ASTRA 12010 Dispositions pour garantir la durabilité des câbles de précontrainte dans les ouvrages d'art (2007 V2.00)

Avant-propos

La validité de la directive « Dispositions pour garantir la durabilité des câbles de précontrainte dans les ouvrages d'art » publiée en 2001 était limitée à cinq ans, soit jusqu’au

31.12.2006 Les conditions-cadre, qui ont évolué entre-temps, notamment l’introduction

des nouvelles normes SIA 260 à 262:2003 ainsi que les expériences acquises dans la pratique et les résultats des nouvelles recherches, ont nécessité une révision de la directive en question.

La terminologie des normes SIA a été reprise. Remaniée, la présente directive complète ces normes ainsi que l’Agrément technique suisse des systèmes de précontrainte par les exigences spécifiques de l’OFROU et des CFF.

Nous remercions ici les membres du groupe de travail et de la commission d’accompagnement pour leur précieux et minutieux travail.

Office fédéral des routes CFF SA

Dr. Rudolf Dieterle Markus Barth Directeur Chef Produits & systèmes

Édition 2007 | V2.00 3

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Avant-propos de l'édition 2001 La plupart des ponts du réseau des routes nationales et principales et une grande partie des ponts du réseau ferroviaire ont été construits en béton précontraint, et dans la majorité des cas, en précontrainte avec adhérence. La contribution de ces câbles est déterminante pour la sécurité structurale, pour l'aptitude au service et pour la durabilité de ces ouvrages.

Dans l'ensemble, cette technique de construction a fait ses preuves et s'est avérée très fiable. Néanmoins, un certain nombre de recherches a montré que, même en Suisse, un certain nombre de dégradations plus ou moins graves dues à la corrosion sont apparues sur des câbles de précontrainte et que d'autres cas ne peuvent pas être exclus. De plus, il n'est pas vraiment satisfaisant de ne pouvoir effectuer des contrôles non destructifs sur les câbles de précontrainte usuels avec gaines en acier.

Depuis quelque temps, on trouve sur le marché des dispositifs de précontrainte avec une protection anticorrosion améliorée (gaines en matières synthétiques et câbles isolés électriquement). Sur la base des expériences faites avec les tirants d'ancrage, l'isolation électrique des câbles peut être vérifiée de manière non destructive par des mesures de résistance électrique. En outre, l'utilisation de gaines en matières synthétiques apporte une amélioration du comportement à la fatigue.

La norme SIA 162 «Ouvrages en béton» (1989, resp. 1993) contient les réglementations relatives aux dispositifs de précontrainte. Elle rappelle à plusieurs reprises qu'il convient, selon les cas, de respecter d'autres exigences. La présente directive complète la norme SIA 162 dans la mesure où elle donne des précisions sur les exigences à satisfaire quant à la protection anticorrosion et les possibilités de contrôle pour les dispositifs de précontrainte utilisés dans la construction des ponts en béton précontraint placés sous la responsabilité de l'Office fédéral des routes et des Chemins de fer fédéraux.

La présente directive se base sur l'état actuel des connaissances techniques en la matière. Elle se veut de donner les bases pour collecter les expériences fiables effectuées avec cette méthode, et contribuer à une mise en pratique judicieuse et efficace. Elle s'adresse aux représentants des maîtres d'ouvrage, aux auteurs de projets, aux directions de travaux ainsi qu'aux exécutants.

Enfin, nous tenons tout particulièrement à remercier les membres du groupe de travail et les spécialistes d'avoir élaboré un document de qualité.

Office fédéral des routes CFF SA / Management des installations Division Infrastructure routière Engineering constructions ferroviaires

M. Egger Dr. U. Weidmann Vice-directeur

Membres du groupe de travail jusqu’en 1998 : C. Meuli Office fédéral des routes, Berne (président) Dr. B. Elsener IBWK-ETHZ, Zurich (expert) M. Grimm VSL (Suisse) SA, Lyssach M. Känzig CFF SA, Berne K. Lüpold Ass. suisse entr. de précontrainte (VSV), Berne P. Matt Ingenieur-Beratung, Ittigen (expert)

Membres du groupe de travail dès 2000 : W. Schuler Office fédéral des routes, Berne (président) Dr. B. Elsener IBWK-ETHZ, Zurich (expert) A. Gnägi VSL (Suisse) SA, Lyssach K. Lüpold Ass. suisse entr. de précontrainte (VSV), Berne P. Matt Ingenieur-Beratung, Ittigen (expert) Dr. M. Tschumi CFF SA, Berne

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1 Introduction

1.1 But

Les normes SIA 262:2003 et SIA 262/1:2003 réunissent les indications de base relatives aux dispositifs de précontrainte. Par ailleurs, la norme SIA 262/1 renvoie à la présente directive.

