EP4036343B1

EP4036343B1 - Gaine pour cable de précontrainte et cable de précontrainte associé

Info

Publication number: EP4036343B1
Application number: EP22154690.6A
Authority: EP
Inventors: Antoine Carry; Matthieu MURAT
Original assignee: Soletanche Freyssinet SA
Current assignee: Soletanche Freyssinet SA
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2022-02-02
Publication date: 2024-09-18
Anticipated expiration: 2042-02-02
Also published as: EP4036343A1; FR3119406B1; HUE069027T2; FI4036343T3; FR3119406A1

Description

Domaine technique

La présente invention concerne le domaine des câbles de précontrainte pour ouvrages de construction.

Technique antérieure

Elle se rapporte plus particulièrement aux câbles constitués d'un ensemble d'armatures telles que des torons, dont la mise en tension permet d'exercer la précontrainte, logées dans une gaine tubulaire injectée d'un matériau de remplissage. La gaine est souvent constituée dans un matériau plastique tel qu'un polyéthylène haute densité (PEHD). Le matériau de remplissage est typiquement un coulis de ciment. Cela peut aussi être une graisse, une cire, une résine ou autre.
Les câbles de précontrainte des ouvrages de construction ont fréquemment un tracé de forme sinueuse comportant des points hauts et des points bas, l'effort transversal exercé par le câble étant dirigé vers le bas au voisinage des points hauts et vice-versa.
Lors de l'injection des gaines de ces câbles avec le matériau de remplissage, l'air présent dans la gaine peut être évacué au niveau des points hauts à l'aide de dispositifs appelés évents. Ces évents sont constitués généralement d'une coquille en matière plastique fixée de façon étanche à la gaine et d'un tube, faisant corps ou fixé à cette coquille, qui permet de canaliser l'air et le matériau de remplissage hors de la gaine et du matériau constitutif de l'ouvrage (le plus souvent du béton).
Lorsque les gaines des câbles sont entièrement noyées dans la structure, cette technique est appelée précontrainte intérieure au béton. Dans ce cas, il est généralement aisé de placer des évents aux points hauts lors du coulage du béton et de les équiper de tubes suffisamment longs pour assurer l'évacuation de l'air.
Lorsque les câbles comprennent des segments rectilignes de leur tracé placés à l'extérieur de la structure et des segments du tracé qui traversent l'ouvrage dans des massifs ou des entretoises, la technique est appelée précontrainte extérieure au béton. Les segments qui traversent l'ouvrage dans les massifs ou les entretoises permettent de reprendre les efforts exercés par le câble et de les transmettre à la structure. Les points hauts et bas du câble sont alors situés dans des dispositifs déviateurs tels que des selles ou des tubes cintrés.
Dans le cas particulier de la précontrainte extérieure démontable, les gaines des câbles traversent ces dispositifs déviateurs en passant dans des tubes coffrants métalliques, cintrés et noyés dans le béton. Le câble peut alors être démonté en vue de son remplacement, en le sectionnant dans des zones accessibles et en le dégageant des dispositifs déviateurs et des ancrages.
L'espace existant entre le tube coffrant et le tube PEHD étant petit (n'excédant pas typiquement 10 à 20% du diamètre de la gaine) et courbe, il est impossible de placer un évent conventionnel et de garantir le bon remplissage de la gaine. Il est donc fréquent de constater l'apparition de vides aux points hauts, du fait de l'impossibilité d'éliminer correctement les poches d'air formées lors de l'injection. Afin de pallier le manque d'évent de point haut, on peut procéder à des réinjections de matériau de remplissage par des orifices placés de part et d'autre du point haut. Mais une telle technique est complexe et délicate, et ne donne pas toujours entièrement satisfaction. La mise en place d'un évent depuis le haut de la structure, à travers le béton de la structure et le tube coffrant, est une opération complexe et délicate pour installer une précontrainte extérieure démontable sur un ouvrage neuf en cours de construction, et serait d'ailleurs impossible à réaliser dans le cas du renforcement d'un ouvrage préexistant.
EP 0 875 636 A1 propose un évent visant à réduire l'incidence de ces difficultés à l'aide d'un canal intégré à la gaine et s'étendant le long de celle-ci pour évacuer l'air en dehors du segment de gaine traversant le tube coffrant. L'opérateur doit attendre que le coulis atteigne l'évent pour effectuer une purge de l'air et d'un petit volume de coulis afin de pouvoir valider un bon remplissage de la gaine. Or chaque purge requiert l'intervention d'un opérateur et il peut demeurer incertain d'effectuer une purge efficace et complète de l'air hors de la gaine avec ce procédé. Le document EP 0 875 636 A1 divulgue une gaine pour un câble de précontrainte selon le préambule de la revendication 1.
Un but de la présente invention est d'améliorer l'efficacité de l'évacuation de l'air hors de la gaine au niveau des points hauts d'un câble de précontrainte, notamment extérieure.

