la tte d'ancragesous l'effet des surtensions (voir 4.3, lrc partie), leplus simple est de faire cette injection locale lagraisse ou la cire ptrolire, en disposant un capottanche soud ou viss sur la plaque d'ancrage. Il estvidemment ncessaire d'utiliser le mme produitque pour la protection courante des monotorons gai-nes-graisses.

    A Groupement de monotorons gains dans un conduiten PEHD inject au coulis de ciment (photo A. Chabert)

    II est prfrable de maintenir le systme de double enveloppe aux ancrages et dans les dviateurs pour per-mettre le remplacement ventuel des cbles. Mais certains ingnieurs considrent qu'il est possible dedmonter de tels cbles en l'absence de double enveloppe puisqu'il est facile d'enlever les torons un un. Ilne resterait ensuite qu' liminer le coulis l'eau sous pression.

    B

    A Systme presse-toupe Freyssinet pour viterla contamination de la tte d'ancrage par le coulis d'injection(photo Freyssinet)

    A Mise en tension au moyen d'un vrin monotoron(photo A. Chabert)

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    2.6 Cbles provisoires non injectsLorsque les cbles extrieurs n'ont qu'un rle provisoire pendant la construction de l'ouvrage, la qualit dela protection anti-corrosion est moduler en fonction de leur dure d'utilisation. Si les cbles provisoiresdoivent tre laisss en place et en tension pendant de nombreux mois, et s'ils sont employs dans des condi-tions qui peuvent tre agressives sur le plan de la corrosion on a intrt choisir des aciers galvaniss. Maissi la prcontrainte provisoire n'est laisse en place que quelques semaines, voire quelques mois, et si lesconditions sont bonnes, des cbles clairs non injects suffisent. Une protection l'huile soluble est alorsncessaire.Comme l'emploi de cbles nus et non maintenus est interdit pour des raisons de scurit du personnel, lameilleure solution consiste placer les cbles provisoires dans des gaines continues, qui sont en gnral desgaines en plastique de plus faible paisseur que celles utilises comme conduits dfinitifs, par exemple enpolythylne haute densit, ou en polypropylne.Mais on peut aussi laisser les cbles nus, condition de les attacher au bton de loin en loin, et de les lier intervalles rapprochs par des bagues qui empchent une armature rompue de fouetter dans l'ouvrage.

    2.7 Tendances actuellesDes diffrentes technologies prcdemment voques et qui toutes ont fait l'objet de ralisations depuis1980, la plus rpandue, l'heure actuelle, est celle de la double enveloppe avec injection au coulis deciment. Les conduits continus sont des tubes en PEHD se raccordant, sous ancrages, des trompettesd'panouissement le plus souvent en polythylne haute densit, spcialement mises au point par lessocits distributrices de prcontrainte de faon satisfaire aux exigences fondamentales d'tanchit pourpermettre un ventuel dmontage des units sans opration traumatisante pour la structure. Les dispositifscorrespondants, maintenant produits industriellement, sont soumis une procdure spcifique d'autorisa-tion ou d'agrment (voir chapitre 3 de la 2e partie).

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    i / 2 COUPE AA 1/2 COUPE BB

    cables intrieurs 12 T 15

    5

    26

    ?3 2

    M-1 Si1

    32

    n 3

    V

    1 .B

    cables extrieurs 19 T 15

    A BC 0

    ~ f "L i- . .^ -T-

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    CBDA

    A 0.0199 0,0122 CB 0,0194 0,0121 D

    A 0,0051 Q0B5T C i^ B 0,0022 0,0966^, ^ 0 . 0 0 , ^ 0,0350 ^ 0J1634

    t :BCfe5

    A Principe du cblage du pont de la Flche

    Viaduc de Poncin - Intrieur du tablier (photo C. Servant)

  • Conception et dispositions constructives

    3.1 Localisation des ancragesA la diffrence de ce qui se passe avec une prcontrainte classique intrieure au bton, les forces de prcon-trainte extrieure ne vont pas vers la masse du bton, mais vers le vide. Il est donc indispensable d'ancrerles cbles sur les pices massives.L'ancrage de cbles extrieurs sur des bossages d'ancrage placs sur les mes, les hourdis ou la liaisondes deux est notablement plus difficile que celui de cbles intrieurs : il apparat un important effort decisaillement la liaison entre le bossage et le reste de la structure.

    A Pont de lle-de-R - Entretoise d'ancrage (photo G. Forquet)

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    C'est ce qui explique que dans la plupart des ponts prcontraints au moyen de cbles extrieurs au bton lescbles soient ancrs sur de robustes entretoises places la verticale des appuis, l o leur poids n'induitaucun effet gnant pour la structure.

    3.2 Diffusion des efforts aux ancrages

    Gnralement, un grand nombre de cbles extrieurs sont ancrs aux abouts de l'ouvrage. En outre, pen-dant la construction, un nombre important de cbles extrieurs sont ancrs sur certaines entretoises surpiles, sans que les efforts qu'ils dveloppent soient quilibrs par les cbles ancrs sur l'autre face del'entretoise, comme ils le seront la fin de la construction.Il apparat alors de trs importants efforts de diffusion de cette prcontrainte dans le bton. Le souci d'vi-ter l'ouverture de fissures dont la direction et l'ouverture sont difficiles contrler, conduit recommanderd'quilibrer une grande partie des efforts de diffusion par une prcontrainte transversale, ou la foistransversale et verticale.

    3.3 Dviation des cbles

    Pour que les cbles extrieurs soient efficaces en flexion et l'effort tranchant, il faut qu'ils passent en fibresuprieure sur pile, et en fibre infrieure dans la zone centrale des traves. Ce trac est ralis l'aide despices de dviation qui donnent aux cbles un trac en ligne brise.Un cblage mcaniquement optimal est obtenu en multipliant les dviateurs ce qui permet :- soit de dvier les cbles un un,- soit de leur donner tous le mme trac, proche du trac thorique que prsenterait une prcontrainte tra-

    ditionnelle intrieure au bton.