Sur la base des connaissances acquises depuis l’introduction de ces dispositifs de précontrainte, en particulier en ce qui concerne leur exécution, leur contrôle et leur surveillance, la présente directive apporte des compléments et des précisions aux normes mentionnées.

1.2 Norme de référence

La présente directive se base sur la norme SIA 262:2003, qui donne les indications essentielles sur la durabilité aux articles suivants :

• 2.4 Principes – Durabilité ;

• 3.4.2 Matériaux – Systèmes de précontrainte – Durabilité ;

• 4.3.8 Analyse structurale et dimensionnement – Vérification de la sécurité structurale – Fatigue ;

• 6.3 Exécution – Mise en oeuvre d’acier et d’unités de précontrainte ;

• 6.5 Exécution – Précontrainte.

1.3 Champ d'application

La présente directive s’applique à l’utilisation de câbles de précontrainte avec adhérence. Elle a valeur contraignante pour tous les ouvrages routiers financés par la Confédération ainsi que pour tous les ouvrages d’art dans le domaine de compétence des CFF SA.

1.4 Entrée en vigueur et modifications

La présente directive « Dispositions pour garantir la durabilité des câbles de précontrainte dans les ouvrages d'art » entre en vigueur le 01.09.2007. La « Liste des modifications » se trouve à la page 49.

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2 Terminologie

2.1 Principe

En principe, il convient de se référer aux notions et définitions des normes SIA 262 et 262/1. La présente directive s’applique seulement en relation avec les normes SIA et l’Agrément technique suisse (STA = Swiss Technical Approval) des systèmes de précontrainte.

On reprendra par analogie dans l’application de la présente directive les versions révisées des normes mentionnées.

2.2 Degré de protection anticorrosion des câbles de précontrainte

En vertu de la norme SIA 262:2003, chiffre 3.4.2.2, les câbles de précontrainte se répartissent en trois catégories a, b, c selon leur mode de protection contre la corrosion (voir le schéma de la fig. 2.1) :

• Catégorie a : câble de précontrainte avec gaine métallique ;

• Catégorie b : câble de précontrainte avec gaine en matière synthétique ;

• Catégorie c : câble de précontrainte isolé électriquement avec gaine en matière synthétique.

Pour les câbles de précontrainte de la catégorie c, l'étanchéité de la gaine, et par là l'effet de protection contre la corrosion, peut être évaluée par mesure de l'impédance (mesure de la résistance électrique en courant alternatif entre l’acier de précontrainte et le gainage, désignée dans la suite par souci de simplification comme mesure de résistance électrique).

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Catégorie a: Capot de protection Tête d'ancrage Gaine métallique Acier de précontrainte

Coulis de ciment

> 60 Ancrage

Catégorie b: Capot de protection Tête d'ancrage Gaine en matière Acier de synthétique précontrainte

Coulis de ciment

> 60 Ancrage

Catégorie c: Capot de protection isolant Tête d'ancrage Gaine en matière Acier de synthétique précontrainte

Pièce isolante Coulis de ciment Raccordement électrique pour > 60 Ancrage mesure de la résistance électrique

Fig. 2.1 Représentation schématique des catégories de câbles de précontrainte a, b et c.

Édition 2007 | V2.00 9

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3 Principes applicables dans l'élaboration du

projet et son exécution

3.1 Choix de la catégorie de câble de précontrainte

Le choix de la catégorie de câble de précontrainte doit être effectué sur la base des critères suivants :

• Genre d'utilisation (pont route, pont rail ou pont pour trafic combiné) ;

• Exigence d'un moyen de surveillance de l'étanchéité de l'enveloppe ;

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

• Exposition des câbles de précontrainte aux actions agressives, resp. proximité ;

• Protection technique de l'ouvrage et des armatures. Par exemple présence d'une étanchéité sur le tablier ou absence de protection (p. ex. parois porteuses précontraintes des ponts en auge).

Etant donné que, dans le cas des câbles de précontrainte de la catégorie c, les exigences dépendent du type de danger, on distingue les trois critères principaux suivants :

• surveillance ;

• fatigue ;

• courant vagabond.

L’annexe I (§I.2) renferme des indications détaillées pour le classement des câbles de précontrainte dans les trois critères principaux.

Le choix doit être effectué séparément pour les câbles de précontrainte longitudinaux (direction principale de charge), pour les câbles de précontrainte d’entretoises et pour les câbles de précontrainte transversaux (dalles de tabliers) conformément au diagramme de flux de la fig. 3.1.

