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Novembre 2012
HAUBANS DE PONTSAspects normatifs - Specifications
Stéphane Joye
Novembre 2012 2
Sommaire
• Introduction
• EC3 : Domaines d’application et Technologie des câb les
• Ancrages et zones de transition
• Installation
• Essais et Qualification
• Surveillance et Maintenance
• Conclusions
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Haubans de ponts – Aspects normatifs et spécificatio ns
• Textes relatifs à la définition des systèmes de câbl e pour pont à haubans :
• L’Eurocode 3 §1-11 (EC3) , «Calcul des structures à câbles ou éléments tendus »
• La CIP : “Haubans, Recommandation de la Commission Interministérielle de la Précontrainte“ (Setra, 2002)
• La fib : “Acceptance of Stay Cable Systems using prestressing steels”, (FIB bulletin 30, 2005)
• Le PTI : ”Recommendations for Stay Cables Design, Testing and Installation, Fifth edition” (PTI, 2007). Sixth Edition prévue en 2012.
CIP fib PTI EC3
Normatif
Non Normatif
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Haubans de ponts – Aspects normatifs et spécificatio ns
• Eléments de spécification :• Règles de conception
• Technologie des câbles (armatures, ancrages, gainage et amortisseurs)
• Essais
• Installation
• Inspection et maintenance
Regles de conception
Technologie des armatures, ancrages, gainage
Qualification et Essais
Installation
Inspection et Maintenance
armatures
Essais (Annexe : Fatigue, et Ref
CIP pour étanch.)
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EC3 : DOMAINES D’APPLICATION ET TECHNOLOGIE DES CABLES
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EC3 : Domaines d’application et technologie des câb les
• Domaines d’application• haubans de pont à haubans
• haubans pour éléments de toiture
• câbles de haubanage pour antennes, cheminées, mâts, pylônes
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EC3 : Domaines d’application et technologie des câb les
• Domaines d’application• câbles de suspension et suspentes dans
la construction des ponts suspendus
• câbles de suspension et câbles stabilisateurs dans les treillis à câble (ex. toiture)
• câbles périphériques pour réseaux de câbles (ex. anneau de traction de toiture)
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EC3 : Domaines d’application et technologie des câb les
• Domaines d’application• contreventements pour toitures, cloisons
et poutres
• système de tension et câble stabilisateurs pour réseaux de câbles, fermes en bois et/ou en acier, ainsi que structures spatiales
• ralingues pour membranes en toile
• câbles porteurs et ralingues pour structures légères
• câbles de main courante pour rampes, balcons, garde-corps et autres glissières de sécurité ou rail de guidage
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EC3 : Domaines d’application et technologie des câb les
• Technologie des Cables
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EC3 : Domaines d’application et technologie des câb les
• Technologie des Cables• L’Eurocode traite de domaines d’applications trop vaste dont les sollicitations mécaniques
et environnementales ne sont pas de même ordre
• Certaines catégories de câble ne peuvent pas être appliqués pour les ponts à hauban
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EC3 : Domaines d’application et technologie des câb les
• Technologie des Cables• L’Eurocode traite de domaines d’applications trop vaste dont les sollicitations mécaniques
et environnementales ne sont pas de même ordre
• Certaines catégories de câble ne peuvent pas être appliqués pour les ponts à hauban
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ANCRAGES ET ZONES DE TRANSITION
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Ancrages et zones de transition
• Exigences pour les ancrages de ponts à hauban :• Durabilité
• Résistance mécanique (statique, fatigue)
• Limitation des effets des déviations angulaire à l’ancrage
• Résistance à l’environnement
• Maintenance
• Modularité
• Spécificité• Resistance en fatigue
• Déviations angulaires
• Etanchéité
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Ancrages et zones de transition
• Critères de spécification des ancrages haubans (CIP) :• Transfert de l’effort,
• Réglage
• Protection anticorrosion et étanchéité
• Démontabilité
• Dispositions constructives pour limiter les efforts de flexion à l’ancrage (contrainte résiduelle < 50MPa)
• Dispositifs de guidage pour supporter des déviation de l’ordre de +/-25mrad
• Considération des bénéfices d’une gestion plus grande des déviations angulaires (Disposition constructives, amortissement, limitation des deviations angulaires permanentes, permet d’augmenter l’effort ELS rare à 0.55 Frg)