    Dans le premier cas, les pices de dviation peuvent tre des blocs en bton (ou des pices mtalliques dedviation ancres au bton de la structure) placs la limite entre le hourdis infrieur et les mes despoutres en caisson. La position des ancrages doit tre choisie de faon ce que les efforts de dviation sedcomposent sans flexion secondaire sur l'me et le hourdis infrieur.

    A Dviations chelonnes - Exemple du pont de Long Key A

  • POINT DES CONNAISSANCES

    Dans le second cas, ce sont de vritables entretoises qui permettent de dvier simultanment tous les cbles.Il est alors intressant de placer chacun d'entre eux dans un plan vertical (ou faiblement inclin sur la verti-cale) avec quelques corrections aux ancrages pour des raisons d'encombrement gomtrique. Multiplier cesentretoises prsente toutefois des inconvnients :- bien que beaucoup plus lgres que les entretoises d'ancrage (places la verticale des appuis) elles

    gnrent par leur poids des efforts additionnels dans la structure,- elles compliquent la ralisation.

    Dviations multiples (trac quasi-parabolique)

    C'est pourquoi on prfre souvent se limiter deux entretoises dviatrices en trave ce qui rduit l'efficaci-t du cblage notamment vis--vis de l'effort tranchant et impose parfois d'augmenter un peu l'paisseurdes mes. Le choix d'un tel parti peut tre lgrement pnalisant en ce qui concerne les quantits de mat-riaux, mais il s'avre presque toujours payant quant l'conomie du projet car il simplifie notablementl'excution.

    Trac polygonal simplifi

    3.4 Conditions permettant le remplacement des cblesLorsque la prcontrainte extrieure doit tre dmontable, il est indispensable de prendre des prcautionsparticulires lors de la conception de la structure :- il faut videmment que les ancrages des cbles dmontables soient en permanence accessibles ;- il faut prvoir l'encombrement des vrins ncessaires la mise en tension des ventuels cbles de rempla-

    cement, ce qui peut conduire, par exemple, disposer des chambres de tirage sur les cules ;- il faut prvoir les dispositions ncessaires pour permettre la mise en place des cbles de remplacement ;

    ces cbles peuvent tre enfils par une trappe dans le hourdis infrieur d'une trave (gnralement derive), ou par une porte dans un des murs des chambres de tirage places sur les cules ; on peut aussiamener les cbles aux chambres de tirage sur cules par des conduits de diamtre suffisant qui ont tenterrs dans ce but dans les remblais d'accs ;

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    il faut enfin prvoir les dispositions permettant d'amener les vrins de mise en tension dans l'ouvrage, deles dplacer, et de les mettre en position (points de levage des vrins au niveau des ancrages ; accs etcheminement pour les vrins, soit sur chariot, soit par suspension un rail continu dans l'ouvrage).

    "^ Engin automoteur de manutention des vrins( noter les cbles provisoires sous gaines en feuillard)(photo Spie-Batignolles)

    3.5 Vibrations des cbles extrieurs au bton

    Les mouvements de la structure, par exemple sous l'effet du trafic pour les ponts, peuvent engendrer desvibrations des cbles extrieurs, qui sont en gnral libres sur une grande longueur.

    Il faut viter que la priode propre fondamentale de vibration des cbles ne soit trop proche d'une priodepropre de la structure elle-mme. L'analyse doit tre limite aux premiers modes.

    La rigidit de flexion des cbles extrieurs, particulirement pour les cbles injects au coulis de ciment, etl'encastrement partiel des cbles dans les entretoises d'ancrage et dans les pices de dviation, ont un effettrs favorable qui est nglig dans la formule classique des cordes vibrantes.

    L'exprience a montr que les cbles d'une quinzaine de mtres de longueur ne subissaient que des vibra-tions trs faibles dans le cas des ponts routiers. Dans le cas de ponts ferroviaires, qui sont soumis desexcitations plus violentes, il semble prudent de limiter les longueurs libres 10 ou 12 mtres.

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    Lorsque les organes d'ancrage et de dviation sont plus espacs, il est souhaitable de disposer des picesintermdiaires de maintien des cbles. Ces pices ne subissent que des efforts trs faibles, mais il est utileque le cble soit tenu par l'intermdiaire d'un dispositif lgrement amortisseur, comme par exemple unpatin d'lastomre. Lorsque les cbles passent prs du bton, il peut suffire de placer en force une petitecale en lastomre entre le cble et le bton.Si par ailleurs, des sollicitations dynamiques accidentelles (rsultant par exemple de sismes ou de chocsviolents sur la structure) sont prises en considration dans le dimensionnement, il convient de s'assurer dubon comportement de l'ensemble de l'ancrage utilis sous ce type de sollicitations.

    3.6 Rseaux l'intrieur des ouvragesII est extrmement frquent que les ouvrages contiennent des rseaux de diffrents types : lectricit, tl-phone, adduction d'eau... Tous ces rseaux limitent la place disponible pour les cbles de prcontrainteextrieurs au bton. Il est donc indispensable que le projet tienne compte, ds le dpart, de la place nces-saire ces rseaux et de leur position, faute de quoi des conflits gomtriques insolubles risquent de surve-nir, dont une des moindres consquences peut tre d'interdire l'ventuel remplacement des cblesextrieurs.

