cd1 precontrainte f

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Sommaire

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1.1 Informations pour l’étude du projet Définitions et terminologie Catégorie de câble Calcul de la force de précontrainte Frettage Tracé

1.2 Précontrainte avec adhérence Généralités Dénomination Caractéristiques

1.3 Têtes d’ancrage Ancrages mobiles Ancrages fixes Coupleurs Ancrages et coupleurs EC

1.4 Dispositions constructives Gaines Gaines plates Supports de câbles Niches Vérins

1.5 Précontrainte sans adhérence Généralités Torons graissés/gainés Précontrainte extérieure

1.6 Précontrainte pour usages spéciaux Précontrainte courte par torons Structures circulaires Freyssibar

1.7 Haubans Performances mécaniques Durabilité Unités et ancrages Montage

1.8 Mise en œuvre

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Le présent chapitre a pour but de donner des informations pratiques et simples concernant le choix de la catégorie de câble appropriée, le type des ancrages et les dispositions à prendre lors de la mise en œuvre d’une force de précontrainte ; elles sont destinées à faciliter le travail des bureaux d’études, à aider à la rédaction des instructions à donner au chantier, et à faciliter la compréhension de ces instructions par les exécutants et les surveillants.

A l’heure de l’entrée en vigueur des Normes Européennes, l’ensemble des Normes SIA est en cours d’adaptation. La norme SIA 162 (édition 1989, révision

1993) s’appelle dorénavant SIA 262 et devient applicable au 1er janvier 2003 pour une période de transition d’une année, à la fin de laquelle elle sera obligatoire. C’est dans ce contexte et en tenant compte des modifications survenues que nous avons remodelé notre documentation. Nous avons donc pris le pari d’être très rapidement à jour avec ces nouvelles normes en acceptant le risque inhérent à ce genre d’exercice. Nous espérons que vous ferez de même et trouverez avec cette documentation un outil de travail actuel et pratique.

1.1 Informations pour l’étude du projet

1.1.1 Définitions et terminologie

1.1.2 Choix de la catégorie de câble

1.1.3 Calcul de la force de précontrainte

1.1.4 Dispositions constructives aux ancrages

1.1.5 Tracé des câbles

1.1.6 Renseignements à fournir au chantier

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Généralités

Les câbles de précontrainte doivent être conçus de manière à pouvoir remplir leur fonction pendant toute la durée d’utilisation de l’ouvrage.Les critères ci-après, président au choix de la catégorie de câble en fonction du degré de protection à atteindre :

– Type d’utilisation (pont route, pont rail ou pont pour trafic combiné)

– Nature et intensité des agressions, par ex. sels de déverglaçage, courants vagabonds, fatigue

– Proximité resp. exposition des câbles de précontrainte aux actions agressives

– Disposition de protection de l’ouvrage et des armatures. Par exemple présence d’une étanchéité sur le tablier ou absence de protection (par ex. parois porteuses des ponts en auge)

– Exigence d’un moyen de surveillance de l’étanchéité de l’enveloppe des câbles par mesures de résistances électriques


1.1.1 Définitions et terminologie

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Catégories de câbles

En fonction du degré de protection la norme SIA 262 à l’article 3.4.2.2 définit les 3 catégories suivantes :

Catégorie a :

Câbles de précontrainte avec gaine métallique

Catégorie b :

Câbles de précontrainte avec gaine en matière synthétique

Catégorie c :

Câbles de précontrainte isolés électriquement, c’est-à-dire avec gaine identique à celle de la catégorie b et en plus des dispositions pour les ancrages et les coupleurs garantissant une isolation électrique durable entre l’acier de précontrainte et l’armature passive. A la différence des catégories a et b, l’isolation électrique permet de protéger l’acier de précontrainte contre l’action des courants vagabonds et de surveiller l’étanchéité de l’enveloppe de protection.

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1.1.2 Choix de la catégorie de câble

1.1.3 Calcul de la force de précontrainte

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kμ

GainesPar catégorie définie ci avant, les gaines suivantes peuvent être mises en œuvre :

Catégorie a : gaines en acierCatégorie b : gaines en matières synthétiquesCatégorie c : gaines en matières synthétiques

Les caractéristiques des gaines adaptées aux différentes unités de câbles sont données aux chapitres 1.2.4 et 1.4.1.

Le tableau A1/1 de la directive de l’OFROU et des CFF SA « Dispositions pour garantir la durabilité des câbles de précontrainte dans les ouvrages d’art », édition 2001, donne les indications nécessaires au choix de la catégorie du câble. Ce dernier est effectué en tenant compte de deux critères :– Le niveau des actions : courants vagabonds, salage intensif,

cycles d’humidité, zones d’aspersion, brouillards salins.– La protection constructive : étanchéité, enrobage etc.

La combinaison de ces deux données à apprécier chacune comme élevée, moyenne ou réduite, permet de déterminer le type de protection appropriée du câble. Etant entendu qu’un ouvrage soumis à des agressions élevées et offrant une protection constructive réduite exigera des câbles à protection élevée,c’est-à-dire de la catégorie c et vice versa.

La détermination de la force de précontrainte exercée en permanence par un câble doit tenir compte de deux phases successives :

• Phase de la mise en

tension :

Le calcul de la contrainte de traction de l’acier du câble sur toute sa longueur permet de déterminer la valeur à obtenir pour les allongements à la mise en tension ; complété par la prise en compte des rentrées de clavettes aux ancrages, il fournit la valeur initiale de la force de précontrainte le long du câble.

• Variation dans le temps

de la tension dans le

câble :

Le calcul de la valeur finale de cette tension doit tenir compte des raccourcissements différés du béton dus au retrait et au fluage ainsi que de la relaxation de l’acier. Cette valeur est à introduire dans les calculs de l’ouvrage.

Calcul des contraintes à la mise en tension

Si on appelle σ0 la tension à l’ancrage et σx la tension à l’abscisse x, ces deux grandeurs sont reliées par la loi de Cooley :

σx = σ0e–(μϕ +κx)

μ coefficient de frottement du câble sur sa gaine,ϕ somme des déviations angulaires du câble, en radians, entre l’ancrage le plus proche où agit le vérin et la section considérée. Ces déviations sont composées géométriquement s’il y a lieu,k coefficient tenant compte des irrégularités du tracé réel des gaines par rapport au tracé théorique (déviations parasites).Cette formule peut s’écrire : σx = σ0e–μ(ϕx+Δϕx)

Δϕ = = déviation parasite par unité de longueur.

La valeur du coefficient de frottement varie en fonction du type d’acier utilisé (torons, fils, barres), et de la nature des gaines et de l’état de surface de chacun des matériaux. Elle dépend en outre de la qualité du tracé des gaines, et, lorsque les tronçons sont mal alignés les uns sur les autres, on peut avoir des frottements concentrés sur des points durs du tracé des gaines, qui augmentent sensiblement le coefficient de frottement.

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FIG. 1

FIG. 2


freyssinet sa | Calcul de la force de précontrainte

�

L’effort appliqué au vérin et la pression correspondante sont déterminés en tenant compte des pertes dans les équipements de mise en tension et dans les têtes d’ancrage (env. 4 %). Pourle coefficient de frottement et les déviations parasites on peut admettre comme valeurs moyennes :

Gaines métalliques : μ = 0,18 et Δϕ = 0,005/mGaines en matière synthétique : μ = 0,14 et Δϕ = 0,007/m

Toutefois, pour des ouvrages sensibles à d’éventuelles variations des forces de précontrainte, il est recommandé de vérifier l’influence qu’exercerait une variation de ces valeurs comme suit :

Gaines métalliques : μmin/max = 0,16 – 0.22 et Δϕmin/max = 0,003 – 0,007

Gaines en matières synthétiques :μmin/max = 0,10 – 0.14 et Δϕmin/max = 0,005 – 0,009

Calcul de l’allongement du câble

L’effet du raccourcissement élastique du béton à la mise en tension, est pratiquement négligeable et n’est pas pris en considération dans les calculs suivants.

L’allongement du câble pendant la mise en tension est :

Δl = l

Ep

dx, où

Δl = allongement total (somme des allongements aux deux extrémités),σx = la tension au point d’abscisse x du câble,Ep = le module d’élasticité du câble.

Quand la mise en tension se fait par les deux extrémités sur un câble symétrique par rapport à la section médiane de l’élément, la tension minimale se situe au milieu du câble (FIG. 1) ; quand la mise en tension se fait par une seule extrémité (FIG. 2), la tension minimale se situe à l’ancrage passif.

On peut souvent admettre que la tension, à la mise en précontrainte, varie de façon linéaire le long du câble. Dans les cas des FIG. 1 et 2, on calculera donc l’allongement à partir de la tension moyenne σm, qui est la moyenne entre la tension maximale à l’ancrage et la tension minimale σmini, cette dernière étant calculée par la formule de Cooley.

L’allongement est alors :

Δl = Ep

σm·l

l étant la longueur du câble entre points de fixation sur les vérins, respectivement entre point de fixation sur le vérin et ancrage passif.

σx

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FIG. 3

Fonctionnement d’un ancrage à clavettes

La mise en charge d’un ancrage s’effectue lors de la vidange du circuit de tension du vérin ; les clavettes, déjà enfoncées dans leur logement par l’action du vérin, finissent d’y être entraînées par la tension des torons, et bloquent alors ceux-ci.

De l’enfoncement, il résulte une légère perte d’allongement et un abaissement corrélatif de la tension à l’extrémité du câble, qui est, le plus souvent, favorable à la tenue de l’ouvrage :

• efforts locaux plus modérés,• moindre risque de fissuration près des ancrages,• réduction de la surtension de l’acier momentanément exercée

pour vaincre les frottements, mais inutile ensuite à l’extrémité des câbles.

Il est toutefois possible d’ajuster la tension à la valeur voulue en utilisant une bague de calage et en compensant totalement ou partiellement la rentrée des clavettes. L’auteur du projet décide de préconiser cette opération si l’abaissement de la tension à l’extrémité du câble a un effet sur les sections déterminantes de l’ouvrage, par exemple dans le cas de câbles très courts ou d’angles de cadres.

Les pertes d’allongement au blocage sont de l’ordre de 4 à 6 mm.

Calcul de la tension après blocage

En raison de la perte d’allongement qui se produit au blocage du câble sur l’ancrage, on a une perte de tension derrière l’ancrage où la tension passe de σ0 à la mise en tension à σ1 après le blocage.

La tension n’est pas modifiée au-delà d’un point lr d’ordonnée σ2 (voir FIG. 3).



On a la relation : σ1 = σ2e–μ(ϕ+Δϕlr)

Pertes d’allongement au blocage de l’ancrage

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On admet en général, la géométrie du profil du câble restant la même, que σ0 - σ2 = σ2 - σ1 et que les surfaces σ0 σ2 lr = σ2 σ1 lr sont symétriques l’une de l’autre ; en pratique, plus simplement, on supposera que σ0 σ1 lr est un triangle isocèle.

Ep étant le module du câble,Δlr la perte d’allongement au blocage de l’ancrage (rentrée de

clavettes),Δσr = σ0 - σ1 la perte de tension au blocage,

Δlr est égal au raccourcissement du câble de longueur lr dont la contrainte à l’extrémité diminue de Δσr : donc la contrainte moyenne diminue de 1/2 Δσr.

On peut calculer lr en supposant que la variation de tension le long du câble est linéaire.

D’où S = 1/2 Δσr lr = Ep Δlr où S n’est autre que la surface du triangle isocèle σ0 σ1 lr.

Par exemple, dans le cas d’une rentrée nette des clavettes de 4 mm, on obtient :Δσr lr = 2 x 195 [kN/mm2] x 4 [mm]

A toute valeur de Δσr correspond une valeur de lr ; il suffit donc de déterminer la paire de valeurs dont le produit est égal à celui du deuxième membre de l’équation. Si la courbe des tensions est plate (faibles pertes par frottement) Δσr est petit et lr grand. Dans le cas contraire (pente forte = pertes par frottement importantes) Δσr est grand et lr petit.

AbaquesLes abaques N° 1 et 1bis permettent le calcul de μϕ et de Δϕ⋅xen fonction des coefficients μ et Δϕ (resp. k) choisis, et des grandeurs ϕ et x mesurées sur les plans. L’abaque N° 1bis est un agrandissement de l’abaque N° 1 près de l’origine. Ils s’utilisentà partir des valeurs de ϕ exprimées en degrés et de x en m.

Connaissant (μϕ + Δϕ⋅x), l’abaque N° 2 permet de lire directement σx en traçant la droite joignant le point correspondant à σ0 au point correspondant à (μϕ + Δϕ⋅x) sur l’échelle (μϕ + k⋅x).

L’échelle σm donne alors la valeur moyenne entre σ0 et σx.



1.709/2007-1



Calcul de μϕ et k⋅x - Abaque N° 1

Note : k = Δϕ⋅μ voir § 1.1.3

0,22

0,20

μ = 0,18

Valeur de ca

lcul p

our

les gaines m

étalliques

Valeur de calcul p

our les gaines

en matiè

res synthétiques

0,16

0,14

0,0005

0,0007k = 0,0009/m

0,00110,00130,0015

ϕμ⋅ϕ

μ⋅ϕ

+ κ⋅ξ

κ⋅ξ

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Calcul de μϕ et k⋅x - Abaque N° 1bis


0,22

0,20

0,16

0,14

0,00050,0007

0,00110,0013

0,0015

μ = 0,18

k = 0,0009

ϕ

μ⋅ϕ

μ⋅ϕ

+ κ⋅ξ

κ⋅ξ

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μ⋅ϕ

+ κ⋅ξ



Calcul de σx et σm en N/mm2 - Abaque N° 2


Exemple poutre

Exemple réservoir circulaire

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FIG. 4ϕ

ϕ



Exemples d’applications

Le diagramme de tension après blocage aux ancragesest alors celui de la FIG. 5

Poutre

Soit une poutre à deux travées de 40 mètres de longueur totale et de 2 mètres de hauteur.

ϕ1 = 6° ϕ2 = 8°

Le câble a le tracé ci-dessus. Il est formé de torons T13S tendus à 137 kN chacun soit à 1 370 N/mm2 (≈ 0,74 fpk). Le câble est tendu aux deux extrémités.

Dans la section sur appui intermédiaire, les valeurs à prendre en compte sont les suivantes :• Déviation angulaire : ϕ = ϕ1 + 2 ϕ2 = 22°,• Longueur :

x = 20 m avec μ = 0,18 et k = 0,0009, (Δϕ⋅μ = 0,005 ⋅ 0,18 = k)

nous lisons sur l’abaque N° 1bis :μ⋅ϕ = 0,069 k⋅x = 0,018 soit μϕ + kx = 0,087.