• Cas particulier des câbles extradossés (CIP) :• Fleche moins importante que les haubans
• Action du vent négligeable (pas de vibrations et de déviations angulaires significatives)
=> Permet la conception d’ancrages spécifiques
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Ancrages et zones de transition
• Tableau de comparaison
* dans l’annexe A (informative sf. France)
Critère CIP fib PTI EC3
Transfert de l’effort, X X X*
Réglage X X X*
Protection anticorrosion et étanchéité
X X X
Démontabilité X X X
Filtre des contraintes de flexion à l’ancrage
< 50MPa X
Dispositifs de guidage des déviation
+/-25mrad X X*
Spécification des ancrages de câbles extradossés
X
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Ancrages et zones de transition
• Gestion des déviations angulaires dans l’ancrage Freyss inet
D1D1
D2D2 D3D3
CompactorCompactor CollarCollar
Stuffing BoxStuffing BoxAnchor Block Anchor Block with Insertswith Inserts
σσ11σσ
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Ancrages et zones de transition
• Eurocode :• Pas d’exigence spécifique dans le texte principal
• Traitement dans annexe A (à titre informatif, sauf pour la France)
• La CIP fait référence en la matière
CIP FIB PTI EC3
Dans annexe A
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ESSAIS ET QUALIFICATIONS
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Essais et qualification
• Les differentes solutions de system de hauban ne son t pas équivalentes
• Nécéssité d’essais de qualification rigoureux
• Ces essais ne sont pas homogènes selon les recommendations
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Essais et qualification
• Essais de fatigue• Performance du system global
• Effet de groupe sur la fatigue des torons
• Prise en compte des déviations
CIPFIB PTI EC3
Haubans Extradossés
Effort Max 0.45.Frg 0.55.Frg 0.45.Frg 0.45.Frg 0.45.Frg
Variation de contrainte
∆σ=200MPa ∆σ=140MPa ∆σ=200Mpa ∆σ=159Mpa ∆σ=200MPa
Déviation angulaire
∆α=10mrad
(déviation dynamique à mi
longueur)
∆α=0 α=10mrad
(déviation par cale biaise)
α=10mrad
(déviation par cale biaise)
α=10mrad
(déviation par cale biaise)
Nombre de cycle 2 millions 2 millions 2 millions 2 millions 2 millions
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Essais et qualification
• Essais CIP (référence)• 0.45.Frg
• 200MPa
• 2 million cycle
• 10mrad en déviation dynamique centrale
• Essais Fib et PTI (alternative)• 0.45.Frg
• 200MPa (Fib) / 159MPa (PTI)
• 2 million cycle
• 10mrad déviation statique
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Essais et qualification
• Comparaison normatives• La CIP propose le texte le plus complet et le plus pertinent
CIP FIB PTI EC3
En annexe A (informative sf.France)
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Essais et qualification
• Essai d’étanchéité• Etanchéité global de l’ancrage en cas de remplissage d’un tube coffrant
• Hauteur d’eau de 2 ou 3m
• Variation de température
• Prise en compte des déviation
CIP FIB PTI EC3
(France)
EC3
(hors France)Hauteur d’eau 2m (0.2bar) 3m (0.3bar) 3m (0.3bar) idem CIP Aucune
spécificationPrécharge axiale
0.2-0.5Frg
10 cycles
0.2-0.45Frg
10 cycles
Aucun idem CIP Aucune spécification
Effort axial (durant le test)
0.3Frg 0.3Frg Aucun idem CIP Aucune spécification
Gradient de température
20-70°C
8 cycles (2 par semaine)
25-60°C
8 cycles (1/ jour)
Aucun idem CIP Aucune spécification
Déviation transversale
+/-25mrad
4x250cycles
+/-25mrad
4x250cycles
Aucun idem CIP Aucune spécification
Durée totale de l’essai
42 jours (1008h)
8jours (192h) 4 jours (96h)
idem CIP Aucune spécification
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Essais et qualification
• Essais CIP (référence)
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Essais et qualification
• Comparaison normatives• La CIP propose le texte le plus contraignant et le plus pertinent
CIP FIB PTI EC3
Annexe Nationale (ref. CIP)
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SURVEILLANCE ET MAINTENANCE
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Surveillance et Maintenance
• Exigence de durabilité• Parties accessibles : 15ans
• Parties non accessibles : 50 à 100ans
• Facteurs de durabilité• Sollicitations mécaniques (fatigue, déviations angulaires)
• Sollicitations environnementales (pluie, vent, soleil, températures…)
• Accidents, incendie
• Critères de durabilité• Conception (matériaux, protections,
dispositifs de protection, remplaçabilité)
• Surveillance et maintenance
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Surveillance et Maintenance
• La durabilité exigée des câbles de pont à haubans requi ert une surveillance particulière et une maintenance régulière.