  • Page laisse blanche intentionnellement

  • Mise en oeuvrede la prcontrainte extrieure au bton

    4.1 Mise en place des gaines en section couranteLa mise en place des gaines en section courante, o elles sont libres, ne pose que peu de problmes si elleest bien organise.De faon gnrale, il faut prvoir des supports permettant de poser les gaines et de les rgler peu prsavant mise en place et en tension des cbles extrieurs. Mais le bon rglage des gaines dans leur partie libren'est en fait rellement trs important que lorsqu'on utilise des tubes mtalliques, du fait de leur rigidit.Lorsqu'on utilise des tubes plastiques, en PEHD notamment, la mise en tension assure la rectitude du cbleet du tube souple qui le protge, sauf ci ce dernier a t livr en couronnes et s'il est rest trop longtempsenrouj. Alors, le vieillissement du plastique y induit des dformations permanentes qui se traduisent pardes ondulations irrversibles du conduit. Dans ce cas, une bonne mesure prventive consiste drouler lesconduits ds qu'ils arrivent sur le chantier, les couper la longueur et les stocker dplis.

    Supports de conduits (photo Y. Blond)

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  • POINT DES CONNAISSANCES

    D'une faon gnrale, lorsqu'on utilise des tubes en plastique, il faut mnager quelques coupures au longde leur trac pour permettre le rattrapage du mou lors de la mise en tension.

    Ces coupures sont occultes avant injection par mise en place de raccords et de manchons lectro-soudables. Il est prfrable de placer des coupures au voisinage des ancrages, pour que le tronon de gainevoisin de l'ancrage subisse le moins de mouvements possible.

    4.2 Mise en place des dviateursLa gomtrie et le positionnement des dviateurs dfinissent compltement le trac d'un cble. Il est doncimportant de les mettre en place avec une bonne prcision de faon a viter, leurs extrmits, toute cassureangulaire notable.

    Pour un dviateur, le problme des tolrances concerne non pas tant l'implantation de ses points de sortie(du fait des grandes longueurs libres entre passages successifs dans le bton) que l'orientation du trac qu'ilmatrialise autour de l'axe joignant les points en question.Il est bien vident qu'il ne faut pas compter uniquement sur une implantation parfaite et que la conceptiondes organes de dviation doit leur permettre, l'intrieur de certaines limites de tolrance, d'viter lespoints anguleux leur raccordement avec les parties droites.

    Diffrentes solutions sont utilises pour ce faire :

    a) Tubes simplesUne premire possibilit consiste les laisser sortir du bton.

    Leur dformabilit l'extrieur du bton permet d'amortir les cassures angulaires ventuelles. On peut, aubesoin, les fendre sur une partie de leur longueur pour augmenter leur souplesse.

    Il est prudent, en outre, de les isoler du bton sur quelques centimtres au voisinage des parements, l'aided'un produit mou, de faon reporter coeur, l o les frettages sont efficaces, les efforts parasites ven-tuels.

    Si l'on veut viter d'avoir percer les coffrages, il est galement possible d'arrter les tubes au droit desparements en les gainant, leurs extrmits, au moyen de fourreaux en produit mou suffisamment longs etpais pour assurer sur leur longueur une rgularisation convenable des imperfections angulaires.

    b) SurcintrageLe tube est alors cintr selon un rayon plus faible que celui qui assurerait la tangence au strict droit desparements du bton avec les tronons rectilignes du trac. Une imprcision du positionnement, dans sonplan, du tube de rservation n'entrane ainsi qu'un dplacement de la zone de contact du cble.

    Un jeu suffisant entre le tube et le cble permet ds lors de s'accommoder d'une erreur angulaire de miseen place, pourvu qu'elle soit essentiellement concentre dans le plan thorique de dviation.

    50

  • POINT DES CONNAISSANCES

    c) DiabolosCe sont des coques en tle mince emboutie prsentant une surface torique dont la courbure est adapte ladviation angulaire prvue et l'incertitude dont on veut se prmunir.Ces coques peuvent rester en place dans l'ouvrage ou au contraire n'tre utilises qu' titre provisoire com-me coffrages, le conduit prenant alors directement appui sur le bton dans la zone de dviation.

    Diabolos - Mtro de Lille (photo Techniport)

    A Diabolos tronqus - Mtro de Lille (photo Techniport)

    d) Tubes munis d'extrmits vasesL'ide est la mme que dans le cas prcdent, ceci prs que la dviation thorique est ralise par cintragedu tube, les vasements d'extrmit ne correspondant qu'aux erreurs possibles de mise en place.

    e) Selles de dviation mobilesCertaines entreprises ont conu des selles mtalliques ayant, au moins titre provisoire, des possibilits dejeu l'intrieur de rservations mnages dans les entretoises de dviation. Ces selles prennent une orienta-tion naturelle optimale lors de la mise en tension des cbles.

  • POINT DES CONNAISSANCES

    A Dviateurs mobiles - Viaduc de Saint-Agnant(photo Freyssinet)

    A Dviateur mobile - Dtail(photo Freyssinet)

    4.3 Processus particuliers d'injectionDiffrents distributeurs de prcontrainte ont mis au point, pour leurs procds torons faisant appel aucoincement par le moyen de mors constitus de deux ou trois clavettes, des dispositifs et des modes opra-toires pemiettant une injection mixte des units : coulis de ciment en partie courante et produit souple auvoisinage des clavettes.Ces dispositions correspondent aux proccupations suivantes :La ralisation du coincement conique, lorsqu'on relche la pression dans le vrin, implique un dplacementlongitudinal de quelques millimtres du toron et des clavettes bien connu des praticiens sous le nom de ren-tre d'ancrage. De mme, toute surtension ultrieure des armatures s'accompagne d'un mouvement addi-tionnel de mme nature. Lorsque, aprs mise en tension, on injecte au coulis de ciment, celui-ci vientremplir les interstices entre clavettes constitutives du mors, transformant ce dernier en un ensemblemonolithique. Les clavettes ne peuvent plus se resserrer librement en progressant dans leur logementconique. Les seules possibilits de dplacement qui subsistent proviennent des dformations plastiques etl'on peut craindre qu'au-del d'un certain seuil, des glissements ne se produisent faute d'une treinte suffi-sante sur le toron.Divers essais comparatifs entre environnements diffrents des clavettes (pas d'injection, injection la graisse,injection au coulis de ciment) mis en place aprs application d'une tension initiale non ngligeable ( plusde 50 % de la force de rupture) ont montr que :32