Résumé

Il est à cet effet proposé une gaine pour câble de précontrainte comprenant un corps de gaine tubulaire ayant un volume interne (18) propre à recevoir des armatures (16) du câble de précontrainte et un produit de remplissage et au moins un évent entre le volume interne de la gaine et l'extérieur de la gaine, caractérisée en ce que l'évent comporte un élément filtrant perméable à l'air et étanche au produit de remplissage.
L'élément filtrant étant perméable à l'air dans la gaine, l'air est évacué vers l'extérieur de la gaine lorsque le produit de remplissage est injecté dans la gaine. Le produit de remplissage remplit progressivement l'espace libéré par l'air évacué jusqu'à ce que l'élément filtrant et le produit de remplissage entrent en contact. L'élément filtrant étant imperméable au produit de remplissage, l'évent est obstrué lorsque le produit de remplissage vient au contact de l'élément filtrant.
Ainsi, une évacuation complète de l'air dans la gaine et un remplissage complet de la gaine par le produit de remplissage sont favorisés, sans requérir l'intervention de l'opérateur.
Selon un autre aspect, l'évent comprend une première paroi perforée fixée au corps de gaine tubulaire, l'élément filtrant étant placé contre une face interne de la première paroi perforée.
Selon un autre aspect, l'évent comprend une seconde paroi perforée, l'élément filtrant étant placé entre les première et seconde parois perforées.
Selon un autre aspect, l'évent comprend un corps d'évent fixé au corps de gaine tubulaire, dans laquelle la première paroi perforée appartient au corps d'évent, et dans laquelle le corps d'évent comprend un logement recevant la seconde paroi perforée.
Selon un autre aspect, la seconde paroi perforée est fixée au corps d'évent de façon à immobiliser l'élément filtrant entre les première et seconde parois perforées.
Selon un autre aspect, le corps d'évent est engagé dans une ouverture ménagée sur le corps de gaine tubulaire.
Selon un autre aspect, l'élément filtrant a une porosité comprise entre 0,5 µm et 200 µm.
Selon un autre aspect, l'élément filtrant a une porosité comprise entre 1 µm et 100 µm.
Selon un autre aspect, il est proposé un câble de précontrainte d'un ouvrage de construction, le câble de précontrainte comprenant :

une gaine telle que décrite ci-avant, disposée suivant un tracé au sein de l'ouvrage de construction ;
des armatures logées dans la gaine et tendues de manière à exercer des efforts sur une partie au moins de l'ouvrage de construction ;
un produit de remplissage injecté dans la gaine pour combler le volume non occupé par les armatures.

Selon un autre aspect, dans le câble de précontrainte l'au moins un évent est placé en un point haut du tracé de la gaine.
Selon un autre aspect, dans le câble de précontrainte le point haut du tracé de la gaine se trouve dans un tube déviateur présentant une courbure, l'évent étant placé sur l'extérieur de la courbure du tube déviateur. Par « extérieur de la courbure » on entend la position haute de la courbure.

Brève description des dessins

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

Fig. 1
[Fig. 1] montre un schéma de principe illustrant un exemple de précontrainte extérieure.
Fig. 2
[Fig. 2] montre une vue schématique d'une section transversale d'un exemple de gaine selon la présente invention.
Fig. 3
[Fig. 3] montre une vue schématique en perspective de l'exemple de gaine de la figure 2.
Fig. 4
[Fig. 4] montre une vue schématique éclatée en coupe d'un exemple d'évent pour la gaine de la figure 2.
Fig. 5
[Fig. 5] montre une vue schématique de face d'une seconde paroi de l'évent de la figure 4.
Fig. 6
[Fig. 6] montre une vue en section transversale de l'exemple de gaine de la figure 2 entourée d'un tube coffrant.
Fig. 7
[Fig. 7] montre une vue en coupe d'un détail de l'exemple de gaine de la figure 2 entourée du tube coffrant de la figure 6.