Le choix de la catégorie de câble de précontrainte et, le cas échéant, du critère principal doit intervenir au moment de l’établissement de la convention d’utilisation et de la base du projet.

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Choix de la catégorie de câble

Maître Garantie de la d’ouvrage/ CFF sécurité structurale Fonction Domaine de du câble compétence ? ? OFROU Précontrainte constructive

oui Surveillance demandée ?

non

oui Précontrainte longitudinale Risque Fonction Précontrainte des entretoises de fatigue du câble ? ? non Précontrainte de dalles de tablier

Risque oui de courant vagabond ? non

Classe d‘ouvrage 1) ? moyenne/élevée faible Classes Protection d‘exposition 2) technique 3) ? ? faible moyenne/élevée

faible Protection technique 3) ? moyenne/élevée

a b c

Fig. 3.1 Diagramme de flux pour le choix de la catégorie de câble de précontrainte. 1) selon SIA 261, tableau 26. 2) selon SIA 262, tableau 1 et directive OFROU : Elaboration des projets et construction des ouvrages d’art des routes nationales, annexe 6. 3) selon directive OFROU : Elaboration des projets et construction des ouvrages d’art des routes nationales, annexe 6.

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3.2 Dispositifs de précontrainte

Seuls peuvent être utilisés des dispositifs de précontrainte bénéficiant d’un Agrément technique suisse des systèmes de précontrainte pour la catégorie correspondante de câbles de précontrainte.

3.3 Surveillance des câbles de précontrainte de la catégorie c

La surveillance des câbles de la catégorie c doit être effectuée pendant leur exécution et périodiquement pendant toute la durée d'utilisation de l'ouvrage (cf. §I.4, p.24).

L'étendue et le déroulement des mesures de résistance sont à fixer :

• dans le plan de contrôle et le plan d’essais pour la phase de construction ;

• dans le plan de surveillance pour la phase d'utilisation.

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4 Dispositions techniques

4.1 Généralités

Lorsqu’un ouvrage comporte des câbles de précontrainte, il faut, déjà au début de sa planification, créer les conditions initiales propices à une réalisation technique parfaite.

S’agissant de la catégorie c, on privilégiera des câbles de précontrainte plutôt courts et sans couplages. Des câbles très longs (en particulier passant par plusieurs points hauts) et/ou des câbles de précontrainte accouplés :

• sont difficiles à surveiller ;

• présentent une plus grande probabilité de défauts d’isolation ;

• sont plus sensibles aux courants vagabonds.

4.2 Encombrement et mise en place des câbles de précontrainte

Dans les zones critiques, caractérisées par une forte concentration d'armatures et de câbles de précontrainte, l'auteur du projet est tenu de démontrer graphiquement que la mise en place des éléments sera possible compte tenu des tolérances. La mise en place de l'armature et des câbles de précontrainte doit pouvoir s’effectuer sans forcer les éléments. Le béton doit pouvoir être mis en place et compacté correctement.

Les enrobages minimaux des armatures cnom selon tableau 17 dans SIA 262 :2003 doivent également être respectés avec l’utilisation de gaines en matière synthétique (dans la mesure où le maître d’œuvre n’exige pas des valeurs plus élevées).

4.3 Dispositions techniques relatives à la mesure de la résistance électrique

La mesure de la résistance électrique des câbles de catégorie c exige une préparation minutieuse lors du projet. En général, on disposera des raccords électriques aux deux extrémités de chaque câble ainsi que sur les armatures (cela permet une localisation plus précise des erreurs).

En présence d’un risque de courants vagabonds, des raccords de part et d’autre sont obligatoires afin de mettre le câble à la terre en cas de nécessité ; cependant, les câbles de mesure ne sont requis qu’à une extrémité du câble.

Les raccordements et les câbles électriques doivent être conçus d’une manière à répondre aux nécessités mécaniques et électriques et à être durables. Les câbles de mesure sont à connecter à un ou plusieurs coffrets de mesure ou de raccordement.

De plus amples informations sont données à l'annexe I.

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5 Exécution

5.1 Généralités

Avant de commencer les travaux, il faut s’assurer que tous les partenaires (direction des travaux, entrepreneur principal et sous-traitants) connaissent les spécificités du dispositif de précontrainte choisi. Afin d’atteindre les objectifs de qualité, il est recommandé, notamment dans le cas des câbles de précontrainte de catégorie c, de prévoir une séance initiale en temps utile.