  • POINT DES CONNAISSANCES

    la rentre additionnelle des clavettes jusqu' rupture tait fortement rduite par rapport aux autres caslorsqu'on injectait au coulis de ciment,ce phnomne n'avait pas d'incidence importante sur les forces et allongements rupture lorsqu'on op-rait dans les conditions de propret convenables.par contre lorsque les logements coniques des mors prsentaient une rugosit la limite de la tolrance ettaient, de surcrot, soumis une lgre oxydation, des glissements prmaturs pouvaient se produireavec certains procds.

    i(mm)

    1

    a

    kPntrationdes mors

    ---

    lCBLE N U .

    CBLE INJECT AU /COULIS DE CIIVIENT . A

    CBLE INJECT AU / ICOULIS DE CIIVIENT / jAVEC UNE INJECTION / (PRALABLE DES / JCLAVETTES A LA / IGRAISSE . / I

    y i

    /

    O,B 0.9 0,95 T

    Courbes de rentre des clavettes

    De telles conditions ne devraient certes pas se rencontrer sur les chantiers. Il n'en demeure pas moins que lefait d'interdire la pntration du coulis entre les clavettes apporte une garantie supplmentaire apprciable.Pour atteindre cet objectif on peut remplir de cire ou de graisse :- soit l'ensemble du capot et des videments coniques de la tte d'ancrage en confinant, sous cette dernire,

    le produit souple au moyen d'un systme presse-toupe efficace,- soit les seuls logements des clavettes l'aide d'une pompe doseuse, sous rserve de mnager au coulis

    des circulations suffisantes pour lui permettre de remplir le capot.

    Dans ce cas comme dans l'autre, l'injection au coulis n'est effectue qu'aprs mise en place du produitsouple.Des dispositions particulires et une procdure stricte doivent interdire la pntration d'une quantit signifi-cative d'eau dans le capot.

    33

  • Page laisse blanche intentionnellement

  • Remplacement d'un cblede prcontrainte extrieure dmontable

    5.1 GnralitsCe chapitre concerne la conception gnrale des ouvrages neufs de faon permettre le remplacement de laprcontrainte extrieure.Il dfinit des conditions lies la dmontabilit du cble, c'est--dire la dpose du cble remplacer et la pose du cble de remplacement.L'adoption de dispositions satisfaisant ces conditions rend souvent plus faciles, plus prcises et moins co-teuses les oprations de pose de la prcontrainte extrieure initiale.L'avant-projet d'un ouvrage neuf doit dfinir des dispositions d'ensemble et de dtails s'inspirant de cesconditions en vue de faciliter la dmontabilit du cble.Pour le renforcement d'un ouvrage ancien par prcontrainte extrieure une vrification de faisabilit doittre effectue partir de ces mmes conditions ; certaines conditions non satisfaites peuvent conduire reconsidrer la conception du renforcement.

    Cable extrieur

    Dviateur Entretoise

    Ame

    Hourdis infrieur

    A Figure 1

    35

  • POINT DES CONNAISSANCES

    Entretoise d ' about Dviateur en trave

    Ancrages Entretoise sur pile Cble extrieurFigure 2

    Par hypothse, le remplacement dcrit ci-aprs concerne un cble extrieur conu l'origine pour tredmontable: les figures I et 2 rappellent qu'un cble extrieur a habituellement un trac en ligne bnseedont les points singuliers sont les ancrages et les passages dans les entretoises sur piles ou sur cules et dansles dviateurs en trave : des dispositions particulires doivent tre prises dans les ancrages et au franchisse-ment des entretoises et des dviateurs pour assurer la dmontabilit.

    5.2 Types de structures

    5.21 Structures fermes de type caisson

    Ces structures schmatises sur les figures 3 et 4 offrent un ou plusieurs volumes internes avec un plafond,des voiles latraux, verticaux ou inclins, et un plancher sur lequel on peut circuler.Les cbles extrieurs dmontables sont habituellement situs l'intrieur de ces volumes internes o il estpossible de travailler dans de bonnes conditions.Les conditions principales satisfaire pour assurer convenablement la dmontabilit consistent :- rserver des accs permanents ces volumes intrieurs ;-permettre une circulation commode l'intrieur de ces volumes pour le personnel d'excution, les

    matriaux, les matriels et le personnel de visite et d'entretien ;- prvoir un quipement minimum permanent de ces volumes (clairage, possibilit de ventilation et de

    fixation de monorails...).

    A Figure 3

    36

    Cbles

    Trappe d ' accs Circulations intrieures

    A Figure 4

  • POINT DES CONNAISSANCES

    5.22 Structures ouvertes par en dessous

    Ces structures schmatises sur les figures 5 et 6 sont du type ponts poutres ou nervures. Les volumesdisponibles entre les poutres ou les nervures ne comportent pas de hourdis infrieur constituant un plancherde travail.

    L"absence de hourdis infrieur assure une bonne accessibilit par le dessous aux cbles extrieurs dmon-tables qui sont logs entre les poutres ou les nervures.Les conditions principales satisfaire pour assurer la dmontabilit des cbles de manire convenable etconomique consistent :- prvoir des dispositions permanentes dans la structure pour installer des planchers de travail provi-

    soires entre poutres ou nervures et assurer l'accs ces planchers ;- assurer par rapport ces planchers une circulation commode des personnels, matriaux et matriels, en

    particulier au droit des entretoises sur piles et des dviateurs en trave ;- inclure dans l'ouvrage, entre les poutres ou nervures, des dispositifs permanents minimums (rails

    scells, possibilits de fixation de monorails, de points de hissage...).