• Conception de l’ouvrage• Remplacement complet d’un haubans
• Rupture accidentelle
• Conception des haubans• Réglage
• Démontabilité (remplacement complet ou partiel)
• Dispositions constructives• Prévision des accès nécessaires à la maintenance
• Maintenance ou remplacement de chacun des constituants du haubans
• Installation d’équipements de contrôle
• Elaboration d’un manuel d’inspection et de maintenance• Fréquence, nature et échantillonnage des visites périodiques
• Procédures des opérations de maintenance (retension, détension, reprise de la protection corrosion, remplacement d’organes secondaires, remplacement complet ou partiel de hauban).
• Procédures de suivi en continu de l’ouvrage (monitoring, logiciel de suivi).
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Surveillance et Maintenance
• Tableau de comparaison
* dans annexe A (informative sf. France)
Critère CIP fib PTI EC3Remplacement complet d’un haubans (ouvrage)
X X X X*
Accès (ouvrages) X
Equipements de contrôle (ouvrage et câbles)
X X X
Réglage (câble) X X X X*
Démontabilité, remplacement complet ou partiel (toron)
X X X
Définition d’un manuel d’inspection (échantillons, fréquence)
X X X
Définition des procédures de maintenance (réglage, réparations, remplacements)
X X X
Définition des procédures de suivi (monitoring, logiciel)
X X X X*
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Surveillance et Maintenance
• La maintenance dans les recommandations et codes• CIP, FIB et PTI abordent clairement le sujet par un réflexion sur la durée de vie des
éléments en fonction de leur accessibilité en remplaçabilité. La possibilité d’inspecter les clavette est notamment abordée.
• L’Eurocode n’aborde pas du tout ce sujet fondamental
CIP FIB PTI EC3
Pas de spécification
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CONCLUSIONS
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Conclusions
• Incohérences entre les recommandations• Spécification des ancrages
• Essais de qualification
• Limites de l’Eurocode 3 :• Champ d’application trop vaste (non spécifiquement adapté pour les ponts à haubans
modernes).
• Absence de spécification sur des sujets essentiels :• Spécification des ancrages
• Qualification et essais (uniquement en annexe)
• Installation
• Inspection et Maintenance
(Seul l’Annexe Nationale française rend l’annexe A
(relative aux essais) normative et fait référence
à la CIP (pour l’essai d’étanchéité notamment)
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Conclusions
• L’Eurocode n’est donc pas rédigé pour la spécification d’un système de câble devant répondre aux exigences de durabilité des ponts à haubans.
• Certain éléments ne sont spécifiés qu’en annexe informative (sauf pour la France) : Essais de qualification
• D’autre éléments ne sont pas abordés (ancrages, installation, inspection et maintenance)
• La CIP, avec ses 10 ans, reste le texte le plus pertinent.
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MERCI DE VOTRE ATTENTION