Des conseils pratiques ainsi que des propositions sont rassemblées à l’annexe II en vue de permettre le bon déroulement des travaux et les contrôles nécessaires.

5.2 Mise en place des câbles de précontrainte

5.2.1 Gaines et ancrages

Les gaines doivent être fixées de manière à ne pas bouger pendant le bétonnage. Dans le cas des gaines en matière synthétique, on sera particulièrement attentif au coefficient de dilatation élevé (déplacements longitudinaux).

Les gaines doivent être fixées avec des liants synthétiques, les ligatures en acier ne sont pas admises.

En présence de petits rayons de courbure (inférieurs au double du rayon minimal selon les spécifications du câble de précontrainte considéré), on montera en principe, entre l’appui du câble et la gaine, à l’intérieur de la courbe du câble des coques de protection appropriées (même en cas de courbures horizontales). Celles-ci doivent obligatoirement être en matière synthétiques avec les câbles des catégories b et c.

Les évents d'injection et d'aération doivent pouvoir être fermés de façon étanche.

5.2.2 Protection temporaire contre la corrosion

Si les conditions selon SIA 262:2003 chiffre 6.3.2 (délais entre la fabrication, la mise en place, la mise en tension et l’injection) ne sont pas respectées, il y a lieu de prévoir des mesures spéciales afin de garantir une protection temporaire des aciers de précontrainte contre la corrosion. La qualité de cette protection et l’innocuité des mesures pour l’acier de précontrainte, pour la gaine, le coulis d’injection et l’adhérence entre l’acier et le coulis de ciment doivent être démontrées au moyen de procédures d’essai admises (cf. §II.1, p 31).

5.2.3 Injection

L’utilisation de gaines en matières synthétiques ne doit pas amoindrir la qualité du coulis d’injection requise en vertu de SIA 262.

5.3 Examen des câbles de précontrainte de catégorie c

5.3.1 Mesures

L’isolation électrique entre l’acier de précontrainte et l’armature sera vérifiée sur chaque câble de catégorie c à l’aide de mesures de la résistance électrique.

La planification, l'exécution et l'évaluation des mesures sont décrites à l'annexe I.

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5.3.2 Valeurs limites

L'exigence d'une protection complète contre la corrosion, c'est-à-dire d'une isolation électrique entre l'acier de précontrainte et l'armature, et de l'étanchéité de l'enveloppe sont satisfaites lorsque la valeur limite selon la fig. 5.1 est respectée pour le câble mis sous tension et injecté.

4) Valeurs limites 6) Critère principal Surveillance Fatigue Courant vagabond

Valeur minimale de la Valeur minimale de la Valeur minimale de la résistance électrique- résistance électrique résistance électrique- 5) 5) longueur normalisée R longueur normalisée

∅ 60 mm 50 kΩm 20 Ω 250 kΩm ∅ 75 mm 50 kΩm 20 Ω 200 kΩm ∅ 100 mm 50 kΩm 20 Ω 150 kΩm ∅ 130 mm 50 kΩm 20 Ω 125 kΩm Taux de défaillance 7) 10% 0 20% maximal admissible

Fig. 5.1 Valeurs limites (28 jours après l’injection).

5.3.3 Mesures à mettre en oeuvre si les valeurs limites ne sont pas réalisées

Si le taux de défaillance dépasse la valeur admise, il y a lieu de localiser les endroits défectueux, de les évaluer et, cas échéant, de mettre en œuvre les mesures qui s’imposent selon annexe I.

4) Les valeurs mesurées avant 28 jours après l’injection doivent être converties selon la loi de la racine carrée du temps (voir annexe I). 5) La valeur mesurée de la résistance est à multiplier par la longueur lp du câble, mais au moins par 25 m. 6) Sur les ouvrages comportant une ligne ferroviaire à courant continu, il y a lieu de considérer également la directive C3 de la Société Suisse de Protection contre la Corrosion SGK. 7) Dans les sections déterminantes pour la contrainte de fatigue aucun câble de précontrainte ne doit subir de défaillance.

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6 Tâches des différents intervenants

6.1 Principe

Mise en projet et exécution doivent se faire sous la direction de spécialistes qualifiés ayant des connaissances spécifiques en technique de précontrainte.

Le §II.14, p.45 propose des indications spécifiques à propos de la réglementation des contrôles et des validations.

6.2 Responsables des études et de la direction des travaux

En principe s’appliquent les descriptifs de prestations du Règlement SIA 103 concernant les prestations et honoraires des ingénieurs civils ainsi que les compléments selon le cahier technique SIA 2027.