    Circulations intrieures

    E *r H i/WWVVWVl

    Planchers de travail provisoires avec trappe d' accs

    A Figure 5 A Figure 6

    5.23 Autres structures rencontres

    D'autres structures peuvent se rencontrer, par exemple celles schmatises aux figures 7 (type Charolles) et8 (type Sylans ou Arbois).Parmi les conditions de choix de ces structures, le Matre d'uvre doit analyser la faisabilit de la mise enplace de la prcontrainte extrieure initiale et du remplacement de celle-ci, compte tenu des conditionspropres chaque structure.

    5.231 Structures fermes de section triangulaire mes pleines (figure 7)La caractristique principale est l'absence de hourdis infrieur entranant d'une part l'absence d'accs parle dessous au travers de trmies, et d'autre part, l'absence de plancher de travail. Les deux conditions prin-cipales se rduisent alors :-dfinir des accs et des passages suffisants dans les entretoises d'about. les entretoises sur piles et lesdviateurs,- prvoir un plancher de travail infrieur satisfaisant.

    37

  • POINT DES CONNAISSANCES

    5.232 Structures fermes de type caisson mes en treillis (figure 8)Leur caractristique principale est d'avoir des mes ajoures, habituellement inclines, entre lesquelles cir-culent les cbles de prcontrainte extrieure.Si les accs des personnels, des matriaux et des matriels se font par l'extrieur de ces mes ajoures, il ya lieu de prvoir l'extrieur des caissons des points de fixation de suspentes permettant la mise en placedes moyens d'accs correspondants.

    Accs et circulation

    v/s///////////

  • POINT DES CONNAISSANCES

    Les diffrentes phases ci-dessus peuvent tre regroupes dans les trois natures d'oprations suivantes :- Oprations dlicates : dtension et dpose - Phases P2 et P3 (voir 5.33).- Oprations spcifiques la dmontabilit - Phases P4 et P5 (voir 5.34).- Oprations traditionnelles de prcontrainte extrieure - Phases PI et P6 P 10 (voir 5.35).

    5.32 PAQ et PHS du remplacement d'un cble

    L'ensemble des phases dcrites sommairement en 5.31 - en particulier les oprations dlicates - impo-sent un certain nombre de prcautions pour garantir la prennit de l'ouvrage et la scurit du personnel demise en oeuvre.D'autre part, elles font appel des technologies spcifiques qui ne peuvent tre fournies que par des spcia-listes de travaux de prcontrainte.En consquence, le march des travaux de remplacement des cbles doit prciser la Socit Distributrice duProcd de Prcontrainte retenu, qui les oprations dlicates et spcifiques ont t confies par l'Entrepri-se ; il doit galement comporter un Plan d'Assurance Qualit (PAQ) et un Plan d'Hygine et Scurit(PHS) fournis par l'Entreprise dans lesquels sont dfinis :- les moyens propres assurer la prennit de l'ouvrage (PAQ),- les moyens propres assurer la scurit du personnel (PHS).

    Les articles suivants 5.33, 5.34 et 5.35 donnent titre indicatif une description sommaire des principalesdifficults entraines par les oprations dfinies en 5.31 ; ils ne sont pas exhaustifs et ne dispensent paspour chaque affaire d'une analyse la plus approfondie possible. Ces articles dcrivent des oprations liesaux ancrages courants actuels utilisant des pices de coincement individuelles, de type clavettes. L'emploiventuel d'autres types d'ancrages, par exemple mcaniquement dmontables, peut tre propos par lesSocits Distributrices des Procds de Prcontrainte.

    39

  • POINT DES CONNAISSANCES

    5.33 Oprations dlicates : dtension et dpose

    5.331 Dtension des cbles (phase P2)La phase P2 est celle qui reprsente le plus de risques : il faut en effet enlever l'effort d'un cble avant del'extraire ou de le dbiter.

    a) Cble avec injection non adhrente (figure 9)La dtension se fait de prfrence aux ancrages. On peut distinguer deux types d'ancrages :

    - Ancrage actif dtendable

    Vrin Bti deAllongement detension

    \

    Injection nonadhrente

    ( produit souple)

    x Pices retirer pour

    pouvoir dtendre

    A Figure 9

    La surlongueur L de cble a t conserve et protge dans un capot : on peut dtendre avec un vrin ordi-naire de mise en tension et un bti de dtension si on a :

    L 5= A + L1+L2avec :

    A = Allongement du cble rcuprer lors de la dtension sur l'ancrage considr(allongement dfini dans l'tude de faisabilit vise en 5.41 )

    Ll = longueur de cble ncessaire l'accrochage du mcanisme de traction du vrin

    L2 = longueur du bti de dtension.

    L'opration dlicate consiste enlever les pices ayant ralis l'ancrage initial (clavettes...) l'intrieur dubti de dtension alors que le cble subit momentanment une tension plus forte.

    La dtension toron par toron est galement possible l'aide d'un vrin monotoron et d'un dispositif appro-pri plac entre ce vrin et la tte d'ancrage.

    - Ancrage recp :

    II n'a pas t possible de conserver de surlongueur de cble derrire l'ancrage.L'opration dlicate consiste librer l'effort ancr.

