Étude expérimentale et numérique de l’impact des ruptures de fils dans un câble de précontrainte extérieure injecté au coulis de ciment

Abstract

La précontrainte extérieure a été massivement utilisée en France lors des années 1980 pour construire de grands ouvrages de génie civil. La précontrainte était alors principalement mise en œuvre à l’aide de câbles d’acier haute résistance toronnés, par groupe de sept fils, placés dans une gaine en PEHD avec une injection au coulis de ciment pour les protéger. Cependant, malgré cette protection, des défauts ont été décelés sur des câbles. Ces défauts peuvent engendrer la perte du câble entier. Il est donc important pour les gestionnaires d’ouvrages de connaître l’état résiduel d’un câble sur lequel des ruptures de fils ont été observées.Pour cela, plusieurs câbles de 50m de long (trois câbles avec un seul toron puis deux câbles comprenant cinq torons) ont été mis en œuvre sur un banc d'essais, tendus et amenés à la rupture par découpe progressive des fils composant le(s) toron(s). Des jauges de déformation ont été collées sur les fils et sur la gaine, et un capteur de force a été utilisé pour mesurer la tension du câble. Les résultats obtenus expérimentalement ont été comparés à ceux obtenus analytiquement et numériquement.Une relation entre la tension résiduelle du câble et l'endommagement a pu être identifiée, ainsi que la répartition des contraintes dans le câble, notamment le report de la contrainte du fil coupé sur l’ensemble des fils du câble. Un modèle numérique a été développé afin d'obtenir une estimation de la longueur sur laquelle le câble est affecté par la rupture d'un ou plusieurs fils en fonction des caractéristiques de la zone de rupture.