Les installations nécessaires pour les mesures de contrôle périodiques (mesures de la résistance électrique) pendant les phases d’élaboration et d’utilisation doivent être planifiées.

Si, dans des cas isolés, les valeurs limites de la résistance électrique selon fig. 5.1 ne sont pas atteintes, et si le taux de défaillance est relativement élevé, il est recommandé de faire appel à un spécialiste afin de procéder à une évaluation spécifique au projet.

6.3 Responsables de l'exécution

La norme SIA 118/262 décrit les tâches des partenaires contractuels (maître de l’ouvrage/entrepreneur). Les prestations sortant de ce cadre doivent être fixées en fonction du projet spécifique.

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Annexes

II.10 Montage subséquent d’armatures et de garnitures, obturation du coffrage avant le

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I Dispositions complémentaires et explications

I.1 Introduction La présente annexe complète les § 3.3, 4.3 et 5.3 de la directive en donnant des indications détaillées sur la planification, l'exécution et l'évaluation des mesures de résistance électrique des câbles de précontrainte de catégorie c. Elle décrit brièvement les risques de corrosion, les agressions et la méthode de surveillance. On trouvera de plus amples informations dans la littérature spécialisée (voir « Bibliographie », p.48).

L'isolation électrique entre la tête d'ancrage, resp. l'acier de précontrainte, et l'armature de l'ouvrage doit être vérifiée sur chaque câble de la catégorie c par mesure d’impédance (résistance électrique en courant alternatif) avec un appareil LCR. Il y a lieu de prendre en compte les critères principaux présidant au choix de la catégorie de câbles de précontrainte (directive, §3.1) aussi bien dans les dispositions techniques (§I.3) que dans les valeurs limites et de contrôle (§I.4.2) et dans l’évaluation des résultats de mesure (§I.5).

I.2 Classement des câbles de précontrainte en rapport avec le type de danger Les câbles de précontrainte peuvent être mis en danger du fait de l’action de chlorures [1, 2, 16], de la fatigue [11] ou de courants vagabonds [3]. En effet, des dommages dus à la corrosion touchant des câbles ont été découverts de tout temps [1, 2]. On connaît des exemples d’écroulements de ponts ou de bâtiments à l’étranger [4, 5]. Il n’est pas possible d’évaluer l’état de corrosion des aciers de précontrainte dans des gaines métalliques au moyen de méthodes non destructives [6, 7, 8]. C’est la raison pour laquelle, depuis les années nonante, en Suisse, outre des gaines en acier (pour la catégorie de câbles a), qui ne garantissent qu’une protection limitée contre la corrosion, on utilise également des systèmes à gaines en matières synthétiques (pour les câbles des catégories b et c) [9, 10]. Cela permet, non seulement de réaliser une meilleure protection contre la corrosion, mais encore de faire en sorte que les câbles aient un meilleur comportement à la fatigue [11]. S’agissant des câbles dotés d’une isolation électrique totale (catégorie c), il en résulte des avantages supplémentaires tels que protection contre les courants vagabonds [3, 14] et possibilité de contrôler la protection anticorrosion pendant toute la durée d’utilisation par le biais de mesures de résistance électrique [12, 13].

La relation entre, d’une part, l’intensité des agressions et de l’exposition et, d’autre part, la qualité de la protection technique et de la catégorie de câble est représentée à la fig. I.1.

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Protection technique élevée moyenne faible

élevée cat. c Agressions / exposition

moyenne cat. b faible

cat. a

Fig. I.1 Choix de la catégorie de câbles de précontrainte en fonction de la protection technique prévue et, respectivement, des agressions potentielles et de l’exposition [16].

La directive distingue trois critères principaux en relation avec le danger pesant sur les câbles de précontrainte (directive, §3.1) :

• surveillance ;

• fatigue ;

• courant vagabond.

A priori, dans les trois cas, il faut tendre à une résistance électrique aussi élevée que possible. Les valeurs limites à respecter pour cette résistance sont différenciées en fonction des critères mentionnés ci-dessus. Alors que, s’agissant du critère «fatigue», seul un court-circuit entre l’armature et le câble doit être exclu, ce qui est déjà le cas avec une faible résistance, le critère «moyen de surveillance» nécessite une résistance sensiblement plus élevée pour des questions de technique de mesure. Enfin, pour éviter des courants vagabonds nuisibles dans des câbles de précontrainte, des exigences maximales sont posées à l’isolation électrique.