    10

  • POINT DES CONNAISSANCES

    II demeure possible d'effectuer une chauffe localise successivement sur chacune des pices de coincementde la tte d'ancrage : alors le cble glisse dans son ancrage et se dtend.Le risque principal est celui d'un recul brutal des pices d'ancrage.

    b) Cble avec injection adhrente (figure 10)La dtension se fait habituellement dans les parties courantes du cble dont il faut au pralable dgarnir lagaine et le coulis d'injection priphrique sur une longueur suffisante.Une des mthodes possibles consiste rchauffer localement le cble dans sa partie dgarnie jusqu' cequ'il se dtende.

    R e c u l

    Entretoise

    Cable nu Rampe de chaufieou fourreau chauffant

    Recul

    A Figure 10

    Une telle mthode exclut la dtension simultane de 2 cbles : son emploi implique donc que la structureait t conue pour supporter une dissymtrie transversale correspondant un cble.Les principales difficults de cette opration dlicate sont :- les projections ou l'manation de produits gazeux lors du dgarnissage de la gaine et du coulis priphrique,- une gne au glissement du cble le long de son trac,- un ventuel blocage du cble aux franchissements des dviateurs ou des entretoises et aux ancrages,- une libration trop brutale de l'nergie emmagasine dans le cble,- un fouettement du cble ou de ses armatures constitutives,- un recul important des pices mles des ancrages dmontables.

    A Dgarnissage de la gaine et du coulis priphrique avantcoupe (photo J.-Y. L.)

    A Recul de la tte d'ancrage la rupture du cble(photo J.-Y. L.)

    41

  • POINT DES CONNAISSANCES

    5.332 Dpose et vacuation des cbles (phase P3)La phase P3 prsente moins de difficult que la phase P2 mais ncessite nanmoins l'intervention de sp-cialistes pour que les pices laisses dans le bton lors de la dpose ne soient pas endommages et puissentassurer leurs fonctions ultrieures pour le cble de remplacement (en particulier jonctions aux nouveauxconduits extrieurs et tanchit).

    On peut distinguer deux types de dpose d'un cble dtendu :

    a) Extraction d'un cble non adhrent dtendu (figure 11)

    TreuiIrecul suffisant

    Cable dtenduen cours d' extraction

    Injection souple

    Rcupration du produitsouple extrait

    A Figure 11

    Si le recul est suffisant une extrmit du cble, on peut tirer avec un treuil la totalit du cble hors de sonconduit en le sectionnant au fur et mesure.Cette opration risque d'entraner hors des conduits du produit souple d'injection dont il faut protger lepersonnel et les faces exposes de bton et dont il importe de prvoir la rcupration et l'vacuation.Normalement, les conduits initiaux ne sont pas utiliser pour les cbles de remplacement. Cependant, si lematre d'oeuvre autorise la conservation et le remploi de ces conduits laisss en place aprs extractiond'un cble, il faut vrifier que :- leur trac respecte le trac thorique requis,- ils ne sont pas endommags,- leur intrieur a t dbarrass des rsidus de produit souple,- les tanchits sont satisfaisantes tous les raccordements.

    b) Trononnage d'un cble dtendu (figure 12)On sectionne en place le cble et son conduit en tronons de longueur L compatible avec les poids pouvanttre manutentionns et les singularits du parcours d'vacuation jusqu' l'extrieur de l'ouvrage.Cette opration entrane des projections, des dgagements de poussire et de gaz divers...: il est doncncessaire de prvoir une ventilation adapte.Dans le cas d'une injection au produit souple, il convient videmment de prendre les mmes prcautionsqu'en a).42

  • POINT DES CONNAISSANCES

    Coupe Coupe Coupe

    Evacua t i on des tronons dcoups vers l ' ex t r ieur

    Figure 12

    5.34 Oprations spcifiques la dmontabilitdes cbles injects au coulis

    Les phases P4 et P5 concernent des cbles injects au coulis de ciment et dont la dmontabilit requiert chaque franchissement de pices en bton une partie femelle laisse dans le bton et une partie mle, conte-nant le cble et le coulis, qui puisse tre enleve et remplace.La figure 13 ci-dessous schmatise le principe du dgagement des parties remplames des ancrages et desdviateurs :

    __ Entretoise avec ancrage

    ..Trompette et tube coffrant femelle

    DviateurTube coffrant

    . femelle

    Enveloppe intrieureamovible mle

    Conduit mule

    Figure 13

    Les ancrages dmontables sont dfinis par la Notice Technique de Prcontrainte Extrieure du Procdutilis : le PAQ s'y rfre pour prciser la partie mle remplaable des ancrages de faon assurer une par-faite compatibilit avec la partie femelle mise en place lors de la prcontrainte initiale.Les franchissements sans ancrage d'entretoises ou de dviateurs sont dfinis par le Bureau d'Etudes del'Entreprise en vue de la mise en oeuvre de la prcontrainte initiale : celui-ci doit fournir un documentdcrivant le dmontage et la partie mle de remplacement.

    43

  • POINT DES CONNAISSANCES

    5.35 Oprations traditionnelles de prcontrainte extrieure

    Les phases PI puis P6 P10 sont sensiblement analogues celles de l'installation de la prcontrainte ext-rieure initiale.

    La diffrence essentielle est que les cbles de remplacement sont mettre en oeuvre dans un ouvrage tota-lement termin et habituellement en service alors que la prcontrainte initiale a t installe en cours deconstruction et parfois l'avancement.

    Ces oprations sont grandement facilites par le maintien dans l'ouvrage des dispositions principalesd'accs et de fixation utilises lors de la prcontrainte initiale (voir les recommandations diverses del'article 5.4).Elles impliquent :- la dfinition d'un programme de mise en tension des cbles de remplacement respectant une symtrie

    suffisante pour l'ouvrage, quitte prvoir des prcontraintes partielles provisoires avec des dispositionsparticulires adaptes,

    - la mise au point d'un programme d'injection des cbles tenant compte des difficults d'accs auxancrages (on peut en particulier prvoir des piquages aux points bas des conduits en trave partir des-quels est ralise l'injection).