Sur l’abaque N° 2, on trace la droite joignant le point d’abscisse 1 370 sur l’axe σ0 et le point d’ordonnée 0,0870 sur l’axe (μ⋅ϕ + kx) et on lit sur l’axe σx la tension au point cherché, soit 1 258 N/mm2 et la tension moyenne, soit 1 314 N/mm2 sur l’axe σm.

L’allongement du câble sur une longueur de 40 m sera alors :

1314Δl = x 40 = 0,270 m = 270 mm

195 000

La rentrée du câble aux ancrages est de Δlr = 4 mm. On trouve que la perte de tension correspondante intéresse une longueur de lr = 11,80 m et qu’elle est égale à 132 N/mm2.

On vérifie que l’on a bien :

195 000 � 4 � 10–3 ≈ 1 � 132 � 11,80 2

FIG. 5

780 ≈ 779

1.1109/2007-1

FIG. 7

FIG. 6R

= 20

,20

m’



Soit un câble en demi-cercle dans un réservoir de 40 mètres de diamètre (FIG. 6).Longueur du câble : 65,5 m. Déviation du câble entre l’extrémité et le milieu : 85°.

Réservoir circulaire

R =

20,2

0 m

’Câ

ble

Les câbles sont composés de torons T15S, tendus aux deux extrémités à 1 330 N/mm2, et une perte d’allongement de 6 mm se produit aux ancrages (rentrée des clavettes).Nous lisons sur l’abaque N° 1, avec μ = 0,18, ϕ = 85°, k = 0,0009 et x = 32,75 m μϕ = 0,267, κx = 0,029 et μϕ + κx = 0,296.

Nous traçons ensuite la droite correspondante sur l’abaque N° 2, et nous lisons :σx = 986 N/mm2 σm = 1 158 N/mm2,

d’où l’allongement : Δl = x 65,5 = 0,389 m = 389 mm.

Le calcul donne 10,56 m comme longueur d’influence de la rentrée à l’ancrage, et 1 109 N/mm2 (1 108,5) comme contrainte à l’ancrage à la fin de l’opération de mise en tension.

1On vérifie que l’on a bien : Ep Δlr ≈ Δσr � lr 2

1195 000 � 0,006 ≈ � 221,5 � 10,56

2

soit 1 170 ≈ 1 169,5

Le diagramme de tension après blocage aux ancrages est alors celui de la FIG. 7

1 158

195 000

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Calcul de la force de précontrainte finaleLa tension dans le câble se réduit progressivement par les effets du retrait et du fluage du béton, ainsi que par la relaxation de l’acier, jusqu’à une valeur finale à prendre en compte dans le calcul de l’ouvrage.

Effet du retrait

Le raccourcissement dû au retrait du béton (c’est-à-dire la déformation relative que l’on aurait eue dans l’élément considéré, en l’absence de toute contrainte) peut être calculé par la formule suivante tirée de la norme SIA 262, art. 3.1.2.5.7 :

εcs (t) = εcs,� ß(t–ts).La perte de tension due au retrait sera donc au temps t :Δσp, cs = Ep � εcs (t), Ep étant le module d’élasticité de l’acier de précontrainte (195 kN/mm2 pour les torons).

Effet du fluage

La déformation due au fluage correspond à un raccourcissement différé du béton sous l’effet des contraintes de compression.Elle peut être déterminée par la formule suivante de la normeSIA 262, art. 3.1.2.5.2 : σcεcc (t) = ϕ (t, t0) � εc, el avec εc, el = , σc étant la contrainte Ec

dans le béton au niveau des câbles sous l’effet des charges permanentes. La perte de tension due au fluage sera donc,au temps t, Δσp, cc = Ep � εcc (t).

Effet de la relaxation

Une armature tendue en permanence et maintenue, après mise en tension, à une longueur constante, subit une perte de contrainte de traction dont la valeur finale peut être déterminée au moyen des courbes de la norme SIA 262, art. 3.3.2.7. Tous les câbles Freyssinet livrés en Suisse sont constitués de torons à relaxation réduite, les valeurs réelles de relaxation étant inférieures à celles indiquées pour la classe 2 (cf. § 1.2.3). Toutefois, dans le cas de vérification d’un ouvrage ancien, il y a lieu, suivant la date de construction, d’examiner l’influence éventuelle d’une relaxation plus importante (classe 1).

Il faut en outre, pour les ouvrages soumis à des températures élevées d’une manière constante, tenir compte de pertes par relaxation sensiblement plus importantes que celles résultant des courbes précitées qui correspondent à une température moyenne de 20 °C. Par exemple pour une température habituelle moyenne de 50 °C, les pertes sont approximativement doubles de celles observées à une température de 20 °C.

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La zone d’ancrage des câbles de précontrainte doit être spécialement conçue pour que les forces de précontrainte soient transmises à l’ouvrage en toute sécurité, et pour que les mises en tension puissent se faire facilement.Les fiches sur les ancrages et les dispositions constructives contiennent les informations et recommandations valables pour chaque type et notamment :• son encombrement,• les distances minimales admissibles entre axes des ancrages et

entre ces axes et le parement le plus proche,• les dégagements à prévoir derrière l’ancrage pour la mise en

place du vérin de mise en tension,• les frettes spirales de ferraillage primaire.

Résistance du bétonL’ingénieur-conseil doit toujours indiquer la résistance minimale du béton requise pour procéder aux mises en tension compte tenu, en particulier, des conditions d’enrobage, du groupement des ancrages, de la dimension des plaques d’appui, et prescrire l’ordre dans lequel les câbles doivent être tendus. Le choix de cet ordre est important et peut influencer la résistance à demander pour chaque phase d’application de la précontrainte. Cette résistance est liée à l’espacement des ancrages entre eux, et les dimensions minimales sont données dans les tableaux du § 1.3, en fonction de différentes classes de béton.

Ces données ne concernent que les actions locales. Il appartient, dans tous les cas, à l’ingénieur-conseil de préciser les exigences en tenant compte, en plus, de l’équilibre général.

La valeur de la résistance réelle est la moyenne d’au moins trois résultats d’essais à la compression sur cubes.

Lors de la mise en tension à 100 % (max. 0,75 fpk), le béton sous les plaques d’ancrage doit avoir une résistance de 1.0 fck. Dans le cas de mises en précontrainte à des tensions partielles, les résistances minimales du béton peuvent être réduites : le cas échéant, prière de nous consulter.

De même, si le planning du chantier l’exige, la résistance minimale du béton au moment de la mise en tension peut être réduite, à condition d’employer des plaques spéciales (le plus souvent rectangulaires) de surface S’, plus grande que la surface S des plaques standard. Le cas échéant, prière de nous consulter.

Enrobage latéral et entraxes des ancragesPour éviter des concentrations de contraintes trop fortes dans le béton, les ancrages doivent être placés à une distance minimale du bord le plus proche, et également à des distances minimales entre eux.

Les valeurs minimales sont données dans les fiches techniques.


1.1.4 Dispositions constructives aux ancrages

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Principe de calcul du ferraillageGénéralement, on considère qu’une distribution de contraintes conforme à la loi de Navier n’est établie qu’à une distance des ancrages de l’ordre de la hauteur de l’élément en question.

La zone qui s’étale entre les ancrages d’une part et la section à distribution de contraintes conforme à Navier d’autre part est couramment appelée zone d’ancrage ou zone de diffusion de la précontrainte.

Vu les sollicitations élevées qui y règnent, surtout au cours des mises en tension des câbles, il convient de soigner tout particulièrement cette partie de l’ouvrage aussi bien en conception qu’en exécution, notamment en ce qui concerne la disposition des ancrages, leurs enrobages et écartements, le ferraillage et la mise en œuvre du béton autour des ancrages.

Pour l’analyse de la zone de diffusion, on distingue de façon classique la zone de première régularisation des contraintes, et la zone d’équilibrage général. On distingue également deux types de ferraillage derrière les ancrages :• le frettage primaire, destiné à reprendre les efforts d’éclatement

qui se développent immédiatement derrière les ancrages, dans la zone de première régularisation,

• le ferraillage d’équilibre général, qui assure la transmission des efforts de précontrainte depuis les ancrages jusqu’à la zone où les contraintes se répartissent suivant la loi de Navier.



Frettage primaireUn frettage primaire typeest donné dans les fiches techniques pour chaque ancrage. Il est prévu sous la forme de frettes spirales. Elles sont justifiées par des essais qui sont faits sur des blocs isolés contenant un ancrage centré (sur lequel on exerce une force de compression) et une armature correspondant à la zone de première régularisation.

Les frettes dessinées sur les fiches techniques correspondent donc à des ancrages isolés.

Elles ne dispensent pas de disposer des aciers de liaison entre ancrages et peuvent créer des difficultés de ferraillage et bétonnage si elles sont trop serrées (voir FIG. 8). Il est donc important de respecter les entraxes minimaux prescrits entre ancrages.

FIG. 8

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FIG. 9

∑BC ≈x = V∑CD σx = X

Armatures d’équilibre généralLes armatures nécessaires à l’équilibre général dépendent de la forme et des dimensions de l’élément d’about, de la répartition des ancrages, de l’inclinaison des câbles par rapport à la surface du béton, etc. L’étude des armatures nécessaires se fait par des calculs d’équilibre interne dont nous donnons des exemplesci-après. Des méthodes plus détaillées de détermination des armatures sont données dans la littérature.

Calcul des efforts dans la zone de régularisation généraleOn admet que la zone de régularisation des contraintes est égale à la hauteur de la poutre, ce qui signifie qu’à une distance des ancrages égale à la hauteur de la poutre, les contraintes suivent la loi de Navier.

Soit une section telle que B C dans cette zone de régularisation (FIG. 9). L’équilibre du solide A B C D permet d’écrire les efforts sur la section B C :

Effort normal N = OEffort tranchant V = F - XMoment fléchissant M = F(y - d) - Xe

Ces efforts varient avec l’ordonnée y de la section choisie, et il faut donc trouver la section la plus défavorable. On vérifiera, notamment, la section passant au niveau du câble, car il est bien connu que ce peut être une section critique. Mais ce n’est pas toujours le cas comme le montrent les exemples suivants :



1.1609/2007-1

• Cas A (figure 10) :

Section B C Effort tranchant X = - 0,30 F d’où V = F - 0,30 F = 0,70 F Moment dans la section B C : M = - 0,30 F 0,30/2 = - 0,045 F

Section E F Effort tranchant dans la section E F (axe de symétrie de la

pièce) : V = 0 Moment dans la section E F : M = F (0,70 - 0,50) = 0,20 F La section B C est la plus sollicitée à l’effort tranchant, et la

section E F la plus sollicitée en flexion.

• Cas B (FIG. 11) :

Section B C Effort tranchant : X = - 0,80 F d’où V = F - 0,80 F = 0,20 F Moment M = - 0,80 F � 0,40 = - 0,32 F

Section E F Effort tranchant : V = 0 Moment M = 0,20 F - 0,50 F = - 0,30 F La section B C est alors la plus sollicitée en flexion et en effort

tranchant.



FIG. 10 FIG. 11

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• Cas C des câbles inclinés sur l’axe de la poutre (FIG. 12) :

On admet encore que la longueur de la zone de régularisation des contraintes est égale à la hauteur de la pièce. Toutefois, il faut maintenant tenir compte des efforts de cisaillement qui existent à l’extrémité de la pièce.

Nous avons sur la section B C :

• Effort normal : N = Fy – Y• Effort tranchant : V = Fx – X a• Moment fléchissant : M = Fx (y – d) – Xe – (Fy + Y) � 2

L’effort normal peut être une compression, ou une traction, suivant la position de la section BC.

Les efforts maximaux peuvent être trouvés sur des plans inclinés. Les plans passant par les axes des câbles sont à vérifier tout spécialement puisqu’ils sont un point privilégié de fissuration.

∑CDσx = X ∑CD≈y = Y ∑BC≈x = V

FIG. 12

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FIG. 13 FIG. 14

Armatures nécessaires dans la zone de régularisationLes efforts définis ci-dessus, majorés selon les prescriptions des normes SIA 261 resp. 262, doivent être repris par des armatures passives.

Suivant le sens du moment, les aciers trouvés sont répartis sur une longueur égale à a/4, s’ils doivent être placés près des ancrages, et sur une longueur égale à a/2, dans le cas contraire.

Dans les deux cas étudiés précédemment, les ferraillages sont à disposer conformément aux schémas ci-dessous : FIG. 13 pour le cas A, FIG. 14 pour le cas B.

Après avoir déterminé les armatures nécessaires à la flexion, on vérifie globalement la résistance à l’effort tranchant par la règle des coutures :• si les aciers de flexion sont suffisants pour reprendre l’effort

tranchant, il n’y a pas d’acier à ajouter,• si les aciers de flexion sont insuffisants pour reprendre l’effort

tranchant, il y a lieu d’ajouter des aciers pour que la section totale puisse reprendre globalement l’effort tranchant.

D’autres méthodes s’appliquent pour évaluer la diffusion des efforts dans la zone de régularisation. L’observation des sinuosités des trajectoires des contraintes principales permet de visualiser les zones soumises à la traction (trajectoires convexes) et les zones soumises à la compression (trajectoires concaves).Une méthode simple, permettant d’obtenir l’intensité et la position des forces de traction transversales, consiste à modéliser la zone concernée par un système de bielles et de tirants (analogie du treillis) remplissant les conditions d’équilibre.Quelle que soit la méthode utilisée, il ne faut jamais perdre de vue l’aspect tridimensionnel de la diffusion qui s’opère derrière la zone d’introduction de l’effort.



1.1909/2007-1

FIG. 16

Ancrages noyés dans le béton

Lorsqu’un ancrage passif est noyé dans le béton, il se développe, à la mise en tension, des déformations sous l’ancrage par compression et des contraintes de traction derrière l’ancrage.Pour éviter la fissuration, il est nécessaire de prévoir des aciers parallèles aux câbles pour coudre le béton (FIG. 15).

Pour éviter tout désordre, il faut que ces aciers puissent reprendre 20 à 30 % environ de l’effort à l’ancrage.

Ancrages en bordure de pièces

Il est nécessaire de fretter spécialement les ancrages au voisinage des bords du béton par des aciers accrochant l’ancrage au corps de la pièce (FIG. 16).