Description des modes de réalisation

La figure 1 montre un exemple d'ouvrage de construction 1 dont une partie supérieure 2 est en appui sur des éléments transversaux 3. L'ouvrage de construction 1 est par exemple construit en béton, préfabriqué ou coulé in situ.
L'ouvrage de construction 1 comprend un ou plusieurs câbles de précontrainte 15.
Le câble de précontrainte 15 comprend une gaine de précontrainte 10 formée en majeure partie par un corps de gaine tubulaire 11. Dans certains cas, le corps de gaine tubulaire 11 est formé par une succession de tubes soudés bout à bout ou raccordés à l'aide de manchons thermosoudés. Il peut aussi être formé par un seul tube continu. Sur l'exemple des figures 2, 3 et 6 la gaine 10 a une section sensiblement circulaire, mais toute autre forme est envisageable. Avantageusement, le corps de gaine tubulaire 11 est en matériau plastique, par exemple en polyéthylène haute densité (PEHD).
L'exemple d'ouvrage de la figure 1 est renforcé par un câble de précontrainte extérieure dont la gaine 10 présente un tracé sinueux comprenant des points hauts 12 et des points bas 13. Le tracé sinueux comprend en outre des segments rectilignes 14 entre les points hauts 12 et les points bas 13. Les points hauts 12 et les points bas 13 sont situés au niveau des éléments transversaux 3, et les segments rectilignes 14 courent à l'extérieur du béton de l'ouvrage 1.
Dans d'autres cas non illustrés, la gaine 10 est intégralement noyée dans le matériau de l'ouvrage 1, et c'est une précontrainte dite intérieure qui est appliquée sur l'ouvrage 1.
Comme particulièrement visible sur les figures 2 et 6, le câble 15 comprend un ensemble d'armatures 16 logées dans la gaine 10. Les armatures 16 sont ancrées à leurs extrémités au moyen de dispositifs d'ancrage classiques 17 visibles sur la figure 1. Les armatures 16 sont tendues de manière à exercer des efforts de précontrainte sur une partie au moins de l'ouvrage 1.
Le volume interne 18 de la gaine 10 non occupé par les armatures 16 est rempli d'un produit de remplissage, non représenté. Avantageusement, le produit de remplissage est un produit cimentaire, tel un coulis de ciment ayant des propriétés de thixotropie adaptées à ce type de câble (de tracé essentiellement horizontal). Le produit de remplissage permet de combler le volume 18 de manière à protéger les armatures 16 contre la corrosion. Il peut aussi contribuer à procurer une adhérence entre les armatures 16 et l'ouvrage 1.
Un remplissage complet du volume 18 est souhaitable pour que le produit de remplissage joue pleinement son rôle. L'injection du produit de remplissage peut avoir lieu par une extrémité de la gaine 10 ou les deux, et/ou à un ou plusieurs endroits de son tracé, par exemple près de points bas 13 du tracé sinueux.
La gaine 10 comprend en outre au moins un évent 20. Le nombre d'évents 20 peut dépendre de la longueur et de la géométrie de la gaine 10. Par exemple, un évent 20 est placé en chaque point haut 12. Les évents 20 sont de préférence disposés sur le côté extérieur de la courbure de la gaine 10.
Comme illustré sur la figure 4, l'évent 20 comprend un élément filtrant 21. La porosité de l'élément 21 est typiquement comprise entre 0,5 µm et 200 µm. De préférence, la porosité de l'élément 21 est comprise entre 1 µm et 100 µm. L'élément filtrant 21 est par exemple une membrane géotextile comprenant un ensemble de fibres. La membrane est par exemple une membrane en fibres de verre de porosité 1 µm commercialisée par PALL (marque déposée). Dans une variante, l'élément filtrant 21 peut être un volume d'un matériau pulvérulent sous forme de grains ou granules contenus dans une enveloppe perméable aux fluides, tel un tissu de maille suffisamment fine pour retenir les grains. Le matériau pulvérulent peut être un sable ou être sous forme de granules de polyéthylène haute densité (PEHD) par exemple
L'élément filtrant 21 est perméable à l'air de l'intérieur de la gaine 10 et étanche au produit de remplissage de l'intérieur de la gaine 10.
Dans l'exemple des figures 2 et 4, l'évent 20 comprend deux parois perforées 22, 23 entre lesquelles on place l'élément filtrant 21.
La première paroi perforée 22 appartient à un corps d'évent 40 fixé au corps de gaine 11.
La figure 4 montre les perforations 28 entre la face externe 24 et la face interne 25 de la paroi perforée 22. Les perforations 28 ont par exemple une section circulaire ou, comme illustré sur la figure 3, une section oblongue. Toute autre forme de la section des perforations 28 est bien entendu envisageable.
Un orifice 32 peut déboucher sur la face interne 25 de la première paroi perforée 22 en vue de recevoir une vis 29 pour l'assemblage de la seconde paroi perforée 23. Sur l'exemple des figures 2 et 4 un seul orifice 32 est prévu.
Le corps d'évent 40 a par exemple une forme externe sensiblement cylindrique comprenant une région rétrécie 33 qui vient s'engager dans une ouverture ménagée dans le corps de gaine 11.
