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XDirectiongénéraledes Routes

Centred’Etudesdes Tunnels

Les notes d’informationdu CETU

Ancrages des accélérateursen tunnel

Les maîtres d’ouvrages ont la responsabilité de s’assurer que d’éventuellesdéfaillances sur les équipements de tunnels (éclairage, ventilation, signalisation)ne sont pas de nature à créer un danger pour les usagers. La circulaire interministériellen° 2000-63 et le fascicule 40 de l'Instruction Technique pour la Surveillance etl'Entretien des Ouvrages d’Art (ITSEOA) précisent les obligations des maîtresd'ouvrage en matière de sécurité et d'entretien des équipements.

Parmi les équipements, les accélérateurs de ventilation sont des machinestournantes lourdes suspendues au-dessus des voies de circulation. Pour prévenirtout risque de chute et d’accident il convient de vérifier périodiquement l’étatdes matériels et de leurs dispositifs d’accrochage et notamment le bonfonctionnement des dispositifs de protection vibratoire.

L’objet de cette note est de fournir des recommandations pour la conception etle contrôle des ancrages d’accélérateurs et de ceux de leurs dispositifs de retenueultime. Les mêmes principes peuvent être repris pour la fixation d’autres élémentslourds.

Les préconisations de cette note concernent la fixation des accélérateurs dans lesouvrages neufs, ou le remplacement des ancrages non conformes dans lesouvrages existants comportant un revêtement en béton.

N°14

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Conception et réalisation

Les types d’ancrages rencontrés dans les tunnels varientsuivant le support et l’ancienneté des ouvrages.Ainsi, dans un tunnel non revêtu, les ancragesd’accélérateurs sont placés directement dans le rocher.Ils sont dans ce cas généralement constitués par desboulons d’ancrage à scellement continu d’une longueurde deux à trois mètres. Le boulon est scellé dansun forage, soit avec un mortier d’injection, soit avecdes cartouches de résine.

Les accélérateurs sont fixés, soit individuellement,soit sur un châssis commun à plusieurs unités(voir figures 1-a et 1-b). Pour des raisons tenant auxsollicitations vibratoires, à la maintenance et àl’accessibilité aux ancrages, il est préférable de fixerles accélérateurs individuellement.

Dans tous les cas les ancrages de fixation doivent êtreaccessibles pour permettre l’exécution des différentscontrôles.

Enfin, des dispositifs de retenue ultime (chaînes oucâbles) doivent systématiquement être mis en place(voir encadré n°1). Leurs ancrages doivent êtreindépendants de ceux des accélérateurs, maisdoivent répondre aux mêmes spécifications.

Les différents types d’ancrages

FIG. 1-b : fixation des accélérateurs sur un chassis commun

FIG. 1-a : fixation individuelle des accélérateurs

Tunnel du Quai Bellevue à Lyon

Tunnel de la Grand-Mare à Rouen

Ce type d’ancrage peut aussi être utilisé dans certainstunnels revêtus qui ne comportent pas d’étanchéitéintégrale derrière le revêtement (tunnels en maçonneriepar exemple).

L’ancrage à scellement continu traverse alors lerevêtement pour se fixer dans le rocher del’excavation. Son dimensionnement doit faire l’objetd’une étude au cas par cas.

Dans les tunnels plus récents, qui sont généralementétanchés et revêtus en béton coffré, on utilise deschevilles métalliques, ancrages de longueur réduite,qui préservent l’étanchéité placée à l’extrados dela voûte en béton.

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Contrôles périodiques

Dans les ouvrages en service la mise en œuvre desancrages peut ne pas avoir été effectuée suivant laprocédure recommandée ci-avant.

La démarche préconisée dans ce cas est de mettreen place des dispositifs de retenue ultime (au moyende chaînes ou de câbles) fixés par des ancragesconformes aux recommandations.

Si les accélérateurs disposent déjà d’un dispositif deretenue ultime mais que l’ancrage de celui-ci n’estpas conforme aux recommandations, il convient deremplacer cet ancrage par un ancrage conforme dansun délai court.