    5.4 Recommandationspour la conception gnrale d'un ouvrage

    5.41 Documents tablir pour le remplacementde la prcontrainte extrieure

    Le dossier de rcolement d'un ouvrage comportant des cbles extrieurs dmontables doit comporter :- un plan d'accs la prcontrainte extrieure.- une tude de faisabilit du remplacement des cbles extrieurs.

    a) Plan d'accs la prcontrainte extrieure (figure 14)II doit indiquer :

    - les voies permettant d'amener jusqu' l'ouvrage des engins de capacit suffisante pour approvisionner lesmatriaux et le matriel ncessaires la surveillance ou au remplacement des cbles,

    - les points d'entre dans la structure avec les portes ou trappes ouvrir, la procdure pour se procurer lescls, les points d'accrochage de palans ou de treuils (avec la charge utile en chaque point),

    14

  • POINT DES CONNAISSANCES

    les trajets internes jusqu'aux cbles et aux ancrages en prcisant : les quipements disponibles (clairage, lectricit...) et leur mode d'emploi. les dispositifs de diffrentes natures laisss en place dans l'ouvrage pour faciliter la manutention les espaces utilisables compte tenu de la prsence d'ventuelles canalisations de concessionnaires.

    Chambre de tirage Circulations Chambre de tirageCable

    Joint de chausse intrieures\ Joint

    Accs des camions

    A Figure 14

    b) tude de faisabilit du remplacementCette tude qui fait partie du dossier d'excution d'origine doit dfinir :- le procd de prcontrainte et les units utilises.- le trac de principe de chaque cble.- la position des entretoises et des dviateurs,- la position des ancrages fixes et des ancrages actifs avant et aprs remplacement ventuel (la nature d'un

    ancrage pouvant changer lors du remplacement).- les gabarits rserver imprativement (au voisinage des ancrages et des points d'accs notamment)- la position des chambres de tirage.- le principe de dmontabilit des ancrages et des traverses d'entretoises et de dviateurs.

    L'tude de ces lments, effectuer le plus tt possible lors de l'tablissement du projet d'excution d'unouvrage, permet d'viter des dispositions malheureuses qui risqueraient de rendre impossible le remplace-ment ultrieur d'un cble.

    45

  • POINT DES CONNAISSANCES

    5.42 Amnagement des cules

    La conception des cules doit rserver un espace libre appel chambre de tirage entre les faces enregard de la murette garde grve de la cule et de l'entretoise d'extrmit du tablier (figure 15).La longueur minimale de cet espace libre, compte sur l'axe longitudinal de l'ouvrage, est de :- 1 mtre, si les ancrages sur l'entretoise sont des ancrages fixes ;- 2 3 mtres, si les ancrages sur l'entretoise sont des ancrages actifs : cette longueur doit tenir compte de

    l'unit de prcontrainte, des dimensions du vrin de tension et de son dispositif de dtension ainsi que del'allongement du cble (figure 9).

    Quand c'est possible, dans au moins une des cules, il est judicieux de prolonger cette chambre de tirageentre les murs en retour et l'ensemble murette garde grve/mur de front. Cette chambre de tirage devientalors une vritable chambre de travail. Une porte d'accs de dimensions suffisantes permet d'vacuer lescbles remplacer et d'introduire les matriaux et les matriels ncessaires aux cbles de remplacement,l'ensemble des oprations se faisant alors dans l'axe longitudinal de l'ouvrage.

    Chambre de travail (photo VSL)

    Cet amnagement de cule n'est prvoir que si l'importance de l'ouvrage et de la circulation sur la voieporte le justifient.La prsence sur cule de joints de chausse et de dispositifs de rcupration et d'vacuation des eauxpluviales doit tre prise en compte dans le choix de la position des ancrages les plus hauts de l'entretoisesur cule.

  • POINT DES CONNAISSANCES

    Joints de chausseDalle de transition Monorail Cable

    chenea u E P

    Fou r reau

    d ' en f i l age

    Chambre de t ravai l Accsmanu

    A Figure 15

    5.43 Coupes transversale et longitudinale de la structure

    II convient notamment de :- dfinir des gabarits de circulation des matriaux et des matriels permettant le travail du personnel et la

    maintenance du cblage (figure 16). La conception et l'emplacement des conduits des services conces-sionnaires ventuels ou d'autres quipements doivent tenir compte de ces gabarits ;

    Monorail Eau potable

    (0.80 m si possible> 200 m

    C i r c u l a t i o n i n t r i e u r eGabarit rserv la

    Prcontrainte extrieure

    A Figure 16

    pour les structures fermes, se limiter des variations de niveaux modres et continues du dessus duhourdis infrieur en particulier au droit des entretoises sur appuis ; quand c'est possible, une poutre enretombe sous extrados est prfrable une poutre en saillie sur l'intrados (figure 17).

    NON V//////77A

    Conseill ConseillA Figure 17

  • POINT DES CONNAISSANCES

    5.44 Plan du cblage extrieur

    Le dgagement derrire les ancrages actifs, en particulier ceux situs les plus prs des parois en bton(mes, hourdis...), doit permettre la mise en place et le fonctionnement du vrin de tension. Pour chaqueunit de prcontrainte utilise, il faut tenir compte des donnes fournies sur une fiche Dgagement derri-re un ancrage de prcontrainte extrieure dont les lments principaux sont schmatiss sur la figure 19.Quand il est prvu des ancrages actifs sur l'entretoise d'about. il faut mnager une chambre de tirage suffi-sante sur cule.En l'absence d'une telle chambre, il convient de disposer des ancrages fixes sur l'entretoise d'about et desancrages actifs demeurant accessibles au vrin sur les entretoises intermdiaires (figure 18).La limitation de la longueur d'un cble 2 ou 3 traves facilite les oprations de dpose et de remplace-ment : on peut alors raliser un cblage filant en plusieurs cbles successifs avec croisement et ancrages surles entretoises intermdiaires (figure 18).Un choix judicieux de la force unitaire des cbles permet d'obtenir un programme de remplacement descbles le plus souple et le plus symtrique possible.