Dans l'exemple représenté, le corps d'évent 40 a une cavité délimitée par la face interne 25 de la paroi perforée 22 et une surface latérale généralement cylindrique 31. Cette cavité forme un logement 27 présentant une zone de réception 34 et une zone de filtration 35 de formes sensiblement cylindriques. La zone de filtration 35 est adjacente à la paroi perforée 22. Le diamètre de la zone de réception 34 correspond à celui de l'élément filtrant 21 et est légèrement inférieur à celui de la zone de filtration 35.
Le corps d'évent 40 peut être constitué du même matériau que le corps de gaine 11, sans que ceci ne soit obligatoire.
Sa région rétrécie 33 peut être insérée dans l'ouverture du corps de gaine 11. Le corps d'évent 40 et le corps de gaine 11 peuvent éventuellement être soudés entre eux, ou vissés si un engagement à force ne suffit pas.
L'élément filtrant 21 est placé contre la face interne 25 de la première paroi perforée 22. L'élément filtrant 21 peut être installé dans le logement 27 du corps d'évent 40. Il peut être introduit dans le corps d'évent 40 par la zone de réception 34 et se loger dans la zone de filtration 35.
Comme montré sur la figure 5, la paroi perforée 23 est en forme de disque de section voisine de celle de la zone de réception 34 du corps d'évent 40, pour pouvoir pénétrer dans cette zone 34 et maintenir l'élément filtrant 21 contre la première paroi perforée 24. La paroi 23 présente des perforations qui sont par exemple de forme circulaire, mais toute autre forme est envisageable. Le rayon des trous 30 peut être compris entre 0,5 mm et 2 mm, de préférence entre 1 mm et 1,5 mm. L'épaisseur de la paroi perforée 23 est par exemple de 0,5 mm à 2 mm. Elle peut être réalisée en matériau métallique, par exemple en acier inoxydable, ou plastique.
Pour assembler les deux plaques perforées et l'élément filtrant 21 entre eux, une vis 29 maintient la paroi perforée 23 en position par rapport au corps d'évent 40, en passant dans l'un des trous 30 pour réaliser la fixation dans l'orifice 32 du corps d'évent 40. D'autres mécanismes de fixation de la paroi perforée 23 au corps d'évent 40 sont envisageables, par exemple par encastrement dans le logement 27, avec des goupilles, circlips ou autres.
L'élément filtrant 21 peut ainsi être immobilisé entre les parois perforées 22, 23 avant de fixer le corps d'évent 40 et le corps de gaine 11.
L'évent 20 est disposé entre l'intérieur de la gaine 10 et l'extérieur de la gaine 10. La communication permise par l'évent 20 est sélective grâce à l'élément filtrant 21 perméable à l'air et étanche au produit de remplissage. Ainsi, lors de l'injection du volume 18 par le produit de remplissage, l'élément filtrant 21 laisse sortir l'air en retenant le produit de remplissage à l'intérieur de la gaine 10. Ainsi, on prévient ou limite la formation de poches d'air, notamment au niveau des points hauts où l'évent 20 est installé. Le remplissage complet de la gaine 10 par le produit de remplissage est ainsi favorisé.
Dans certains cas, la gaine 10 passe dans un tube déviateur 36, ou tube coffrant, comme illustré sur les figures 6 et 7. De tels cas sont rencontrés notamment au niveau des points hauts 12 et des points bas 13 en cas de précontrainte extérieure. Le tube déviateur 36 présente une courbure, l'évent 20 pouvant être placé sur l'extérieur de la courbure.
Le diamètre intérieur du tube déviateur 36 est par exemple entre 10% et 25% supérieur à un diamètre de la gaine 10. Un espace limité 37 existe donc entre le tube déviateur 36 et le corps de gaine 11.
On note que la structure de l'évent 20 permet de diminuer son encombrement, aucune vanne n'étant requise pour arrêter l'évacuation de l'air présent dans la gaine 10. La diminution de l'encombrement permet l'installation de l'évent 20 sur un espace réduit. L'évent 20 peut ainsi être installé sur le corps de gaine 11 dans l'espace 37.
On note également qu'aucun opérateur n'a besoin d'être posté à côté des évents 20 pour manoeuvrer des vannes ou autres organes, ou contrôler les évents lors de l'injection. Cela permet l'installation de l'évent 20 dans des zones difficilement accessibles, tel l'espace 37 de la figure 6.
Enfin, la configuration de l'évent 20, et notamment la configuration de l'élément 21, permet d'injecter le produit de remplissage à pression atmosphérique ou sous pression (de l'ordre de 5 bar) sans procéder au vide. Ainsi, il n'est pas nécessaire de créer une dépression à l'intérieur de la gaine 10 afin d'obtenir un remplissage complet de l'intérieur de la gaine 10. Par conséquent, aucune pompe à vide n'est nécessaire, ce qui simplifie l'installation et limite les coûts.
Les modes de réalisation décrits ci-dessus sont une simple illustration de la présente invention. Diverses modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention qui ressort des revendications annexées.