I.2.1 Critère principal surveillance Les éléments suivants peuvent plaider en faveur d’une plus grande durabilité et d’une meilleure possibilité de surveiller les câbles de précontrainte, et partant, en faveur du choix de la catégorie c :

• L’expérience montre qu’il faut s’attendre à de la corrosion lorsqu’un ouvrage est exposé à une charge élevée de chlorures, car la protection technique primaire prévue (p.ex. étanchéité) peut faillir. Dans de tels cas, la possibilité de surveiller le dispositif facilite l’identification des câbles en danger [12, 13]. De plus, la localisation possible de l’endroit endommagé [3] améliore dans une grande mesure la prise de décision lors des mesures de remise en état qu’il faudra mettre en œuvre plus tard.

• Étant donné que le remplacement de câbles de précontrainte dont l’état de corrosion est incertain est très coûteux, voire impossible, et que, dans de nombreux cas, cela porte préjudice à l’exploitation de l’ouvrage, il faut clarifier la nécessité d’une surveillance déjà durant la phase de planification et la fixer dans la convention d’utilisation et la base du projet.

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I.2.2 Critère principal fatigue L’utilisation de systèmes à gaines en matière synthétique homologués évite le contact métallique entre l’acier de précontrainte et les supports de câble ou l’armature. Il s’ensuit un comportement nettement meilleur à la fatigue (cela évite la fatigue due au frottement) [11].

I.2.3 Critère principal courant vagabond On peut déterminer l’influence possible de courants vagabonds sur un ouvrage avant sa réalisation au moyen de la démarche suivante (il est recommandé de faire effectuer les mesures nécessaires par un spécialiste) :

• Il peut y avoir risque de courant vagabond si des lignes ferroviaires à courant continu sont présentes dans un rayon de 10 km. Si l’ouvrage est situé à une distance inférieure à 100 m de la voie d’une ligne ferroviaire à courant alternatif reliée à une ligne à courant continu par le système de mise à la terre, un risque est possible jusqu’à une distance de 50 km du nœud des deux systèmes de mise à la terre. Par ailleurs, un courant vagabond peut avoir une influence à une distance de 100 m d’installations de protection cathodiques.

• Si, après cette évaluation, il y a risque de courant vagabond, il y a lieu de mesurer les gradients de tension sur la longueur maximale de l’ouvrage projeté pendant la plus forte influence du courant vagabond. Si l’influence moyenne positive ou négative est supérieure à 100 mV, il s’ensuit que le courant vagabond a une influence critique, et il faut choisir des câbles de précontrainte de catégorie c.

• Si la mesure des gradients de tension ne met pas en évidence un courant vagabond critique, des câbles de catégorie c ne sont pas nécessaires. Mais, vu que la charge du courant vagabond peut se modifier du fait de la présence de l’ouvrage, des mesures doivent être effectuées une fois celui-ci réalisé et, cas échéant, des mesures de protection appropriées mises en œuvre en vertu de la directive C3 [14] (p.ex. installation d’un drainage de courant vagabond).

I.3 Dispositions techniques I.3.1 Câbles de mesure Pour garantir une surveillance sûre et durable, il est indispensable que les câbles de mesure soient robustes et que les branchements soient effectués dans les règles de l'art. Le tracé des câbles électriques avec leurs détails techniques seront consignés dans la documentation de l’ouvrage.

Les câbles de mesure établissent la liaison électrique entre, d’une part les raccordements aux câbles de précontrainte et à l’armature, et d’autre part les contacts dans le coffret de mesure. On utilisera à cet effet des câbles de cuivre d’au moins 2.5 mm2 de section, dotés d’une isolation étanche à l’eau.

De préférence, le contact électrique avec le câble de précontrainte sera établi dans les ancrages au moyen de brides d’attache vissées. Dans la mesure du possible, et à condition que le coût ne soit pas disproportionné, on établira aussi des raccordements électriques aux deux extrémités des câbles de précontrainte, même si ceux-ci ne sont pas influencés par des courants vagabonds, et on les dotera de câbles de mesure. Cela simplifie la localisation de défectuosités et permet de contrôler le bon fonctionnement des raccordements. Lorsqu’un câble de mesure ne peut être amené qu’à un ancrage d’un câble de précontrainte, il doit être dédoublé.

Les câbles de mesure doivent être posés dans des tubes électriques qui doivent être reliés directement aux presse-étoupe des capots de protection isolants des ancrages des câbles de précontrainte au moyen de gaines souples contractibles. La possibilité existe aussi de noyer directement les câbles de mesure dans le béton. Dans ce cas, les câbles doivent avoir une barrière de diffusion intégrée (feuille d’aluminium), pouvoir résister aux actions mécaniques (opération de bétonnage) et être stables en milieu alcalin.

