HAUBANS DE PONTS Aspects normatifs -...

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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• 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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• 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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• Technologie des Cables

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• 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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• 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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• 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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• 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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• 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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• 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 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


α=10mrad


Nombre de cycle 2 millions 2 millions 2 millions 2 millions 2 millions

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• 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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• 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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• 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)


Déviation transversale

+/-25mrad

4x250cycles

+/-25mrad

4x250cycles


Durée totale de l’essai

42 jours (1008h)

8jours (192h) 4 jours (96h)

idem CIP Aucune spécification

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• Essais CIP (référence)

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• 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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• 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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• 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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• 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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