Autres types de frettage


FIG. 15

1.2009/2007-1

Ancrages dans des épaississements d’âmes

Un tel ancrage provoque les efforts suivants :– un effort de traction dans la partie de l’âme située derrière

l’ancrage. Il s’agit du même effort que pour l’ancrage noyé dans le béton,

– des moments dans l’âme dus à l’excentricité du câble,– un cisaillement entre l’âme et l’épaississement.

Il faut, pour reprendre ces efforts, prévoir des aciers longitudinaux de renfort dans l’âme, et des aciers de couture devant l’ancrage, pour éviter le fendage de l’âme au droit de l’épaississement (FIG. 17).

Enfin, dans la zone courbe du câble, il faut résister aux poussées au vide du câble. Ces poussées sont reprises par des étriers qui débordent largement la zone de courbure définie par l’épure en raison des imprécisions du chantier qui peuvent modifier sensiblement la position de la zone de courbure.



FIG. 17

1.2109/2007-1

Armatures de surfaceCes armatures ont pour objet d’éviter l’écaillement des bords du béton ou l’amorce de fissures partant des angles entrants ou des encoches. Elles sont de préférence situées à l’enrobage minimal derrière l’ancrage, c’est-à-dire à 3 - 5 cm. Elles font le plus souvent partie du ferraillage général de l’élément en question.

Synthèse des armatures nécessaires au voisinage des ancragesLes indications données ci-dessus permettent d’étudier les armatures nécessaires dans la zone d’équilibre général à combiner avec les armatures de frettage primaire.

Il faut tenir compte également des armatures de surface et pour effets spéciaux (excentrement, trous, etc.) s’il y a lieu.

Toutes les armatures à prévoir dans les zones d’ancrage doivent figurer sur les plans d’exécution de l’ouvrage.

Dégagement devant l’ancragePour chaque ancrage un dégagement doit être réservé en dehors du béton pour permettre la bonne mise en place des mors, la mise en œuvre du vérin de tension, et permettre ensuite l’enrobage de protection des extrémités des câbles après mise en tension et le montage du capot. Voir § 1.4.4 et 1.4.5.



1.2209/2007-1

Choix du tracé

Le tracé des câbles doit répondre aux indications du calcul et aux exigences d’une bonne exécution. Il faut éviter des variations brusques de courbures, ainsi que des rayons de courbure trop faibles.

Le tracé doit être étudié dans l’espace. Il ne suffit pas de considérer le profil en long obtenu par la projection du tracé sur le plan médian de la pièce. Pour le calcul des frottements, il faut prendre en compte aussi bien les courbures dans le sens transversal que celles dans le sens longitudinal.

Les fiches des dispositions constructives contiennent des précisions sur les rayons de courbure minimaux admissibles en fonction du type de gaine. Voir § 1.2.4 et 1.4.1.

On peut admettre des rayons plus faibles sous certaines conditions (nous consulter). Il en est ainsi, par exemple, dans les câbles bouclés en U ; la mise en tension doit alors être faite simultanément par les deux extrémités du câble.

Les gaines doivent comporter une partie rectiligne à partir de l’ancrage. La longueur recommandée est indiquée dans les dispositions constructives.

Fixation de la gaine

Il est important de maintenir la gaine sur des supports à intervalles suffisamment rapprochés pour que le tracé reste régulier malgré les sollicitations exercées sur la gaine par le bétonnage. L’espacement maximum recommandé entre support de gaine est compris entre 0,50 m et 1,00 m. Il ne devrait jamais dépasser 1 m. Des exemples de supports sont donnés dans les dispositions constructives.

Enrobage et intervalles entre gaines

Les gaines doivent être disposées de manière à permettre un bétonnage facile et correct, et à assurer un enrobage suffisant pour la protection contre la corrosion.

La norme SIA 262 définit art. 5.2.2 les enrobages minimaux. L’article 5.2.2.2 prescrit :

« L’enrobage des gaines de câbles de précontrainte sera supérieur à la moitié de leur diamètre. Le tableau 15 de la norme indique les valeurs d’enrobages cnom en fonction des classes d’exposition. Il sera d’au moins 30 mm dans le cas de structures ou d’éléments d’ouvrage situés de manière durable à l’abri des intempéries, des variations de température et d’humidité ainsi que d’autres effets nuisibles (classe XC1). Dans tous les autres cas, l’enrobage des câbles de précontrainte sera d’au moins 45 mm » et l’article 5.2.2.7 précise :« On accordera une attention particulière à l’enrobage de l’armature proche de surfaces de béton apparent ». Par ailleurs, l’art. 5.2.3.2 fixe l’intervalle minimum entre deux gaines de précontrainte au diamètre maximal du granulat respectivement de l’armature la plus proche mais au minimum à 20 mm.

Poussées au vide

Certains tracés de câbles de précontrainte peuvent entraîner une poussée au vide. Ils doivent être, si possible, évités. Sinon des armatures complémentaires sont nécessaires pour empêcher un éclatement du béton.


1.1.5 Tracé des câbles

freyssinet sa | Tracé des câbles

1.2309/2007-1

Description des phases de constructionDès l’instant qu’un ouvrage n’est pas entièrement coulé en place sur cintre général, l’ingénieur-conseil précise à l’entrepreneur, de façon détaillée, les différentes phases de construction de façon qu’il n’y ait pas d’ambiguïté sur le chantier. Cette description comprend, de façon impérative, les phases qui ont une répercussion sur la stabilité de l’ouvrage, soit en cours de construction, soit en service. Il n’est pas toujours indispensable de définir celles qui correspondent à des séquences de bétonnage, de coffrage, de mise en tension… qui, à l’intérieur d’une même phase, sont indifférentes vis-à-vis du calcul.

Il faut faire particulièrement attention aux bridages et débridages des appuis et encastrements provisoires.

Programme de mise en tension des câblesForce de mise en tension

Un câble de précontrainte est mis en tension en exerçant, à l’aide d’un vérin spécial, une force donnée, à chaque extrémité (deux ancrages actifs) ou à une extrémité seulement (un ancrage actif et un ancrage passif). Cette force est, en général, choisie égale au maximum admissible en fonction des prescriptions de la norme SIA 262 et de la qualité et de la section de l’acier. L’application de cette force provoque un allongement du câble, fonction des contraintes de traction réalisées tout au long de celui-ci. La valeur de cette force peut être mesurée directement au moyen d’un équipement spécial ; elle est, en pratique, garantie par la concordance des indications du manomètre de pression d’huile du vérin et de la mesure des allongements.

Ordre de mise en tension

L’ordre de mise en tension des câbles fait partie intégrante de l’étude. Il doit être mis au point après vérification des phases provisoires de construction. Une attention particulière sera portée aux résistances de béton nécessaires, en fonction des sections les plus sollicitées de l’ouvrage et des zones d’ancrage des câbles. Lors de la mise en tension à 100 %, le béton sous les plaques d’ancrage doit avoir une résistance min. de 1.0 fck.

Lorsque l’ouvrage est simple, cet ordre de mise en tension figure sur le plan de câblage de l’ouvrage. Dans le cas d’ouvrages importants comportant plusieurs plans de câblage, ou d’ouvrages construits en plusieurs phases, cet ordre de mise en tension est intégré dans la description des phases de construction.


freyssinet sa | Renseignements à fournir au chantier pour la mise en œuvre de la précontrainte

1.1.6 Renseignements à fournir au chantier pour la mise en œuvre de la précontrainte

Ces documents sont essentiellement, en plusdes plans d’exécution :une description des phasesde construction de l’ouvrage,• le programme de mise

en tension des câbles, comportant lui-même :

• l’ordre de mise en tension,

• le calcul des allongements correspondants.

• l’ordre d’injection des câbles.

1.2409/2007-1

AllongementsLes valeurs de l’allongement à obtenir pour chaque câble, en fonction de la pression manométrique à la mise en tension, constituent une donnée fondamentale pour le contrôle de l’efficacité de la précontrainte.


freyssinet sa | Renseignements à fournir au chantier pour la mise en œuvre de la précontrainte

Le calcul de l’allongement doit tenir compte des frottements tout le long du câble et du module d’élasticité. La mesure de l’allongement constitue un contrôle qui permet de vérifier aux différents paliers de pression que le câble se comporte normalement. Les variations (tolérances) sur le module Ep et sur la section effective font que sa précision n’excède pas ± 15 % par câble isolément resp. ± 5 % en moyenne. Dès lors, dans la plupart des cas pratiques, cette mesure ne peut pas constituer un moyen d’ajuster la force dans le câble. Seule la pression d’huile et la section du vérin sont assez fiables pour cet ajustage.

L’expérience acquise sur les câbles de grande longueur présentant des frottements faibles, voire nuls (câbles verticaux), comme sur les bancs d’essais, montre que les allongements sont plus fidèlement obtenus par la considération de modules moyens constants qu’à partir des courbes de laboratoire, obtenues sur de petites éprouvettes non représentatives à l’échelle des câbles.

Le calcul des allongements se fait donc avec le module suivant :

câbles à torons : Ep = 195 kN/mm2

Ce n’est qu’en cas exceptionnel d’essais précis faits sur chantier, qu’on peut, s’il y a lieu, corriger cette valeur. Une détermination globale de la transmission de la précontrainte peut être faite à partir des mesures de pression dans un vérin actif et un vérin passif ou une cellule de mesure placés aux deux extrémités du câble.

1.2509/2007-1

InjectionsLa protection d’un câble de précontrainte est normalement réalisée par une injection au coulis de ciment. Celle-ci se fait à partir de tubes ou évents dont la position est choisie en fonction de la géométrie et de la longueur du câble. Dans les cas courants, il y a un évent à chaque ancrage et à chaque point haut du câble, ces derniers ayant aussi pour fonction de permettre l’évacuation de l’air repoussé par le coulis d’injection.

Dans les ouvrages construits en plusieurs phases, et où le câblage est un peu compliqué, ou lorsque les mises en tension risquent de s’échelonner sur plusieurs mois, il y a lieu de prévoir un ordre d’injection des câbles. Il peut être établi à partir des considérations suivantes :

– dans des ouvrages simples où les câbles peuvent être tendus en deux ou trois phases à deux ou trois semaines d’intervalle, tous les câbles sont injectés en une seule fois, aussitôt après la fin des mises en tension,

– dans les ouvrages coulés en phases multiples s’échelonnant dans le temps, les injections doivent être prévues en fonction des délais maxima admissibles entre la mise en tension et l’injection.

Les délais admissibles entre mise en tension et injection peuvent être allongés si l’on prend soin de protéger les câbles provisoirement, par exemple par huilage. L’OFROU se base sur le projet de norme CEN concernant l’exécution des structures en béton et exige un traitement anticorrosion lorsque les délais suivants (art. 6.3.2. SIA 262) ne peuvent pas être respectés.

– Câbles de précontrainte fabriqués en usine • jusqu’à 12 semaines entre la fabrication du câble de

précontrainte et l’injection dont 4 semaines au maximumen coffrage préalablement au bétonnage et jusqu’à environ2 semaines à l’état précontraint final.

– Câbles de précontrainte fabriqués sur chantier • jusqu’à 6 semaines entre la mise en place de l’acier dans

l’ouvrage et l’injection dont un maximum de 2 semainesà l’état précontraint final.

La technique de l’injection sous vide consiste, comme son nom l’indique, à faire le « vide » d’air à l’intérieur de la gaine puis à injecter le coulis qui va naturellement venir occuper le volume par aspiration. Ce procédé d’injection permet d’obtenir d’excellents résultats tout en réduisant considérablement le nombre d’évents. Nous contacter pour de plus amples renseignements sur les possibilités et les modalités d’application de cette technique.


freyssinet sa | Injections

1.2609/2007-1

1.2 Précontrainte avec adhérence

freyssinet sa |

1.2.1 Généralités

1.2.2 Dénomination et choix des câbles et des ancrages

1.2.3 Caractéristiques des torons

1.2.4 Câbles à torons T15S

1.2709/2007-1

Ce chapitre contient toutes les données relatives aux câbles de précontrainte disposés dans des gaines à profil annelé, noyées dans l’ouvrage et qui, une fois les opérations de mises en tension terminées, sont injectés au coulis de ciment. Ce mode de faire assure la protection des câbles contre la corrosion ainsi que leur solidarisation complète à la structure précontrainte ce qui permet, dans les calculs de la sécurité à la rupture, de prendre en compte la différence entre la résistance à la rupture du

toron et la contrainte effective résultant de la mise en tension. L’exposition, resp. la proximité des câbles aux actions agressives, le type de protections constructives, l’importance des sollicitations dynamiques ainsi que l’exigence d’un moyen de surveillance sont autant de paramètres à considérer dans le choix du type de gaine (métallique ou en polyéthylène) et par là-même, d’une catégorie de câble (a, b, c) selon les indications du chapitre 1.1 et 1.2.



freyssinet sa | Généralités

1.2809/2007-1

• Les câbles Freyssinet sont définis comme suit : 1. un chiffre qui indique le nombre de torons qui constituent le câble, 2. la lettre T signifiant qu’il s’agit d’un câble à torons, 3. un deuxième chiffre définissant le type de torons : T15S désigne un toron de diamètre 15,7 mm et de section 150 mm2, Exemple : 25T15S désigne un câble de 25 torons de Ø 15,7 mm,

• Les têtes d’ancrage Freyssinet sont définies, en Suisse, comme suit : 1. une lettre qui caractérise le type de l’ancrage, 2. un chiffre qui indique le nombre maximum de torons que l’ancrage peut recevoir, 3. un chiffre indiquant le type de toron : 15 pour T15S. Exemples : C7/15 désigne un ancrage mobile pour max. 7 torons T15S, U12/15 désigne un ancrage fixe pour max. 12 torons T15S.

• Pour des raisons d’économie, il faut si possible choisir les types de câbles qui correspondent à la pleine utilisation des têtes d’ancrage. Ce sont les câbles constitués de l’un des nombres de torons suivants :

3 - 4 - 7 - 13 - 19 - 25 - 31 torons T15S - ancrages type C.


1.2.2 Dénomination et choix des câbles et des ancrages

freyssinet sa | Dénomination et choix des câbles et des ancrages

1.2909/2007-1


freyssinet sa | Caractéristiques des torons

1.2.3 Caractéristiques des torons

Les torons utilisés correspondent en tout point aux exigences de la norme SIA 262 (2003).Les principales caractéristiques en sont rappelées ci-dessous.