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Une fois les câbles de mesure installés, il y a lieu de vérifier que les raccordements électriques ont été correctement effectués.

Les fig. I.2 et I.3 présentent le schéma de disposition des installations destinées à la mesure de la résistance pour les critères principaux «fatigue» et «surveillance».

Des règles complémentaires s’appliquent lorsqu’il y a incidence d’un courant vagabond (cf. §I.3.3).

Coffret App. de mesure Coffret de mesure de mesure (LCR-mètre)

Ancrage Câble de mesure (2,5 mm2)

Câble de catégorie c

Armature Fig. I.2 Disposition des installations pour la mesure de la résistance en cas de raccordement aux deux extrémités du câble de précontrainte.

Coffret de App. de mesure mesure (LCR-mètre)

Ancrage Câble de mesure (2.5 mm2) doublé et raccordé séparément

Câble de catégorie c

Armature

Fig. I.3 Disposition des installations pour la mesure de la résistance en cas de raccordement à une extrémité du câble de précontrainte.

I.3.2 Coffret de mesure Les câbles de mesure doivent être reliés à des coffrets de mesure. Ceux-ci doivent être protégés contre les intempéries et les actions mécaniques, et placés en des endroits faciles d’accès, le plus près possible des ancrages.

Un raccordement d’armature doit être établi à partir de chaque coffret. Dans le cas de raccordement par serrage, l’armature doit être parfaitement polie avant d’être connectée à la borne.

Les coffrets doivent être dotés, au point le plus bas, d’un orifice d’aération muni d’une grille de protection contre les insectes. On évitera les éléments galvanisés car leur durée de vie se réduit fortement lorsque les conditions sont défavorables.

Les éléments conducteurs et les vis de contact galvanisés ne sont pas autorisés pour les raccordements électriques. On montera de préférence des fiches de raccordement isolées de 4 mm sur une plaque en matière synthétique ou en acier inoxydable. Tous les

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raccordements doivent être étiquetés. Les câbles de mesure doivent être brasés aux fiches et isolés durablement au moyen d’une gaine contractible.

I.3.3 Spécificités liées au risque de courant vagabond De part et d’autre de l’ouvrage, on disposera des barres collectrices longitudinales (faisceaux d’armature parfaitement reliées électriquement sur toute la longueur de l’ouvrage par soudage ou serrage sur des surfaces de contact polies), qui doivent être reliés les unes aux autres par des barres collectrices transversales au moins aux extrémités de l’ouvrage.

A proximité de chacun des deux ancrages des câbles de précontrainte doit être prévu un coffret de raccordement auquel un raccord aussi court que possible, en cuivre d’une section d’au moins 25 mm2, doit être établi avec une barre collectrice longitudinale.

Le raccordement des deux extrémités des câbles de précontrainte aux coffrets de raccordement est absolument nécessaire. Ces câbles de raccordement servent non seulement aux mesures, mais encore à la dérivation des courants vagabonds lorsque la résistance électrique des câbles de précontrainte est insuffisante.

La résistance totale maximale admissible des câbles de raccordement et des pontages éventuellement nécessaires dépend de la conductibilité spécifique de chaque câble de précontrainte. Dans des ouvrages spécifiques, il est nécessaire d’utiliser des câbles en cuivre de 4 mm2 de section par mètre de longueur de câble de raccordement (c’est-à-dire que pour une longueur de câble de raccordement de 5 m, la section doit être d’au moins 20 mm2). On trouvera une méthode de calcul détaillée dans [3].

Les coffrets de raccordement doivent être conçus comme les coffrets de mesure, et disposés aussi près que possible des ancrages, à l’abri des intempéries. Entre les coffrets de raccordement et de mesure, les câbles de mesure seront disposés comme indiqué au §I.3.1. Il est également possible de combiner coffrets de mesure et de raccordement.

Les câbles de précontrainte qui s’étendent sur moins de 30% de la longueur de l’ouvrage et qui ont moins de 100 m de longueur ne sont pas en danger pour autant que l’ouvrage ne soit pas parcouru par une ligne ferroviaire à courant continu. Dans ce cas, on appliquera la directive C3 [14] et on fera appel à un spécialiste.

La fig. I.4 montre schématiquement la disposition des installations servant à la mesure de la résistance en cas de risque de courant vagabond.

Coffret de mesure Pontage si valeur limite non satisfaite (dissociable pour mesures

Câble de raccord. min. 10 mm2 Câble de mesure (2,5 mm2) (4 mm2/m de câble)

Câble de catégorie c

Coffret de Câble de raccordement Barre collectrice Coffret de raccordement (25 mm ) longitudinale raccordement

Fig. I.4 Disposition des installations pour la mesure de la résistance en cas de risque de courant vagabond.