Claims

Gaine pour câble de précontrainte, comprenant un corps de gaine tubulaire (11) ayant un volume interne (18) propre à recevoir des armatures (16) du câble de précontrainte et un produit de remplissage et au moins un évent (20) entre le volume interne de la gaine et l'extérieur de la gaine, caractérisée en ce que l'évent comporte un élément filtrant (21) perméable à l'air et étanche au produit de remplissage.
Gaine selon la revendication 1, dans laquelle l'évent comprend une première paroi perforée (22) fixée au corps de gaine tubulaire (11), l'élément filtrant (21) étant placé contre une face interne (25) de la première paroi perforée.
Gaine selon la revendication 2, dans laquelle l'évent (20) comprend une seconde paroi perforée (23), l'élément filtrant (21) étant placé entre les première et seconde parois perforées (22, 23).
Gaine selon la revendication 3, dans laquelle l'évent (20) comprend un corps d'évent (40) fixé au corps de gaine tubulaire (11), dans laquelle la première paroi perforée (22) appartient au corps d'évent, et dans laquelle le corps d'évent (40) comprend un logement (27) recevant la seconde paroi perforée (23).
Gaine selon la revendication 4, dans laquelle la seconde paroi perforée (23) est fixée au corps d'évent (40) de façon à immobiliser l'élément filtrant (21) entre les première et seconde parois perforées (22, 23).
Gaine selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans laquelle le corps d'évent (40) est engagé dans une ouverture ménagée sur le corps de gaine tubulaire (11).
Gaine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément filtrant (21) a une porosité comprise entre 0,5 µm et 200 µm.
Gaine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément filtrant (21) a une porosité comprise entre 1 µm et 100 µm.
Câble de précontrainte d'un ouvrage de construction, le câble de précontrainte (15) comprenant :
- une gaine (10) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, disposée suivant un tracé au sein de l'ouvrage de construction (1) ;

- des armatures (16) logées dans la gaine et tendues de manière à exercer des efforts sur une partie au moins de l'ouvrage de construction ;

- un produit de remplissage injecté dans la gaine pour combler le volume non occupé par les armatures.
Câble de précontrainte selon la revendication 9, dans lequel l'au moins un évent (20) est placé en un point haut (12) du tracé de la gaine (10).
Câble de précontrainte selon la revendication 10, dans lequel le point haut (12) du tracé de la gaine (10) se trouve dans un tube déviateur (36) présentant une courbure, l'évent (20) étant placé sur l'extérieur de la courbure du tube déviateur.