Le contrôle périodique recommandé consiste alorsà vérifier le serrage des écrous de fixation desdispositifs de retenue ultime, six mois après mise enplace, puis au moins tous les trois ans lors descontrôles intermédiaires (cf. ITSEOA révisée). Il devraégalement concerner si possible, le serrage des écrousde fixation des accélérateurs et comporter uncontrôle visuel de l'ensemble des éléments demaintien des accélérateurs ainsi que de la structureporteuse et de l'environnement, comme détailléprécédemment.

Les ancrages anciens non conformes ou ceux dontles caractéristiques ne seraient pas identifiées sontà remplacer à l’occasion des travaux de rénovation.

Soumis aux vibrations induites par le fonctionnementdes accélérateurs, les écrous peuvent se desserrermalgré le dispositif de blocage.

Le serrage de chacun des écrous doit être vérifiélors de l’inspection détaillée initiale de l’ouvrage,puis au moins tous les trois ans (cf. ITSEOA révisée).Cette vérification doit être effectuée par du personnelqualifié.

Le contrôle s’effectue sur l’écrou de serrage à la clédynamométrique en appliquant le couple recom-mandé par la fiche de produit conservée dans ledossier de l’ouvrage. Ce couple est appliqué aprèsavoir procédé au desserrage de l’écrou.

Si un écrou était mal serré, le dispositif s’opposantau desserrage doit être revu.

Le contrôle périodique du serrage des écrous estcomplété par un contrôle visuel de la corrosion del'ensemble des éléments de maintien des accélérateurs(châssis, consoles, têtes de filetage et écrous).L'examen doit porter également sur la structureporteuse (fissures, écailles, altération du matériau…)et sur l'environnement (venues d'eau, concrétions,décollement des consoles…).

L’ensemble des contrôles doit être consigné dansle dossier de l’ouvrage.

En fonction de chaque ouvrage, des contrôlespériodiques de différentes natures sont à effectuerpour garantir la sécurité des usagers (cf. ITSEOArévisée). L’exploitant d’un ouvrage souterrain auraintérêt à grouper la réalisation des différentscontrôles en procédant à une fermeture de l’ouvrage,de nuit si nécessaire.

Cas des ancrages anciens

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Il existe trois types de chevilles qui se distinguentpar leur mode d’ancrage :

� les chevilles à verrouillage de forme, comportantun alésage tronconique en extrémité du trou depose dans le support (voir figure n°2).

� les chevilles à expansion, qui procèdent parcompression du support.

� les chevilles à scellement chimique, celui-ciétant réalisé avec une résine de collage.

Les chevilles préconisées pour les ancrages d’accé-lérateurs sont à verrouillage de forme. Ce systèmeprésente de nombreux avantages en termes delimitations des contraintes dans le support, de pérennitéet de tenue au feu. Les chevilles doivent porter unmarquage CE, et à ce titre avoir obtenu un agrémenttechnique européen (ATE) basé sur les spécificationsde la partie 3 (options 1 à 6) et de l’annexe C duguide ATE 001.

En outre elles doivent être en acier inoxydable de qualitéminimum A4 et doivent comporter un système deserrage par écrou. Les chevilles femelles prévues pourrecevoir une tige filetée sont à éviter.

Chaque ancrage doit être dimensionné pour résisterà une sollicitation de calcul égale à 4 fois la chargede service (voir encadré n°2). De plus, le diamètreminimum des tiges de chevilles ne doit pas êtreinférieur à 16 mm. Il faut s‘assurer que, pour leschevilles retenues, l’épaisseur du revêtement estsupérieure à l’épaisseur minimale de supportprescrite par le fabricant.

Des dispositions sont à prendre pour éviter lespossibilités de corrosion galvanique entre lesancrages et le châssis.

Enfin, les châssis d’accélérateurs ainsi que lescâbles ou chaînes de sécurité doivent être fixéssur les ancrages par des écrous munis dedispositifs s’opposant au desserrage (par exempleun contre-écrou).