Type de torons T15S

Diamètre [mm] 15,7

Section Ap [mm2] 150

Résistance à la traction fpk [N/mm2] 1860

Limite d’écoulement fp0.1k [N/mm2] 1600

Allongement sous charge maximale εuk [%] ≥ 3,5

Striction [%] ≥ 30

Module d’élasticité Ep [kN/mm2] 195

Ténacité Essai de pliage (fil central) n ≥ 4 Essai de traction déviée k1 ≥ 0,72

Résistance à la fatigue σ0 = 0,7 fpk Δσπ,φατ. = 200 N/mm2 2 ⋅ 106 alternances

Relaxation à 1 000 heures, 20 °C, 0,7 fpk ≤ 2,5 %

1.2.3.1 Torons T15S / Ap = 150 mm2 / fpk = 1 860 N/mm2 (Y1860S7-15,7)

1.3009/2007-1


1.2.4 Câbles à torons T15S, fpk = 1860 N/mm2

freyssinet sa | Câbles à torons T15S, fpk = 1 770 N/mm2

Câble Gaine métallique Force

Type Section Poids Øint / Øext σp = 0,70 fpk σp = 0,75 fpk

[nT15S] [mm2] [kg/m’] [mm] [kN] [kN]

* 1T15S 150 1,18 23 / 28 195 209

2T15S 300 2,36 35 / 42 391 419

* 3T15S 450 3,5 40 / 47 586 628

* 4T15S 600 4,7 45 / 52 781 837

* 5T15S 750 5,9 45 / 52 977 1046

6T15S 900 7,1 50 / 57 1172 1256

* 7T15S 1 050 8,2 55 / 62 1367 1465

8T15S 1 200 9,4 60 / 67 1562 1674

9T15S 1 350 10,6 65 / 72 1758 1883

10T15S 1 500 11,8 65 / 72 1953 2093

11T15S 1 650 13,0 70 / 77 2148 2302

12T15S 1 800 14,1 75 / 82 2344 2511

* 13T15S 1 950 15,3 75 / 82 2539 2720

14T15S 2 100 16,5 80 / 87 2734 2930

15T15S 2 250 17,7 80 / 87 2930 3139

16T15S 2 400 18,8 85 / 92 3125 3348

17T15S 2 550 20,0 85 / 92 3320 3557

18T15S 2 700 21,2 85 / 92 3515 3767

* 19T15S 2 850 22,4 90 / 97 3711 3976

20T15S 3 000 23,6 90 / 97 3906 4185

21T15S 3 150 24,7 95 / 102 4101 4394

22T15S 3 300 25,9 95 / 102 4297 4604

23T15S 3 450 27,1 100 / 107 4492 4813

24T15S 3 600 28,3 100 / 107 4687 5022

* 25T15S 3 750 29,4 105 / 112 4883 5231

26T15S 3 900 30,6 105 / 112 5078 5441

27T15S 4 050 31,8 105 / 112 5273 5650

28T15S 4 200 33,0 110 / 117 5468 5859

29T15S 4 350 34,1 110 / 117 5664 6068

30T15S 4 500 35,3 115 / 122 5859 6487

* 31T15S 4 650 36,5 115 / 122 6054 6487

1.2.4.1 Gaines métalliquesCâbles de la catégorie « a » selon 1.1

Pour les câbles enfilés après bétonnage, on choisit le diamètre indiqué pour l'unité du câble immédiatement supérieur à celui défini ci-dessus.

Câbles de plus grande capacité : nous consulter

Autres données concernant les gaines : voir § 1.4.1 – 1.4.2

* Têtes d’ancrage pleinement utilisées : voir § 1.2.2

1.3109/2007-1

Pour les câbles enfilés après bétonnage, on choisit le diamètre indiqué pour l'unité du câble immédiatement supérieur à celui défini ci-dessus.

Câbles de plus grande capacité : nous consulter

Autres données concernant les gaines : voir § 1.4.1 – 1.4.2

* Têtes d’ancrage pleinement utilisées : voir § 1.2.2


1.2.4 Câbles à torons T15S, fpk = 1860 N/mm2

freyssinet sa | Câbles à torons T15S, fpk = 1 770 N/mm2

1.2.4.2 Gaines en matières synthétiquesCâbles de la catégorie « b » et « c » selon 1.1

Câble Plyduct PT+ Force

Type Section Poids Øint / Øext Øint / Øext σp = 0,70 fpk σp = 0,75 fpk

[nT15S] [mm2] [kg/m’] [mm] [mm] [kN] [kN]

* 1T15S 150 1,18 40 / 53 59 / 73 195 209

2T15S 300 2,36 40 / 53 59 / 73 391 419

* 3T15S 450 3,5 40 / 53 59 / 73 586 628

* 4T15S 600 4,7 45 / 58 59 / 73 781 837

* 5T15S 750 5,9 45 / 58 59 / 73 977 1046

6T15S 900 7,1 50 / 63 59 / 73 1172 1256

* 7T15S 1 050 8,2 55 / 68 59 / 73 1367 1465

8T15S 1 200 9,4 60 / 73 59 / 73 1562 1674

9T15S 1 350 10,6 65 / 78 76 / 91 1758 1883

10T15S 1 500 11,8 65 / 78 76 / 91 1953 2093

11T15S 1 650 13,0 70 / 83 76 / 91 2148 2302

12T15S 1 800 14,1 75 / 88 76 / 91 2344 2511

* 13T15S 1 950 15,3 75 / 88 76 / 91 2539 2720

14T15S 2 100 16,5 80 / 93 100 / 116 2734 2930

15T15S 2 250 17,7 80 / 93 100 / 116 2930 3139

16T15S 2 400 18,8 85 / 98 100 / 116 3125 3348

17T15S 2 550 20,0 85 / 98 100 / 116 3320 3557

18T15S 2 700 21,2 85 / 98 100 / 116 3515 3767

* 19T15S 2 850 22,4 90 / 103 100 / 116 3711 3976

20T15S 3 000 23,6 90 /103 100 / 116 3906 4185

21T15S 3 150 24,7 95 / 108 100 / 116 4101 4394

22T15S 3 300 25,9 95 / 108 100 / 116 4297 4604

23T15S 3 450 27,1 100 / 113 100 / 116 4492 4813

24T15S 3 600 28,3 100 / 113 100 / 116 4687 5022

* 25T15S 3 750 29,4 105 / 118 130 / 146 4883 5231

26T15S 3 900 30,6 105 / 118 130 / 146 5078 5441

27T15S 4 050 31,8 105 / 118 130 / 146 5273 5650

28T15S 4 200 33,0 110 / 123 130 / 146 5468 5859

29T15S 4 350 34,1 110 / 123 130 / 146 5664 6068

30T15S 4 500 35,3 120 / 133 130 / 146 5859 6278

* 31T15S 4 650 36,5 120 / 133 130 / 146 6054 6487

1.3209/2007-1

1.3.1 Ancrages mobiles

1.3.2 Ancrages fixes

1.3.3 Coupleurs

1.3.4 Ancrages et coupleurs EC *EC = électriquement contrôlables

1.3 Têtes d’ancrage

freyssinet sa |

1.3309/2007-1

Les têtes d’ancrage mobiles permettent la mise en tension et l’ancrage du câble. Les têtes Freyssinet comportent les composants suivants :• un bloc percé de trous

coniques,• les mors formés de

3 clavettes assemblées par un jonc,

• le dispositif d’appui sur le béton constitué d’une plaque + une trompette ou d’une « tromplaque » assurant la diffusion des efforts dans le béton et le guidage des torons de la gaine vers l’ancrage,

• de la frette spirale destinée à reprendre les efforts d’éclatement dans la zone de première régularisation.

Habituellement, les clavettes constituant les mors sont usinées séparément à partir d’une barre d’acier par des opérations successives de tournage, de sciage et de finitions. L’assemblage final des clavettes, prélevées de façon aléatoire dans un lot de

fabrication conduit à un cumul des tolérances. Les variations dimensionnelles qui en résultent entraînent une grande dispersion des conditions d’ancrage d’un mors à l’autre.

Freyssinet International a breveté une méthode originale de fabrication qui permet l’usinage de l’ensemble du mors à partir d’une seule et même barre d’acier, sans jamais séparer les clavettes. Les caractéristiques géométriques finales du produit ne dépendent plus que des tolérances de tournage, toujours très faibles et bien maîtrisées, et ne sont plus liées à la qualité du sciage. Régularité et fiabilité du serrage du câble sont ainsi assurées.

Toutes les têtes mobiles Freyssinet peuvent être utilisées comme têtes fixes prébloquées, noyées ou non dans le béton.


1.3.1 Ancrages mobiles

freyssinet sa | Ancrages mobiles

1.3409/2007-1



Béton C25/30 C30/37

Type Câble a x b Øc d e Øg h l Øf E* Øf E*

C3/15 2-3T15S 150/110 85 50 150 8 50 250 190 210 160 180

C4/15 4T15S 150/120 95 50 150 10 50 300 230 250 180 200

C7/15 5-7T15S 180/150 110 55 190 14 50 300 300 320 240 260

C13/15 8-13T15S 250/210 160 70 250 16 50 300 400 420 320 365

C19/15 14-19T15S 300/250 185 80 260 16 50 300 460 520 400 440

C25/15 20-25T15S 360/300 230 95 350 18 60 420 520 600 450 510

C31/15 26-31T15S 385/320 230 105 350 20 60 420 620 660 500 560

*E : entraxe min. entre les têtes. Recouvrement min. = E/2 + enrobage prescrit. Dimensions en mm.

Ancrages mobiles Type C

(pour T15S)

Type C pour câbles de 2 à 31T15S

1.3509/2007-1

Fig. 19


Ancrages mobiles Type D

(pour T15S)


Type D pour câbles de 1 à 5 T15S

Ancrage Gaine Béton C25/30 C30/37

Type Câble a x b m / n e Øg h l v / w / z E* E*

D1/15 1T15S 130/70 21,5/28 64 8 50 150 160 / 110 180 160

D3/15 3T15S 190/85 58/21 163 8 60 240 180 / 120 / 250 280 260

D4/15 4T15S 230/90 75/21 163 10 60 240 260 / 145 / 340 380 360

D5/15 5T15S 270/95 90/21 163 10 60 240 290 / 145 / 380 420 400


1.3609/2007-1


1.3.2 Ancrages fixes

freyssinet sa | Ancrages fixes

Outre la possibilité, mentionnée sous § 1.3.1, d’utiliser les têtes d’ancrage mobiles comme têtes fixes prébloquées, noyées ou non dans le béton, le système Freyssinet propose trois types d’ancrage fixes noyés dans le béton.

1.3709/2007-1

Forme carrée Forme rectangulaire

Type Câble a x b A B a x b A B c Øg l Øf

U1/15 1T15S 100/100 140 140 – – – 1 000 – – –

U3/15 2-3T15S 200/200 240 240 100/400 140 440 1 000 – – –

U4/15 4T15S 200/200 240 240 100/400 140 440 1 000 – – –

U7/15 5-7T15S 230/240 270 280 100/460 240 500 1 300 14 360 200

U13/15 8-13T15S 360/360 400 400 240/430 300 470 1 300 14 360 260

U19/15 14-19T15S 430/460 470 500 240/570 350 700 1 300 14 420 310

U25/15 20-25T15S 490/520 530 560 260/750 400 790 1 600 16 420 360

U31/15 26-31T15S 490/580 530 620 260/810 440 850 1 600 18 420 400

Autres exécutions, par ex. section forme allongée, possibles sur demande. Béton : classe C30/37 ou supérieure.A : entraxe min. dans la direction a. B : entraxe min. dans la direction b


1.3.2.1 Ancrages fixes câbles à torons T15S Type U


Ancrage fixe Type U

Il s’agit d’un ancrage par adhérence.Pour assurer la bonne tenue du fil central, l’extrémité de chaque toron est façonnéeen forme de bulbe ovoïde.

1.3809/2007-1


Ancrage fixe Type V

(pour T15S)


Type Câble a b c A B Øg e Øf h l

V4/15 4T15S 252 140 600 280 180 12 80 160 40 200

V7/15 7T15S 252 250 700 300 290 12 100 220 50 250

V13/15 13T15S 252 420 700 330 480 14 120 260 60 360

V19/15 19T15S 252 650 900 330 700 14 120 260 60 360

Béton : classe C30/37 ou supérieure. A : entraxe min. dans la direction a. B : entraxe min. dans la direction b

Ancrage fixe Type V

Il s’agit d’un ancrage bouclé comportant un treillis semi-cylindrique à l’intérieur de la boucle qui est préformée en atelier. Ce type ne permet donc pas la mise en place du câble par poussage des torons dans la gaine sur chantier.

1.3909/2007-1


Ancrage fixe Type S

(pour T15S)


Type Câble a x b A B c e Øf Øg h l

S3/15 2-3T15S 290/90 340 240 400 70 200 12 50 250

S4/15 4T15S 290/90 340 240 400 70 200 12 50 250

S7/15 5-7T15S 260/160 320 320 400 80 280 14 50 300

S13/15 8-13R15S 260/240 390 390 600 100 350 14 50 350

S19/15 14-19T15S 260/400 390 440 600 120 350 16 60 420

S25/15 20-25T15S 260/560 390 600 900 120 350 18 60 420

S31/15 26-31T15S 260/640 390 680 900 120 350 18 60 420

Béton : classe C30/37 ou supérieure. A : entraxe min. dans la direction a. B : entraxe min. dans la direction b. Dimensions en mm.

Ancrage fixe Type S

Il s’agit d’un ancrage fixe compact. L’extrémité de chaque toron est munie d’un manchon filé. Les manchons prennent appui sur une plaqueen forme de calotte sphérique. L’exécution présentée ci-après est rectangulaire. L’ancrage peut cependant être exécuté dans d’autres dimensions sur demande (carrée ou autre).

1.4009/2007-1


1.3.3 Coupleurs

1.3.3.1 Coupleurs fixes

freyssinet sa | Coupleurs fixes

Le coupleur fixe est un cas particulier de tête fixe qui au lieu de prendre appui sur le béton est reliée à la tête d’ancrage mobile d’un câble déjà mis en tension et, de ce fait, assure la prolongation de ce dernier.

1.4109/2007-1



Coupleurs fixes Type R

(pour T15S)

Béton C25/30 Béton C30/37

Type Câble a x b l Øf E* Øf E* Øm n

R3/15 2-3T15S 180/180 250 190 210 160 180 174 740

R4/15 4T15S 194/194 300 230 250 180 200 184 775

R7/15 5-7T15S 205/205 300 300 320 240 260 200 795

R13/15 8-13T15S 270/270 300 400 420 320 340 250 1 040

R19/15 14-19T15S 330/330 300 460 480 400 420 280 1 100

R25/15 20-25T15S 380/380 420 520 540 450 470 320 1 100

R31/15 26-31T15S 420/420 420 620 640 500 520 360 1 100

E* : entraxe min. entre les têtes. Recouvrement min. = E/2 + enrobage prescrit. Dimensions en mm.