    1 mtre minimum

    Ancrage fixe

    Chambre de tirage

    Ancrage actif

    Figure 18

    4S

  • POINT DES CONNAISSANCES

    I.Unit de prcontrainte :

    2.Vrin de mise en tension

    Type:

    Masse :

    Gabarit de passage L x 0

    3.Systme de suspension:

    Dimensions I x h

    Les va leurs de H et de

  • POINT DES CONNAISSANCES

    5.45 Accs aux cbles des structures fermes

    Si l'accs la prcontrainte extrieure dfini en 5.41 ncessite la ralisation de trappes dans le hourdisinfrieur des structures fermes, les dispositions suivantes (figure 20) sont retenir :- les trappes de prfrence carres ou rectangulaires (pour faciliter l'introduction et l'vacuation des mat-

    riaux et des matriels) doivent dgager un gabarit minimum de 1.00 m x 0,80 m.- elles sont quipes d'un dormant scell dans le bton et d'un battant articul amovible verrouillable ;- pour assurer une bonne ventilation de la structure ferme, le battant de la trappe est ajour.

    Point de hissage\

    Eclairage et prises de courant

    Dormant scell

    Matriel

    Battantamoviblevrrouillable Cable Garnitures amovibles

    de trappe

    1,00mmini Mtal dploy ou caillebotis

    pour la ventilation

    A Figure 20

    II est conseill par ailleurs de prvoir ds la construction :- l'clairage intrieur des caissons et une alimentation lectrique (fournissant une puissance comprise entre

    5kVA et lOkVA) permettant, de part en part, l'utilisation de petits outillages lectriques. La mise soustension de l'installation s'effectue par une armoire-interrupteur gnral, verrouillable et accessible en per-manence par le reprsentant du Matre d'Ouvrage,

    - des points d'ancrage, en sous-face du hourdis suprieur, pour fixer des palans ou des treuils de capacitadquate (minimum 20 kN) au droit des trappes d'approvisionnement.

    Pendant les travaux, il y a lieu, en outre :- lorsque des cbles transitent par une trappe, de garnir le primtre du dormant de protections provisoires

    adquates pour viter de blesser les armatures,- si le tirage naturel ne suffit pas, de prvoir une ventilation mcanique force (notamment lors de l'emploi

    d'un chalumeau ou d'une meule) de faon respecter les rgles d'hygine et de scurit.

  • POINT DES CONNAISSANCES

    5.46 Accs aux cbles des structures ouvertes

    Des dispositifs spciaux sont sceller dans la structure de l'ouvrage pour permettre la fixation des l-ments porteurs principaux des planchers de travail amovibles.Les planchers de travail provisoires monts sur ces lments porteurs doivent :- tre capables de porter les matriaux avant leur mise en oeuvre ainsi que les matriels et le personnel

    ncessaires cette mise en oeuvre.- rserver des passages libres pour hisser les matriaux et les matriels approvisionns sous l'ouvrage aux

    emplacements dfinis au plan d'accs.Au droit de ces passages, il convient de disposer en sous face de la dalle du tablier des points d'ancragepour fixer des palans ou des treuils ayant la capacit adquate (minimum 20 kN).

    5.47 Dispositifs de fixation inclure dans l'ouvrage

    Les pices crites du Dossier de Consultation des Entreprises doivent prvoir les diffrents dispositifs incorporer dans le bton de l'ouvrage pour faciliter la dmontabilit de la prcontrainte extrieure. Undocument annex au plan d'accs la prcontrainte extrieure indique de manire dtaille :- la nature des dispositifs : douilles, chevilles, fourreaux, traversant les mes ou les hourdis, rails de fixation...- les diamtres, les espacements, les implantations, etc.... de ces dispositifs.- les capacits de ces dispositifs (force portante...).

    Il est rappel que ces dispositifs ont remplir les fonctions suivantes :- ancrage des palans ou des treuils au droit des trappes dans le hourdis infrieur ou des passages dans le

    plancher de travail,- fixation des lments porteurs principaux des planchers de travail des structures ouvertes,- fixation du ou des monorails de desserte,- ancrage des supports des matriels de prcontrainte prs des ancrages actifs (dtendables ou non).

  • Page laisse blanche intentionnellement

  • Deuxime partiePRESCRIPTIONS ET SPCIFICATIONS

    ^ k V, II 1MkLJL 1

    1 A Ht

    LI

    A Cintreuse (p/?ofo Techniportj

    53

  • Commentaires

    * Les conduits pour cbles provisoires ne sont pas injects. Leur rle consiste :-faciliter la mise en place des cbles,- les protger contre d'ventuelles agressions mcaniques,- empcher lefouettement d'une armature en cas de rupture accidentelle.

    "^ Intrieur du tablier de Charix en cours de poussage.Cbles dfinitifs sous conduits en PEHD.cbles antagonistes provisoires sous gaines en feuillard.(photo R. Chaussin)

    ** Dans le cas d'une injection au coulis de ciment, le coulis une fois durci exerce un effet rpartiteur trsfavorable la tenue long terme du conduit.

    1.1 Matriaux et type de tube

    * D'autres matriaux peuvent tre utiliss, dans certains cas, aprs avis du Laboratoire Central des Pontset Chausses, par exemple :- une matire plastique (autre que le PEHD), l'exclusion de celles qui