Le choix des ancrages

Encadré 1 : Dispositif de retenue ultime

Le dispositif de retenue ultime est réalisé avecdes chaînes ou des câbles ancrés dans l’ouvrageet placés de manière à retenir à l’extérieur du gabaritroutier, un accélérateur dont les fixations auraientété défaillantes.

Les chaînes et les câbles sont en acier inoxydable.Ils sont dimensionnés pour résister à quatre foisle poids propre de l’accélérateur. Ils ne doivent pasêtre tendus, afin de pas transmettre de charge nide vibration à leurs ancrages.

Des dispositions sont à prendre pour éviter lespossibilités de corrosion galvanique entre l’accélérateuret l’acier inoxydable du dispositif de retenue ultime.

Il convient de vérifier la compatibilité des matériauxen contact et au besoin d’ajouter un dispositifisolant à l’interface en se référant au fascicule dedocumentation des métaux E 25 – 032.

Charge statique d’un ancrage : charge équivalente à la partie du poids propre de tous les élémentssuspendus repris par l’ancrage.

Charge de service d’un ancrage : c’est la somme des charges statiques et des efforts dynamiques reprispar l’ancrage. On considère dans le cas d’un accélérateur (machine tournante) que la charge de serviceest équivalente à deux fois la charge statique.

Exemple de dispositif de retenue ultime

FIG. 2 : coupe sur une cheville d’ancrageà verrouillage de forme

Encadré 2

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Pour valider le choix des ancrages en fonction dusupport d’implantation, des essais de convenancepréalables sont à effectuer à proximité immédiatede chacun des emplacements prévus pour lesaccélérateurs.

L’essai de convenance préconisé est un essai detraction au tripode qui doit être conduit jusqu’àla charge d’usage maximale recommandée par lefabricant de l’ancrage (voir encadré n°3). L’essaipermet de vérifier la qualité du support et de validerla mise en œuvre de l’ancrage.

Essais de convenance

Le serrage des écrous des châssis d’accélérateurss’effectue à la clé dynamométrique suivant le couplepréconisé par le fabricant. Les jeux éventuelssubsistant entre le châssis et le support sont à caleravant le serrage, afin d’éviter toute déformation.

Conformément aux règles de l’art, un contrôle duserrage est recommandé entre 24 et 48 heures aprèsle premier serrage. Le procès-verbal de ce contrôledoit être conservé dans le dossier de l’ouvrage.

Pose des accélérateurs - Épreuve de contrôle

Encadré 3 : Essais de convenance au tripode

L’essai de traction au tripode permet d’imposerune traction sur la tête de l’ancrage dans desconditions réalistes pour le support, et de mesurerle déplacement de cette tête.

Documents de récolement

Les renseignements relatifs à chacun des ancragesdes accélérateurs sont réunis dans un dossier derécolement à joindre au dossier de l’ouvrage.

Les documents à conserver concernent les calculs dedimensionnement des ancrages, les fiches de produits,les procès-verbaux des essais de convenance et desépreuves de contrôles.

L’entreprise doit fournir les premiers documents derécolement avant la réception définitive des travauxet la mise en service de l’ouvrage.

Le prestataire indépendant qui effectue les contrôlesdoit pour sa part fournir, sous forme de fiches, lesrésultats de ces contrôles.

Encadré 4 : Exemple de choix d’un ancrage

Supposons que l’on ait à ancrer un accélérateurde 1,2 t. Du fait de la faible longueur de la machineretenue, on décide de l’ancrer sur 4 points au moyend’un châssis individuel. La sollicitation de calculde chaque ancrage est donc desoit environ 2400 daN.Si le support est supposé non fissuré, lesspécifications du fabricant retenu conduisent àchoisir une cheville de diamètre 12 mm.

On choisit néanmoins une cheville de diamètre16 mm, conformément aux recommandationsde la présente note. D’après les spécificationsdu fabricant, la traction que peut reprendre lacheville est de 5500 daN, et l’épaisseur de supportminimale est de 280 mm.

Comme l’épaisseur du revêtement est de 350 mm,cette cheville est admissible. L’essai de convenancedevra être mené jusqu’à 5500 daN.

1,2 x 24 x 4 = 2,4 t.

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