Coupleur fixe Type R

Le type R permet la prolongation d’un câblede 2 à 31 T15S équipé d’une couronne crénelée (partie B) disposée entre la tête mobile type C (partie A) et sa tromplaque. L’extrémité de chaque toron constituant le deuxième câble est munie d’un manchon filé qui prend appui sur la couronne crénelée.

1.4209/2007-1


Coupleurs fixes Type G

(pour T15S)


Gaine Fourreau Béton C25/30 C30/37

Type Câble e x f a x b l x1 x2 x3 A/B E* E*

G1/15 1T15S 21,5/28 35 500 250 150/110 180 160

G3/15 3T15S 58/21 100/100 750 250 500 250/120 280 260

G4/15 4T15S 75/21 100/110 1 000 250 500 750 340/145 380 360

G5/15 5T15S 90/21 100/140 1 000 250 500 750 380/145 420 400

E* : entraxe min. entre les têtes. Recouvrement min. = E/2 + enrobage prescrit. Dimensions en mm.

Coupleur fixe Type G

Le type G permet la prolongation d’un câblede 2 à 5 T15S à l’aide d’autant de coupleurs monotorons dont la géométrie ainsi que la disposition sont spécialement étudiées pour réduire l’encombrement au minimum.

1.4309/2007-1

Le coupleur mobile est un simple prolongateur de câble. Il permet de relier, par exemple à la jonction de deux étapes de bétonnage, un câble à un autre câble posé dans l’étape précédente mais pas mis en tension. Le coupleur mobile constitue une solution onéreuse et encombrante, à éviter dans tous les cas où il est possible d’envisager, dans la première étape, la pose d’une gaine vide renforcée et l’enfilage ultérieur du câble complet lors de l’exécution de l’étape suivante. Nos coupleurs mobiles restent disponibles mais, devant la faible demande, nous avons pris l’option d’en supprimer la documentation. En cas de besoin prière de nous consulter.


1.3.3.2 Coupleurs mobiles

freyssinet sa | Coupleurs mobiles

1.4409/2007-1

La mise en œuvre de câbles de la catégorie c, c’est-à-direisolés électriquement et désignés par EC pour électriquement contrôlables, implique une série de mesures dans la zone des têtes d’ancrage et des coupleurs.


1.3.4 Ancrages et coupleurs EC (électriquement contrôlables)

freyssinet sa | Ancrages et coupleurs EC

Les dispositions suivantes sont prises pour assurer l’isolation électrique :• La trompette raccordant la gaine à l’ancrage est en PEHD ou

en PP et est soudée à la gaine de la partie courante du câble (soudure au miroir).

• La trompette comporte une collerette qui vient s’engraver dans une rainure de la plaque intermédiaire prévue à cet effet.

• Une plaque isolante est intercalée entre la plaque d’ancrage et la plaque intermédiaire.

• Un capot PEHD ou PP recouvre la tête d’ancrage, la plaque intermédiaire et la plaque isolante.

Les entraxes entre ancrages et les recouvrements minima restent déterminés par les dimensions des frettes spirales et la classe de béton.

Ancrages mobiles

1.4509/2007-1


freyssinet sa | Ancrages mobiles EC

Ancrages mobiles EC Type C

(pour T15S)

Type C EC pour câbles de 2 à 31T15S

Béton C25/30 C30/37

Type Câble a/b Øh h e Øg t Øf E* Øf E*

C3/15 EC 2-3T15S 150/110 118 108 153 106 20 190 210 160 180

C4/15 EC 4T15S 150/120 128 108 158 116 20 230 250 180 200

C7/15 EC 5-7T15S 180/150 154 119 224 140 25 300 320 240 260

C13/15 EC 8-13T15S 250/210 215 138 383 191 30 400 420 320 365

C19/15 EC 14-19T15S 300/250 238 170 320 226 40 460 520 400 440

C25/15 EC 20-25T15S 360/300 286 189 477 276 40 520 600 450 510

C31/15 EC 26-31T15S 385/320 286 189 419 276 40 620 660 500 560


1.4609/2007-1

Les ancrages fixes type U, V et S ne permettent pas d’assurer l’isolation électrique du câble. Ils ne peuvent donc pas être utilisés pour la réalisation de câbles électriquement contrôlables. Il faut alors avoir recours à des têtes mobiles prébloquées d’exécution identique aux ancrages mobiles définis ci-dessus.

Le type R permet la prolongation d’un câble de 2 à 31 T15S équipé d’une couronne crénelée (partie B) disposée entre la tête mobile type C EC (partie A) et sa tromplaque. L’extrémité de chaque toron constituant le deuxième câble est munie d’un manchon filé qui prend appui sur la couronne crénelée. Le fourreau et la trompette enrobant la deuxième partie du coupleur sont en PEHD ou en PP.


Ancrages fixes EC

freyssinet sa | Ancrages et coupleurs EC

Coupleurs fixes EC

Coupleur fixe Câble øa b l

Type Type

R3/15 EC 2-3T15S * * *

R4/15 EC 4T15S * * *

R7/15 EC 5-7T15S 268 190 620

R13/15 EC 8-13T15S 290 210 700

R19/15 EC 14-19T15S 362 200 1000

R25/15 EC 20-25T15S 404 375 1085

R31/15 EC 26-31T15S 404 375 1085

Dimensions en mm * sur demande

1.4709/2007-1

1.4 Dispositions constructives

freyssinet sa |

1.4.1 Gaines de câbles à torons T15S

1.4.2 Gaines plates

1.4.3 Supports de câbles

1.4.4 Niches pour têtes d’ancrage mobiles

1.4.5 Encombrement des vérins

1.4809/2007-1

L

R


1.4.1.1 Gaines métalliques pour câbles à torons T15S

freyssinet sa | Gaines de câbles à torons

Câble type Ød x Rmin. Lmin.

[n] [mm] [mm] [m] [m]

1T15S 23/28 3 3,0 0,8

2T15S 35/42 5 3,0 0,8

3T15S 40/47 5 3,0 0,8

4T15S 45/52 5 3,0 0,8

5T15S 45/52 3 4,0 0,8

6T15S 50/57 4 4,0 0,8

7T15S 55/62 4 4,0 0,8

8T15S 60/67 7 4,5 1,0

9T15S 65/72 8 5,0 1,0

10T15S 65/72 7 5,0 1,0

11T15S 70/77 9 5,0 1,0

12T15S 75/82 11 5,0 1,0

13T15S 75/82 9 5,5 1,2

14T15S 80/87 11 5,5 1,2

15T15S 80/87 9 6,0 1,2

16T15S 85/92 11 6,0 1,2

17T15S 85/92 9 6,5 1,2

18T15S 85/92 8 6,5 1,2

19T15S 90/97 10 6,5 1,2

20T15S 90/97 8 7,0 1,5

21T15S 95/102 10 7,0 1,5

22T15S 95/102 8 7,5 1,5

23T15S 100/107 11 7,5 1,5

24T15S 100/107 10 7,5 1,5

25T15S 105/112 13 8,0 1,5

26T15S 105/112 11 8,0 1,5

27T15S 105/112 10 8,0 1,5

28T15S 110/117 15 8,5 1,5

29T15S 110/117 13 8,5 1,5

30T15S 120/127 18 9,0 1,5

31T15S 120/127 16 9,0 1,5

Pour les câbles enfilés après bétonnage, on choisit le diamètre immédiatement supérieur à celui défini ci-dessus.

Enrobage min. des gaines : d/2.

1.4909/2007-1

L

R

PLYDUCT PT+

Câble type Ød x Rmin. Ød x Rmin. Lmin.

[n] [mm] [mm] [m] [mm] [mm] [m] [m]

1T15S 40/53 - 3,5 21/35 - 2,5/6,0 0,8

2T15S 40/53 - 3,5 21/35 - 2,5/6,0 0,8

3T15S 40/53 5 3,5 21/35 - 2,5/6,0 0,8

4T15S 45/58 5 4,0 21/35 - 2,5/6,0 0,8

5T15S 45/58 3 4,0 59/73 13 4,0 0,8

6T15S 50/63 4 4,5 59/73 11 4,0 0,8

7T15S 55/68 4 5,0 59/73 9 4,0 0,8

8T15S 60/73 7 5,5 76/91 18 4,5 1,0

9T15S 65/78 8 6,0 76/91 16 5,0 1,0

10T15S 65/78 7 6,0 76/91 15 5,0 1,0

11T15S 70/83 9 6,0 76/91 13 5,0 1,0

12T15S 75/88 11 6,5 76/91 12 5,0 1,0

13T15S 75/88 9 6,5 76/91 11 5,0 1,0

14T15S 80/93 11 7,0 100/116 24 5,5 1,2

15T15S 80/93 9 7,0 100/116 23 6,0 1,2

16T15S 85/98 11 7,5 100/116 22 6,0 1,2

17T15S 85/98 9 7,5 100/116 20 6,5 1,2

18T15S 85/98 8 7,5 100/116 19 6,5 1,2

19T15S 90/103 10 8,0 100/116 18 6,5 1,2

20T15S 90/103 8 8,0 100/116 17 7,0 1,5

21T15S 95/108 10 8,5 100/116 16 7,0 1,5

22T15S 95/108 8 8,5 100/116 15 7,5 1,5

23T15S 100/113 11 9,0 130/146 30 7,5 1,5

24T15S 100/113 10 9,0 130/146 30 7,5 1,5

25T15S 105/118 13 9,5 130/146 29 8,0 1,5

26T15S 105/118 11 9,5 130/146 28 8,0 1,5

27T15S 105/118 10 9,5 130/146 28 8,0 1,5

28T15S 110/123 15 10,0 130/146 27 8,5 1,5

29T15S 110/123 13 10,0 130/146 27 8,5 1,5

30T15S 120/133 18 11,0 130/146 26 9,0 1,5

31T15S 120/133 16 11,0 130/146 25 9,0 1,5

Pour les câbles enfilés après bétonnage, on choisit le diamètre immédiatement supérieur à celui défini ci-dessus.

Enrobage min. des gaines : d/2.


1.4.1.2 Gaines en matières synthétiques pour câbles à torons T15S

freyssinet sa | Gaines de câbles à torons

1.5009/2007-1

400-600

7T15S

4T15S

Pour la précontrainte de dalles plates (bâtiments, tabliers de ponts) par câbles injectés, il peut être intéressant pour augmenter l’excentricité des câbles par rapport à l’axe neutre de la section de béton, d’utiliser des gaines plates, de section 78 x 26 mm. Celles-ci peuvent gainer des câbles jusqu’à 4T15S. Les rayons de courbure min. sont de 3 m, parallèlement au petit côté de la gaine, respectivement de 10 m. Une trompette spéciale assure la transition entre la gaine plate et la tête d’ancrage. (cf. § 1.3.1)

Des gaines plates de plus grande capacité peuvent s’avérer intéressantes pour obtenir des forces de déviations maximums dans des dalles ou sommiers. Le souci d’apporter des solutions adaptées aux problèmes posés par des circonstances particulières (encombrement, épaisseur limitée, etc.) ont conduit Freyssinet SA à mettre au point des câbles de 5 à 7 T15S mis en œuvre dans des gaines plates de 106 x 26 mm. Cette technique ne nous paraît d’ailleurs pas être limitée à cette force : il est, au vu du savoir-faire accumulé, tout à fait envisageable, au besoin, d’augmenter encore cette capacité.

Nous contacter pour des

câbles de plus grande

capacité en gaines plates.


1.4.2 Gaines plates

freyssinet sa | Gaines plates

1.5109/2007-1

Les supports de câbles doivent être définis avec une grande précision de façon à obtenir le tracé des câbles prévu dans le projet. Ils doivent être stables soit par eux-mêmes soit en liaison avec les armatures de l’ouvrage et dimensionnés pour être en mesure de supporter le poids des câbles sans se déformer. Les dessins ci-après montrent quelques exemples de solutions.

Pour poutres ou entretoises

Ecartement recommandé entre supports : E = ~ 1,0 m

Pour dalles

Ecartement recommandé entre supports : E = 60 à 90 cm

H = cote mesurée du dessus du coffrage jusque sous le câble.Les barres supportant les câbles doivent être constituées d’acier rond S235.


1.4.3 Supports de câbles

freyssinet sa | Supports de câbles

1.5209/2007-1

Les entraxes minima entre têtes d’ancrage sont indiqués dans les tableaux du chapitre 1.3 relatifs aux têtes d’ancrage. Ils dépendent de la classe de béton. Les recouvrements minima des plaques d’ancrage s’obtiennent en additionnant l’enrobage prescrit à la moitié de l’entraxe min. précité. Les données ci-dessous concernent des ancrages isolés. Lorsque plusieurs têtes sont disposées côte à côte, il y a lieu de prévoir une seule grande niche en respectant les entraxes et recouvrements minimaux.

Extrémité de poutre ou de dalle Sortie en extrados


1.4.4 Niches pour têtes d’ancrage mobiles

freyssinet sa | Niches pour têtes d’ancrage mobiles

Type Câble a b Øc d

D1/15 1T15S 130 x 70 80 30 180

D3/15 2-3T15S 190 x 85 80 60 250

D4/15 4T15S 230 x 90 80 85 300

D5/15 5T15S 270 x 95 80 100 350

C3/15 2-3T15S 160 140 65 220

C4/15 4T15S 160 140 65 220

C7/15 5-7T15S 180 145 75 260

C13/15 8-13T15S 270 160 100 380

C19/15 14-19T15S 350 170 110 500

C25/15 20-25T15S 420 185 120 570

C31/15 26-31T15S 450 195 130 600

C3/15 EC 26-31T15S 185 160 65 245

C4/15 EC 26-31T15S 210 160 65 275

C7/15 EC 26-31T15S 210 170 75 290

C13/15 EC 26-31T15S 285 180 100 395

C19/15 EC 26-31T15S 350 210 110 500

C25/15 EC 26-31T15S 370 230 120 520

C31/15 EC 26-31T15S 395 230 130 545

Dimensions en mm. Les dimensions des niches tiennent compte d’un enrobage du capot de protection de 60 mm.

1.5309/2007-1

Gamme C


1.4.5 Encombrement des vérins

freyssinet sa | Encombrement des vérins

Vérins multitoronsLors de l’établissement des plans d’exécution, il faut prévoir derrière chaque tête d’ancrage mobile, la place nécessaire aux manipulations des vérins de mise en tension Celle-ci dépend des dimensions du vérin, de sa course et du mode de mise en place.

Dimensions en mm

Vérin Câble Ancrage a b c Ød e f g

C60 2-3T15S C3/15 120 1 400 600 200 200 70 60

C110 4T15S C4/15 150 1 400 600 260 180 80 60

C350 5-13T15S C7-13/15 240 2 300 1 050 355 250 150 600

C1000 14-31T15S C19-25-31/15 370 2 600 1 260 582 300 240 740

K100 2-4T15S C4/15 200 1 400 540 290 200 - -

K200 5-7T15S C7/15 210 1 800 820 380 180 130 230

K350 8-13T15S C13/15 280 1 800 760 440 250 - -

K700 14-25T15S C19-25/15 365 2 000 850 610 250 - -

Gamme K

1.5409/2007-1

Type « à cheval »


Vérins monotorons

freyssinet sa | Encombrement des vérins

Vérin à trou central

1.5509/2007-1

1.5 Précontrainte sans adhérence

freyssinet sa |


1.5.2 Torons graissés/gainés

1.5.3 Précontrainte extérieure

1.5609/2007-1

Pendant de longues années, la précontrainte s’est développée presque exclusivement sous la forme des câbles injectés au coulis de ciment, l’injection offrant le double avantage d’une protection anticorrosive efficace et bon marché ainsi que de l’adhérence câble-béton.

Puis, l’apparition sur le marché de torons graissés/gainés en usine a permis un important développement de la précontrainte sans adhérence en particulier dans le secteur du bâtiment industriel et commercial pour la réalisation de dalles plates ainsi que d’autres structures minces.

Plus récemment, un nouveau champ d’application s’est offert avec la précontrainte extérieure, tout d’abord dans le domaine des renforcements de structure, puis pour des constructions nouvelles, notamment de grands ponts, dans le but de s’assurer de meilleurs moyens de contrôle et la maîtrise de la durabilité.

La précontrainte sans adhérence offre tous les avantages essentiels de la précontrainte classique :• à hauteur de poutres ou

épaisseur de dalle égale, portée plus grande d’où suppression d’appuis et, à portée égale, hauteur respectivement épaisseur plus faible,

• liberté de conception plus grande,

• déformabilité beaucoup plus faible, la précontrainte compensant les déformations dues au poids propre,

• meilleur comportement vis-à-vis du poinçonnement,

• monolithisme de la structure,

• réduction des charges permanentes,

• durabilité du béton exempt de fissuration,

• étanchéité du béton,et, sur un point d’importance variable en fonction des déviations angulaires du tracé des câbles ainsi que des matériaux constitutifs de ces derniers, la précontrainte sans adhérence présente l’intérêt de coefficients de frottement sensiblement plus bas. Dans la précontrainte classique, avec des gaines métalliques, le coefficient moyen de frottement acier sur acier s’élève à 0,18. Dans la précontrainte sans adhérence, avec des gaines PEHD, le coefficient de frottement s’abaisse à 0,14, voire, dansle cas des torons graissés,à 0,06.

En outre, la précontrainte extérieure constituée de câbles protégés avec un produit souple (graisse, cire etc…) offre l’avantage d’être en tout temps contrôlable. En cas de besoin, les câbles de précontrainte extérieure sont facilement démontables et remplaçables. De plus, l’absence de câbles à l’intérieur de la structure conduit à des sections plus minces tout en améliorant les conditions de bétonnage.

Seule ombre au tableau, outre pour ce qui est de la précontrainte extérieure son prix un peu plus élevé que celui de la précontrainte injectée au coulis de ciment, la précontrainte sans adhérence ne permet pas de mobiliser la réserve de résistance de l’acier entre la tension de service et la tension de rupture et cette réserve ne peut donc pas être prise en considération dans le calcul de la sécurité à la rupture. Mais les quantités minimales d’armatures passives prescrites par les normes sont en général telles que cette sujétion reste sans conséquence.

Freyssinet a à son actif plusieurs réalisations de renforcement de structures à l’aide de précontrainte extérieure comme par exemple les ponts de la Lutrive pour ne citer que ceux-là et a acquis un savoir-faire incontestable dans ce domaine.



freyssinet sa | Généralités

1.5709/2007-1

Les torons ainsi dénommés sont protégés dès la fabrication en usine par un enrobage de graisse et une gaine réalisée par extrusion. On connaît les monotorons graissés/gainés que proposent toutes les usines fabriquant des torons pour la précontrainte. La nécessité dans la plupart des projets de regrouper un certain nombre de monotorons et les sujétions pratiques et économiques qui en découlent, ont incité à développer le système CMM (Compact-Multi-Mono). Mieux qu’une longue description, les dessins ci-après définissent ce nouveau produit qui a d’ores et déjà subi tous les tests et essais requis et obtenu, notamment, le très sévère agrément allemand délivré par l’Institut für Bautechnik de Berlin. Coefficients de frottement µ = 0,06, Δ¥ = 0,009.


1.5.2 Torons graissés/gainés système CMM

freyssinet sa | Torons graissés/gainés système CMM

Rayon min. [m] Effort [kN] Section Poids acier

Câble type [mm2] [kg/m] rx ry 0.7 ftk 0.75 ftk

M1T15S 150 1.18 2.6 2.6 186 199

CMM2T15S 300 2.35 2.6 10.0 372 398

CMM3T15S 450 3.5 2.6 10.0 558 597

CMM4T15S 600 4.7 2.6 10.0 743 797

Transitioncâble - ancrage

1.5809/2007-1



Type CM 3/15

Type CM 4/15

Têtes d’ancrage système CMM

Type M 1/15

Type CM 2/15

1.5909/2007-1


Dimension des frettes spirales, entraxes et recouvrements min. des têtes d’ancrage


Type M 1/15,Béton C25/30

Ø f : diamètre frette spirale

Ancrage Frette spirale Béton C25/30 Béton C30/37

type Ø acier longueur Øf A B C D Øf A B C D

CM2/15 10 250 160 220 200 130 120 140 200 180 120 110

CM3/15 12 300 200 300 240 170 140 160 280 200 160 120

CM4/15 12 300 220 340 260 190 150 180 300 220 170 130

Coupleurs fixes système CMM

Type KM 1/15

Type KM 4/15

1.6009/2007-1


Encombrement des vérins CMM


Vérin Câble a b c Ød e f g

CMM200 1T15S 80 1 200 540 107 180 70 110

CMM400 2T15S 110 1 200 600 145 200 90 110

CMM600 3T15S 110 1 200 600 145 200 90 110

CMM800 4T15S 120 1 0 600 180 200 100 110

Cotes en mm

Montage des têtes d’ancrage (Type CM 4/15)

1.6109/2007-1

Disposer les câbles de précontrainte à l’extérieur du béton des ouvrages n’est pas une idée nouvelle : de nombreuses applications effectuées au cours des trente dernières années dans différents pays du monde reposent sur cette idée.

L’utilisation de la précontrainte extérieure s’est avérée notamment très intéressante pour le renforcement d’ouvrages, que ce soit en vue de les adapter à de nouveaux systèmes de surcharges réglementaires, ou pour les rendre conformes aux nouveaux règlements de calcul et restaurer intégralement leur aptitude à résister aux sollicitations extérieures.

Toutefois, c’est en France dès le début de la décennie 80 que la précontrainte extérieure a été placée à la pointe des techniques modernes de réalisation des ouvrages neufs.

Dans ce contexte, Freyssinet International a mis au point et développé deux systèmes de câbles de précontrainte extérieure tout en adaptant aux exigences de ces systèmes la gamme des têtes d’ancrage des types F et C définies dans le § 1.3.1. Cette adaptation consiste, notamment, dans l’adjonction d’une trompette PEHD continuant la gaine à l’intérieur de la trompette standard ainsi que d’un capot de protection de la tête.

Système I : Câble à torons ordinaires

Le câble est constitué de torons ordinaires enfilés de façon classique dans une gaine épaisse en polyéthylène de haute densité (PEHD).

Le conduit, qui est continu d’un ancrage à l’autre, traverse librement les entretoises intermédiaires en béton grâce à des fourreaux, généralement métalliques, mis en place lors du bétonnage de l’ouvrage. Ces fourreaux peuvent faire office de déviateurs.

Mise en tension au moyen de vérins ordinaires (cf. § 1.4.5) et injection à l’aide d’un coulis de ciment sont ensuite effectuéesde façon traditionnelle.

Cette solution présente de nombreux avantages :• le conduit étant extérieur à l’ouvrage, la qualité de la réalisation

du gainage et en particulier son étanchéité, peuvent être vérifiées à tout instant,

• les coefficients de frottement câble/gaine sont faibles(µ = 0,14) et le coefficient de transmission élevé amène une amélioration importante de l’efficacité de la précontrainte.

• le système est parfaitement démontable et permet donc le remplacement du câble en cas de nécessité.

Système 2 : Câbles à torons graissés/gainés

Le câble est constitué de torons graissés et gainés individuellement par une couche de polyéthylène de haute densité extrudé à chaud, regroupés dans une gaine épaisse en PEHD. Celle-ci, qui est continue d’un ancrage à l’autre, traverse les entretoises déviatrices dont elle est solidaire.

L’originalité de cette solution brevetée et proposée par Freyssinet International réside dans le fait que la gaine est injectée au coulis de ciment préalablement à la mise en tension : ceci permet d’empêcher toute interaction des torons lors de la mise en tension et d’éviter d’endommager leur protection individuelle (graisse + gaine). Coefficients de frottement très faibles et sécurité vis-à-vis de la corrosion sont ainsi garantis.

La mise en tension est ensuite effectuée toron par toron par paliers à l’aide d’un vérin monotoron (cf. § 1.4.5), ou de façon traditionnelle à l’aide d’un vérin multitorons.

Les avantages de cette solution sont multiples :• Les coefficients de frottement toron/gaine sont extrêmement

faibles (µ = 0,06) et la valeur élevée du coefficient de transmission du câble assure une très grande efficacité à la précontrainte.

• La mise en tension toron par toron permet d’utiliser un matériel de tension plus léger et donc plus maniable : la taille du vérin ne constitue plus un obstacle à la mise en œuvre de grosses unités.


1.5.3 Précontrainte extérieure

freyssinet sa | Précontrainte extérieure

1.6209/2007-1

L’emploi du vérin monotoron - moins encombrant qu’un vérin multitorons - permet de rapprocher l’axe du câble de la paroi, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas de sorties de câble sur bossages intérieurs (coulés en place ou rapportés).• Quatre barrières de protection (gaine PEHD, coulis de ciment,

gaine polyéthylène et graisse) garantissent un très haut niveau de sécurité vis-à-vis de la corrosion.

• Un réglage ultérieur de la précontrainte, au cours de la vie de l’ouvrage, est toujours possible (pour autant que les surlongueurs de torons permettant la prise du vérin aient été conservées après la première mise en tension).

Choix des câbles et des ancrages

Le choix des câbles et des têtes d’ancrage peut être effectué en se reportant aux tableaux des paragraphes 1.2.4 (câbles à torons T15S) et 1.3.1 (ancrages mobiles). Les données qui y figurent demeurent valables sauf celles qui concernent les gaines ainsi que le détail de leur raccordement à la tête d’ancrage.

Dimensions des gaines PEHD

Système 1 Système 2

Câbles Ø [mm] Ø [mm]

4T15S 55,4/63,0 69,2/75,0

7T15S 66,0/75,0 83,0/90,0

12T15S 79,2/90,0 101,6/110,0

19T15S 96,8/110,0 115,4/125,0

27T15S 110,2/125,0 129,2/140,0

Rayons de courbure minimaux

Le tracé d’un câble de précontrainte extérieure étant constitué de segments rectilignes raccordés par des rayons au droit des déviateurs, il importe de connaître les rayons minimaux applicables afin de limiter les dimensions de ces déviateurs. Le tableauci-après donne les valeurs indicatives pour les unités courantes.

Câble Rmin [m]

4T15S 2,00

7T15S 2,00

12T15S 2,50

19T15S 3,00

27T15S 3,50

Pour de plus amples renseignements : nous consulter.


freyssinet sa | Précontrainte extérieure

1.6309/2007-1

1.6.1 Précontrainte courte par torons système Turnfast

1.6.2 Précontrainte de structures circulaires

1.6.3 Freyssibar

1.6 Précontrainte pour usages spéciaux

freyssinet sa |

1.6409/2007-1

La précontraintepar câbles courts :un problème classique.Tous les systèmes traditionnels permettant d’ancrer par coincement les câbles de précontrainte reposent sur le principe suivant : le corps d’ancrage est percé d’un ou plusieurs trous coniques dans lesquels chaque toron est ancré à l’aide d’un mors constitué de deux ou trois clavettes.

Le transfert de l’effort du câble au corps de l’ancrage s’accompagne d’un mouvement d’ensemble des mors et des torons, ce qui, compte tenu de la conicité des trous, permet le serrage transversal et provoque le coincement.

Ce mouvement des mors, communément appelé « rentrée d’ancrage », entraîne un raccourcissement du câble et donc une perte locale de précontrainte. Sans importance dans les cas habituels, cette perte - d’ailleurs prise en compte dans les calculs de structure - exclut en pratique l’emploi des ancrages classiques à coincement pour la précontrainte par câbles courts, compte tenu de son faible rendement.

Une solution originaleAfin de résoudre le problème posé par la rentrée d’ancrage dansle cas de la précontrainte par câble court, Freyssinet Internationala mis au point et propose une solution originale : le système Turnfast.

Dans ce système, le corps d’ancrage est constitué de deux pièces métalliques coaxiales disposées bout à bout et appuyées l’une sur l’autre par l’intermédiaire de surfaces hélicoïdales conjuguées.

Les deux pièces sont traversées par le toron de précontrainte.

La partie arrière est percée d’un trou conique et reçoit le mors d’ancrage.

La partie avant est percée d’un trou cylindrique et assure le transfert de l’effort du toron à la structure.

Après la mise en tension qui s’opère de façon classique, la rotation de la partie avant de l’ancrage, par rapport à la partie arrière, permet de compenser l’effet de rentrée d’ancrage et donc d’éviter la perte de tension locale dans le toron.


1.6.1 Précontrainte courte par torons

freyssinet sa | Précontrainte courte par torons

1.6509/2007-1

L’équipement de tensionL’équipement de mise en tension est un vérin multifonctions, entièrement automatique, capable d’exécuter successivement toutes les opérations nécessaires y compris la compensation de la rentrée d’ancrage.

[mm]

Type D d L l masse [kg]

1TF15 130 80 400 60 25


L’ancrage Turnfast


• F effort utile correspondant à la tension σp0 = 0,7 ftk,• e valeur maximale théorique de la compensation de la rentrée

d’ancrage.• L’effort résiduel instantané dans le toron, après compensation

de la rentrée d’ancrage, varie en fonction de sa longueur et de son tracé ainsi que du tassement des pièces d’ancrage. Il peut être calculé par défaut en prenant en compte une valeur forfaitaire de ce tassement égale à 1 mm.

L’ancrage lTF15 est utilisé avec des câbles monotorons de 15 mm. [mm]

Type Câble F [kN] a b c e

1TF15 1T15S 186 80 30 40 7

1.6609/2007-1

La séquence des opérations de mise en œuvre est la suivante :• mise en tension du toron à l’effort nominal réglementaire à

l’aide du vérin spécial,• blocage hydraulique du mors et transfert de l’effort du toron à

l’ancrage - c’est au cours de cette opération que se produit la rentrée d’ancrage,

• reprise de la tension dans le toron jusqu’à exercer un effort égal à la tension nominale initiale. Cette opération est effectuée par traction sur la partie arrière de l’ancrage qui est muni à cet effet de deux « oreilles » latérales,

• mise en place définitive de la partie arrière de l’ancrage dans sa nouvelle position grâce à la rotation de la partie avant.

• précontrainte des zones de diffusion d’efforts (appuis de tablier d’ouvrage d’art sur piles, entretoises d’about),

• précontrainte transversale des tabliers,• précontrainte verticale par étriers tendus dans les âmes des

ponts caissons,• assemblages temporaires ou définitifs de pièces rapportées

(bossages pour ancrages de câbles de précontrainte extérieure additionnelle, selles de déviation de câbles de précontrainte, sabots provisoires pour vérinage),

• assemblage d’éléments de construction préfabriqués,• tirants d’ancrages dans le sol.

Turnfast est un système breveté par Freyssinet International.


La mise en œuvre

Quelques applications


1.6709/2007-1

L’ancrage X Freyssinet est le moyen idéal pour ancrer des armatures de précontrainte formées en cerces, que celles-ci soient extérieures ou noyées dans la structure. En règle générale, l’ancrage X est employé avec des torons graissés/gainés, aussi bien pour la réparation ou le renforcement d’ouvrages existants par la précontrainte additionnelle que pour des ouvrages neufs avec une précontrainte intérieure au béton. Le domaine

d’application préférentiel de l’ancrage X est celui des structures cylindriques ou à symétrie de révolution.

Des dispositions simples de mise en œuvre permettent d’assurer la démontabilité de la précontrainte si cette dernière doit être seulement temporaire.

Une protection renforcée de ce système de précontrainte peut être obtenue en logeant le toron gainé/graissé dans un conduit en polyéthylène à haute densité et en injectant le vide annulaire au moyen d’un coulis de ciment avant la mise en tension pour améliorer la portance du toron sur la structure. Une caractéristique remarquable de l’ancrage X est la protection double du mors d’ancrage entièrement confiné dans le bloc injecté de graisse et isolé au moyen de deux capots de fermeture garantissant ainsi une parfaite étanchéité.


1.6.2 Précontrainte de structures circulaires au moyen de l’ancrage X

freyssinet sa | Précontrainte de structures circulaires au moyen de l’ancrage X

1.6809/2007-1

1X15

2MX15

Les ancrages 1X15 (195 kN) et 2MX15 (390 kN) sont utilisés avec des câbles monotorons de 15 mm.

L’effort au droit de l’ancrage, après blocage, s’obtient en prenant en compte une rentrée de clavettes de 6 mm.


Données géométriques

freyssinet sa | Précontrainte de structures circulaires au moyen de l’ancrage X

Au voisinage de l’ancrage X, le tracé du toron doit présenter un rayon de courbure d’au moins 2,0 m. La mise en tension se fait au moyen du vérin monotoron à trou central (cf. § 1.4.5).

1.6909/2007-1


1.6.3 Freyssibar

freyssinet sa | Précontrainte par barres

Outre la solution décrite dans le paragraphe 1.6.1 (précontrainte courte par toron), Freyssinet a développé un système de précontrainte par barre destiné à réaliser des assemblages provisoiresou définitifs. L’acier est du type 1 030/815, limitie élastique fp0.1k = 835 N/mm2 et contrainte derupture fpk = 1 030 N/mm2

L’ensemble comprend :• des barres filetées de différents diamètres,• des ancrages à écrou avec une rotule autorisant un manque de perpendicularité de max, 3°,• des vérins de mise en tension permettant de contrôler et de régler l’effort résiduel dans la barre

après transfert de ce dernier sur l’écrou.

Caractéristiques des barres et dimensions des ancrages

Barre Plaque [mm] Ecrou [mm]

Ø [mm] Section [mm2] V [kN] a x a b h s

26.5 552 398 110x110 30 45 50

32 804 580 125x125 35 51 56

36 1018 734 140x140 40 56 62

40 1257 906 150x150 40 60 65

50 1964 1416 185x185 45 71 90

V : effort de service à la tension 0,7 fpk

Pour plus de renseignements, prière de vous adresser à notre service technique ou www.freyssibar.com

1.7009/2007-1

1.7 Haubans

freyssinet sa |

1.7.1 Performances mécaniques

1.7.2 Durabilité

1.7.3 Unités et ancrages

1.7.4 Montage

1.7109/2007-1

Au cours des 20 dernières années, l’évolution rapide des structures haubannées, en particulier des ponts à haubans, a reflété l’intérêt grandissant que présente ce mode de construction. La mise en service en 1995 du pont de Normandie avec sa travée centrale de 856 mètres a montré que cette technique pouvait s’appliquer à un domaine jusque là réservé aux ponts suspendus. Les structures à haubans modernes nécessitent une technologie et des matériaux de grande qualité. A ce point de vue, les haubans sont probablement le composant le plus important. Freyssinet a participé activement au développement de la technologie moderne des haubans depuis le début des années soixante, lorsque l’intérêt pour ce type de structure s’est réveillé.

Les principales qualités requises pour un hauban sont :• résistance mécanique• résistance à la fatigue• durabilité

Le développement des haubans Freyssinet s’est poursuivi en respectant ces impératifs. La technologie des haubans Freyssinet est fondée sur l’indépendance totale de chaque toron, elle présente les caractéristiques suivantes :• ancrages individuels• possibilité de montage et de mise en tension individuels• possibilité de remplacements individuels• protection individuelle contre la corrosion

La simplicité et la rapidité de remplacement sans perturber le schéma statique de l’ouvrage, le contrôle et le réglage de la force dans chaque toron à l’aide de la méthode d’isotension sont autant d’avantages d’un système aujourd’hui éprouvé.

1.7 Haubans

1.7 Haubans

freyssinet sa | Haubans

1.7209/2007-1

Résistance mécaniqueLa gamme usuelle de capacité des haubans s’étend de 1’434 kN (12 torons) à 15’173 kN (127 torons) bien que des haubans plus puissants aient été mis en œuvre (205 torons / 24’490 kN pour la tour de Collserola à Barcelone en Espagne).L’élément résistant des haubans Freyssinet consiste en un faisceau de torons de7 fils de 15,7 mm de diamètre à haute résistance, parallèles et protégés individuellement appelés Monostrands.Chaque toron est ancré individuellement dans unetête d’ancrage afin que la résistance globale du faisceau ne soit pas diminuée.

Les caractéristiques du toron sont les suivantes :Section nominale d’acier : 150 mm2

Résistance nominale à la traction : 1’770 N/mm2

Module d’élasticité : 195 kN/mm2

Masse nominale : 1,17 kg/m3

Charge de rupture caractéristique spécifiée : 265 kNAllongement sous charge maximale : min. 3,5 %

RigiditéLa rigidité du câble se caractérise par le produit A x E de l’aire A de la section transversale du câble par le module d’élasticité efficace E ; elle s’exprime en kN. Le module d’élasticité efficace E des haubans Freyssinet est donné par la figure ci-après : elle indique le réseau de courbes représentatives du rapport E/Eo en fonction de la longueur de la projection horizontale du hauban, pour différentes valeurs de contrainte de traction. Les courbes se déduisent de la formule d’Ernst :

dans laquelle E est le module d’élasticité efficace, en kN/mm2

E0 est le module d’élasticité du câble droit égal à 195 kN/mm2

γ est le poids volumique du câble ramené au volume d’acier, 87’000 N/m3

l est la projection horizontale du hauban, en m σ est la contrainte du toron, en N/mm2

1.7 Haubans


freyssinet sa | Performances mécaniques

1E = Eo

γ2 l 2 Eo

1 + 10-12

12 σ3

1.7309/2007-1

Contrairement aux câbles de précontrainte d’un pont en béton, les haubans subissent des variations de contraintes qui peuvent atteindre 100 à 150 N/mm2 suivant le rapport de la charge utile au poids-propre de l’ouvrage. De plus, les charges dynamiques induisent, spécialement pour les ponts de grande portée, non seulement des variations de contrainte de traction axiale, mais également des contraintes de flexion près des ancrages. Tous ces aspects ont été analysés exhaustivement et essayés : il en est résulté un hauban de grande résistance à la fatigue, jusqu’à deux millions de cycles sous une variationde contrainte (Δøp, fat.) de 210 N/mm2 (câble) et 280 N/mm2 (toron seul)

avec une contrainte supérieure égale à 0,45 fois celle de rupture. Des dispositifs spéciaux sont utilisés afin d’éliminer « l’effet de groupe » : par rapport à la fatigue, le comportement du hauban est ainsi le même que celui d’un toron. La résistance résiduelle est la force maximale à laquelle peut être soumis le hauban après action des sollicitations de fatigue sans provoquer de dommages à un quelconque de ces composants. Les tests ont montré que le hauban Freyssinet développe une résistance résiduelle supérieure ou égale à 95 % de la charge à la rupture caractéristique garantie du faisceau de torons.

1.7 Haubans


freyssinet sa | Performances mécaniques

Résistance dynamique

1.7409/2007-1

Une protection efficace contre la corrosion est la conditionde sa durabilité. Tous les composants métalliquesdu hauban Freyssinet sont protégés par au moins trois barrières efficaces contre la corrosion. De plus, le concept moderne des haubans Freyssinet inclut les dispositifs nécessaires pour pratiquer une surveillance à long terme

de tous les composants et la possibilité d’un démontage aisé pour contrôler ou réparer en cas de dégât accidentel.On a généralisé l’emploi de produits de protection contrela corrosion résistant à la fissuration.

Le hauban Freyssinet est constitué d’un faisceau de torons appelés Monostrands

• 1re barrière : les torons sont galvanisés (voire galfanisés) à chaud avant leur dernier tréfilage, les récents développements montrent qu’un galfanisage (95 % zinc 5 % aluminium) augmente encore considérablement la durabilité de la protection par rapport au galvanisage (100 % zinc). Le poids du revêtement atteint dans les 2 cas au moins 180 g/m2.

• 2e barrière : les torons sont injectés avec une cire à raison d’au moins 12 g/m3

• 3e barrière : chaque toron est gainé individuellement par une gaine PEHD

• La mise en place dans une gaine générale ou dans un conduit constitué de 2 demi-coquilles constitue encore une barrière supplémentaire contre les infiltrations d’eau.

Les zones d’ancrage sont conçues avec le même soin particulier pour la protection contre la corrosion. Les indications concernant les dimensions des gaines de raccordement et des capots de protection figurent au chapitre suivant.

1.7 Haubans

1.7.2 Durabilité

freyssinet sa | Durabilité

Faisceau de torons

1.7509/2007-1

1.7 Haubans

1.7.3 Unités et ancrages

freyssinet sa | Unités et ancrages

Unités de câblesLe tableau suivant résume les principales caractéristiques des haubans de tailles les plus courantes pour les ponts. L’effort de rupture est donné pour des torons de résistance fpk = 1 770 N/mm2. Notre brochure « Stay Cables » contient les données techniques détaillées et des références. Elle vous sera envoyée sur demande.

Type Section [mm2] Effort de rupture 1,0 fpk Effort service 0,45 fpk Gaine en partie courante

[-] [mm2] [kN] [kN] øext / eparoi [mm]

4T15S 600 1’060 477 90/6

7T15S 1’050 1’855 835 110/6

12T15S 1’800 3’186 1’434 125 / 6

19T15S 2’850 5’044 2’270 140 / 6

27T15S 4’050 7’168 3’226 160 / 6

31T15S 4’650 8’230 3’704 160 / 6

37T15S 5’550 9’824 4’421 180 / 6

55T15S 8’250 14’602 6’571 200 / 6

61T15S 9’150 16’195 7’288 225 / 7

73T15S 10’950 19’381 8’722 250 / 8

75T15S 11’250 19’912 8’961 250 / 8

91T15S 13’650 24’160 10’872 280 / 9

109T15S 16’350 28’939 13’023 315 / 10

127T15S 19’050 33’718 15’173 315 / 10

Dans le cas d’ouvrages en béton précontraint, on peut placer les ancrages suffisamment loin des zones critiques de sorte que, grâce à l’adhérence produite par l’injection, ils ne subissent que relativement peu de variations de contrainte. S’agissant d’un pont haubanné, les câbles jouent lerôle d’appuis verticaux et reprennent donc directement et intégralement l’ensemble des charges (permanentes et variables) qui agissent sur la structure. C’est la raison essentielle pour laquelle on limite les contraintes dans l’acier à l’état de service à un taux notablement plus bas que dans la précontrainte traditionnelle (σser = 0.45 fpk)

1.7609/2007-1

L’ancrage peut être utilisé en tant qu’ancrage actif ou passif. L’ancrage fixe de base est désigné par n HD 2 000 F Si l’effort du hauban doit être ajusté sans démonter un seul élément de la tête d’ancrage on peut utiliser un ancrage réglable : le réglage est réalisé par l’ajustement d’un écrou sur un tube fileté. Cet ancrage est désigné par n HD 2 000

R. La longueur de réglage est adaptée en fonction des

spécifications du projet.Il est recommandé d’utiliser la combinaison d’ancrage suivante pour les haubans de ponts : n HD 2 000 F à une extrémité et n HD 2 000 R à l’autre extrémité. Les deux types d’ancrage peuvent être placés dans le pylône ou sur le tablier en fonction des considérations pratiques du projet. La mise en tension initiale du câble peut être effectuée à partir de l’un ou

l’autre des ancrages.Les détails des dimensions extérieures du hauban Freyssinet standard donnésci-après correspondent aux ancrages des structures en béton. Elles sont prévues pour un béton C30/37 (35 N/mm2 à28 jours) et ont les dimensions horizontales minimums requises pour l’installation etla mise en tension.

1.7 Haubans

Ancrages


Type Plaque d’appui Capot d’injection Tube coffrant Bride Longueur Gaine

[n] a/b/øe [mm] øm/n [mm] øif/hf [mm] øc [mm] Lmin [mm] øig/hg [mm]

4 210 / 40 / 115 108 / 119 133 / 63 180 800 90 / 6

7 220 / 40 / 115 108 / 119 146 / 63 180 1’000 110 / 6

12 275 / 50 / 151 200 / 275 178 / 6 210 1 200 125 / 6

19 340 / 50 / 186 240 / 275 219 / 6 250 1 400 140 / 6

27 400 / 60 / 212 280 / 285 245 / 6 280 1 750 160 / 6

31 420 / 60 / 221 280 / 290 273 / 6 290 1 750 160 / 6

37 460/ 70 / 239 300 / 305 324 / 6 320 1 900 180 / 6

55 550 / 80 / 285 360 / 320 356 / 8 370 2 200 200 / 6

61 600 / 90 / 318 395 / 330 368 / 9 405 2 400 225 / 7

73 640 / 100 / 342 423 / 340 368 / 9 433 2 500 250 / 8

75 640 / 100 / 342 423 / 340 368 / 9 433 2 850 250 / 8

91 720 / 110 / 374 470 / 360 419 / 10 480 3 100 280 / 9

109 770 / 120 / 386 490 / 380 432 / 10 500 3 250 315 / 10

127 810 / 130 / 424 535 / 400 457 / 10 545 3 700 315 / 10

Ancrage fixe n HD 2 000 F

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1.7 Haubans


Type Plaque d’appui Capot d’injection Tube coffrant Ecrou Longueur Gaine

[n] a/b/øe [mm] øm/n [mm] øif/hf [mm] øc [mm] Lmin [mm] øig/hg [mm]

4 210 / 40 / 124 108 / 250 140 / 63 130 800 125 / 6

7 210 / 40 / 143 127 / 255 159 / 63 200 1 000 140 / 6

12 300 / 50 / 192 160 / 346 219 / 6 235 1 200 160 / 6

19 350 / 50 / 230 194 / 356 245 / 6 284 1 400 180 / 6

27 420 / 60 / 260 222 / 376 299 / 8 336 1 750 200 / 6

31 440 / 60 / 270 233 / 386 299 / 8 346 1 750 200 / 6

37 470/ 70 / 290 252 / 411 324 / 8 368 1 900 225 / 7

55 570 / 80 / 350 304 / 446 368 / 8 438 2 200 250 / 8

61 610 / 90 / 375 336 / 466 406 / 9 460 2 400 280 / 9

73 670 / 100 / 405 368 / 481 445 / 10 506 2 500 315 / 10

75 670 / 100 / 405 368 / 481 445 / 10 506 2 850 315 / 10

91 750 / 110 / 450 410 / 524 483 / 11 546 3 100 355 / 11

109 815 / 120 / 480 435 / 560 530 / 13 600 3 250 400 / 12

127 850 / 130 / 525 478 / 600 559 / 13 640 3 700 400 / 12

Dans le cas des structures métalliques ou d’autres conditions de support, les dimensions en plan doivent être respectées et l’épaisseur doit être calculée en conséquence.

Ancrages

Ancrage réglable n HD 2 000 R

1.7809/2007-1

Le concept du hauban Freyssinet, fondé sur l’indépendance des torons les uns par rapport aux autres, conduit à une méthode de mise en œuvre à la fois simple et facile : les haubans sont montés sur le site toron par toron. Cette opération ne nécessite qu’un matériel léger.

Isotension

Du fait de la souplesse de la structure, la tension individuelle des torons d’un hauban varie durant les

opérations de mise en tension toron par toron puisque la distance entre les ancrages varie également durant ce processus. Pour garantir l’uniformité des forces dans l’ensemble des torons d’un hauban à l’issue de l’opération de mise en tension, Freyssinet a mis au point une méthode brevetée, appelée Isotension. La figure ci-dessous montre schématiquement le principe de l’isotension, le premier toron étant équipé d’un dispositif de mesure de force.

1.7 Haubans

1.7.4 Montage

freyssinet sa | Montage

force totale : n x Fn

1.7909/2007-1

Comme il est impossible d’exclure un accident dû au trafic, chaque hauban doit être facilement remplaçable, sans sollicitation excessive de la structure, ni interruption de trafic. L’ancrage de hauban Freyssinet permet le remplacement individuel des torons et donc un entretien facile du hauban.

Le réglage de la force de traction des haubans peut, si nécessaire, s’effectuer toron par toron de la même manière que lors de la phase de mise en tension initiale, au moyen d’un vérin monotoron. Sur les ancrages réglables, cette opération peut également être menée à bien globalement à l’aide de vérins à faible course spécialement conçus et fabriqués par Freyssinet pour des réglages fins ou des ajustements ultérieurs durant l’exploitationde l’ouvrage.

Les dernières opérations à entreprendre après le réglage de la tension concernent la finition des zones d’ancrage et de transition et la protection permanente des éléments exposés à la corrosion. Les haubans constitués de torons individuellement protégés ne nécessitent que des opérations de finition simples.

Lorsque des vibrations de hauban sont susceptibles de se produire avec une grande amplitude, il est sage de prévoir l’installation d’amortisseurs. Freyssinet a développé une série de déviateurs avec amortisseurs intégrés (DGD) qui peuvent être adaptés au tube coffrant. Au contraire des manchons usuels en néoprène qui ne servent qu’à filtrer les contraintes de flexion, les DGD sont des amortisseurs visqueux placés à une distance suffisante de l’ancrage pour permettre des mouvements transversaux et dissiper de l’énergie.

Veuillez nous consulter pour plus de détails sur nos haubans.

1.7 Haubans

freyssinet sa | Montage

1.7.4 Montage

Remplacementdu câble

Réglage dela tension et vérification

Protectionanti-corrosionet finitions

Amortisseurs de vibrations internes

Indications supplémentaires

1.8009/2007-1

Dès les tout premiers développements de son invention, Eugène Freyssinet a toujours mis l’accent sur un système et des solutions aussi simples que possible et de ce fait, adaptées aux multiples et diverses conditions de mise en œuvre que la pratique de la construction en béton précontraint impose. La grande souplesse d’utilisation qu’offre le système Freyssinet de précontrainte par torons aussi bien au stade de la fabrication que de la pose et de la mise en tension en témoigne. Les pratiques locales ont aussi incité Freyssinet SA à développer des techniques de mise œuvre adaptées et répondant aux besoins des concepteurs et des entreprises.

1.8 Mise en œuvre

freyssinet sa | Mise en œuvre

1.8 Mise en œuvre

Fabrication des câblesLe système Freyssinet permet, soit de fabriquer les câbles en usine, soit de livrer séparément sur le chantier les gaines, les torons et les têtes d’ancrage. Dans le premier cas, les câbles sont gainés et enroulés dans notre usine sur bobines ou dans des cadres (paniers) pour faciliter la manutention le stockage et la pose. Dans le deuxième cas, les composants sont livrés séparément sur le chantier : la gaine est mise en place dans le coffrage en même temps que le ferraillage, les câbles sont enfilés avant ou après le bétonnage. Le montage des blocs d’ancrage constitue la dernière opération avant la mise en tension.

Déchargement et stockage sur chantierQuelle que soit la méthode de pose retenue, les éléments constitutifs des câbles doivent être déchargés et stockés avec le plus grand soin et protégés contre toute agression (contact direct avec le sol, intempéries, condensation). L’entrepreneur responsable du chantier doit respecter rigoureusement les instructions écrites remises en début de chantier.

Supports de câblesVu la grande précision de pose des câbles exigée (± 5 mm), il est impératif que les supports soient façonnés et soudés aux cotes exactes dans un atelier équipé à cet effet. Freyssinet SA possède un tel atelier réservé à cette activité, avec une « table » de soudure des supports et offre cette prestation. Pour la précontrainte de dalle on a généralement recours aux paniers de supports standard (cf. § 1.4.3 : Supports de câbles). Dans certains cas particulier, Freyssinet SA offre aussi l’établissement des listes de paniers de supports.

La mise en place des supports, généralement par le ferrailleur, doit également respecter les mêmes exigences de précision.

Pose des câblesLa méthode de pose, à partir de bobines ou par enfilage, est choisie d’entente avec le chef de chantier en fonction du genre et des dimensions de l’ouvrage, du nombre d’étapes, du type et de la localisation des câbles, des étapes de bétonnage, du programme des travaux, des engins de levage disponibles, etc.

Dans la plupart des cas, la mise en place des câbles par poussage des torons dans les gaines préalablement posées vides s’avère plus intéressante tant au point de vue économique que pratique. En effet, le ferrailleur pose les gaines en même temps que les armatures passives et le coffreur peut, à l’exception de l’accès aux extrémités des câbles, terminer son travail. Il en résulte des gains de temps qui, dans le cas de longues étapes de construction, peuvent être importants. Si l’enfilage a lieu avant le bétonnage,

1.8109/2007-1

1.8 Mise en œuvre


on a recours à des gaines de dimensions standard (cf. § 1.4.1), dans l’autre cas, c’est-à-dire après bétonnage, à des gaines du diamètre immédiatement supérieur à celui de la gaine standard et, s’il s’agit de gaines métalliques, à des gaines renforcées (feuillard de 0,4 mm).

La pose de câbles préparés en usine et livrés sur bobines exige que l’ouvrage soit partiellement coffré et ferraillé et que la place soit alors laissée à la pose des câbles. Ce n’est qu’ensuite qu’on pourra terminer le ferraillage et fermer les coffrages. Cette méthode est intéressante dans le cas de chantiers exigus tandis qu’ailleurs elle est source d’interférences et de pertes de temps.

Lors de la pose des câbles, il y a lieu de disposer des évents aux points hauts des gaines.

Mise en tensionLe système Freyssinet permet la mise en tension des câbles en une ou plusieurs étapes selon le programme établi par l’ingénieur du bureau d’études. (cf. § 1.1) : Informations pour l’étude du projet).

A chaque étape, les mises en tension sont effectuées par paliers avec, à chaque palier, mesure des allongements obtenus. Ceux-ci sont comparés aux allongements théoriques calculés. Les paramètres déterminants pour le contrôle de la force de précontrainte appliquée restent cependant la section du vérin et la pression hydraulique. La mesure des allongements constitue une vérification et ne saurait être un indicateur précis et fiable de la force de précontrainte. La pratique ayant montré que les allongements effectifs peuvent fluctuer autour de la valeur théorique (± 15% pris isolément et ± 5 % pour la moyenne). Les efforts appliqués et les allongements mesurés sont protocolés et le document correspondant transmis à l’ingénieur responsable. Les surlongueurs de câbles (permettant leur fixation sur le vérin) ne sont coupées que lorsque les résultats obtenus ont été vérifiés et reconnus en ordre.

Les vérins à enclenchement latéral avec leur piston central ainsi que les vérins à trou central grâce à leur système de ressorts permettent un enfoncement actif des clavettes ce qui a pour effet de réduire et de mieux maîtriser le phénomène de « rentrée » des clavettes (cf. § 1.1.3). Le fonctionnement des vérins et les diverses opérations effectuées lors d’une mise en tension sont décrits en détail dans les pages suivantes.

1.8209/2007-1

InjectionUne fois les mises en tension de tous les câbles terminées et les procès-verbaux correspondants vérifiés, les surlongueurs des câbles sont coupées, les têtes d’ancrage pourvues d’un tube d’injection et cachetées. Si ce n’est déjà fait, on procède alors aux essais de composition de coulis de ciment en contrôlant que le mélange prévu, et en particulier la fourchette des valeurs du rapport E : C, permet de satisfaire aux critères prescrits. Ensuite, on effectue l’injection des câbles en commençant à l’extrémité la plus basse et en poussant le coulis, au moyen d’une pompe spéciale. Avant de fermer les évents on contrôle la fluidité du coulis à la sortie. Les opérations d’injection font l’objet d’un procès-verbal contenant toutes les données importantes : composition du coulis, matériel utilisé, résultats des contrôles et mesures.

Conformément aux directives pour la protection anticorrosion temporaire des câbles de précontrainte édictées par l’OFROU (28 septembre 2001) les câbles dont la mise en œuvre ne respecte pas les délais définis sous 1.1.6 Injection, sont imprégnés d’une solution huile-eau (par exemple Rostschutz 310).

Injection sous videComme son nom l’indique, la technique consiste à faire le vide d’air à l’intérieur de la gaine pour y injecter le coulis qui va naturellement occuper le volume par aspiration. Pour éviter qu’elle-même ne se remplisse de coulis de ciment, la pompe à vide est équipée d’un dispositif appelé piège à coulis. Ce mode d’injection permet d’obtenir d’excellents rendements tout en réduisant considérablement le nombre des évents.

Rapport finalA la fin du chantier, un rapport final atteste que tous les matériaux utilisés et les interventions de mise en œuvre ont satisfait aux exigences contractuelles ainsi qu’aux prescriptions du plan d’assurance qualité (déclaration de conformité).

1.8 Mise en œuvre


1.8309/2007-1

g

1.8 Mise en œuvre


Ordre de mise en place du vérin et de ses accessoires :a) Tête d’ancrage avec clavettesb) Ressortsc) Couronne de blocaged) Corps du vérine) Bloc arrière avec clavettes auxiliaires

1. Mise en place

Mise en pression de la chambre du vérin (f) à la pression correspondante à l’effort désiré dans le câble. En règle générale, la mise en pression se fait par paliers auxquels on mesure l’allongement du câble. Les ressorts assurent un blocage uniforme des clavettes et limitent leur rentrée.Lorsque l’allongement du câble dépasse la course (g) du vérin, il faut procéder à une ou plusieurs reprises. Soit :– blocage provisoire des torons sur la tête

d’ancrage (a)– fermeture du vérin par vidange de l’huile de la

chambre principale (f)– reprise des torons sur le bloc arrière du vérin (e)– reprise de la mise en tension

3. Mise en tension

Fixation des torons sur le bloc arrière du vérin au moyen de clavettes auxiliaires

2. Préparation pour mise en tension

Vidange de l’huile de la chambre et démontage du vérin et de ses accessoires.

4. Vidange et démontage du vérin

Fonctionnement des vérins à trou central

cd1 precontrainte f

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