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I.4 Exécution des mesures I.4.1 Appareils de mesure et valeurs mesurées Les appareils de mesure à utiliser doivent avoir les caractéristiques suivantes :

• Fréquence de mesure : • 1 kHz tension alternative.

• Tension : • min. 0,5 V tension alternative.

• Domaine de mesure : affichage numérique pour :

• composant ohmique de résistance en courant alternatif R : 0,1 Ω à 10 MΩ : résolution dans l’échelle inférieure : 0,1 Ω ;

• composant capacitif C : 0,1 nF à 100 µF ;

• facteur de perte D : 0,001 à 10.

• Appareil de mesure : • Les appareils de mesure doivent pouvoir couvrir les composants ohmiques et capacitifs de la mesure de résistance en courant alternatif. Modèle usuel du commerce pour les mesures LCR : p.ex. ESCORT ELC-131, respectivement ESCORT ELC-132A.

Les paramètres suivants doivent être consignés dans un procès-verbal :

• Résistance R : La résistance ohmique R au courant diminue proportionnellement à la longueur de la gaine ainsi qu’avec l’augmentation et du nombre et de la taille des défectuosités dans la gaine.

• Capacité C : La capacité C est proportionnelle à la longueur de la gaine et caractéristique du type de gaine utilisé.

• Facteur de perte D : Le facteur de perte D (quotient de la résistance ohmique à la résistance capacitive ) est indépendant de la longueur de la gaine.

Pour une longueur de câble lp connue, les valeurs spécifiques (c’est-à-dire indépendantes de la longueur) dérivées des valeurs mesurées sont les suivantes :

• résistance-longueur normalisée Rl = R lp [Ωm], [kΩm]

• capacité-longueur normalisée Cl = C / lp [nF/m]

I.4.2 Valeurs limites et valeurs indicatives Sur la base de mesures en laboratoire et sur chantier, mais également des expériences pratiques, on obtient, pour les systèmes à gaines en matières synthétiques avec les évents et raccords d’injection ainsi que des raccords de gaine correctement exécutés, des valeurs limites et des valeurs indicatives spécifiques.

Les valeurs limites de la résistance à respecter sont indiquées à la fig. 5.1 de la directive.

Lorsque les valeurs limites de la résistance électrique selon fig. 5.1 de la directive ne sont pas respectées, les valeurs de mesure de la capacité et du facteur de perte donnent de précieuses indications pour expliquer et localiser des défectuosités. Elles doivent donc être relevées avec les mesures de la résistance.

Les valeurs indicatives de la capacité et le facteur de perte seront tirées de l’Agrément technique suisse des systèmes de précontrainte (STA).

Critère principal surveillance La détection précoce de dangers potentiels menaçant les aciers de précontrainte du fait de l’infiltration d’eau et de chlorures dans la gaine est d’autant meilleure que la résistance électrique du câble de précontrainte est élevée. Par conséquent, du point de vue de la surveillance, les longs câbles de précontrainte et les câbles de précontrainte dotés de

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coupleurs sont moins favorables que des câbles courts.

Critère principal fatigue Pour améliorer la résistance à la fatigue, une valeur limite basse suffit car seuls les courts-circuits (contacts métalliques entre l’acier de précontrainte et l’appui du câble de précontrainte ou l’armature) doivent être évités. En combinaison avec les deux autres critères principaux (surveillance et courants vagabonds), on appliquera les valeurs limites supérieures correspondantes.

Critère principal courant vagabond Éviter l’action d’un courant vagabond sur les aciers de précontrainte nécessite des valeurs de résistance aussi élevées que possible. Par conséquent, du point de vue du risque de courants vagabonds, les longs câbles de précontrainte et les câbles de précontrainte dotés de coupleurs sont moins favorables que des câbles courts.

I.4.3 Programme de mesure Les responsables des études et de l’exécution fixent les mesures à exécuter dans le plan de contrôle et le plan d’essai pour la phase d'exécution, et dans le plan de surveillance pour la phase d'utilisation. La fig. I.5 établit les relations entre moment du contrôle, signification des résultats, et mesures possibles à prendre.

Phase d'exécution Valeur et signification Mesures et d'utilisation des mesures (mesures obligatoires) Mesures avant la première et Des courts-circuits (c'est-à-dire Identifier et, si nécessaire, remettre après la dernière étape de mise valeurs de la résistance ohmique R en état les parties défectueuses. en tension < 10 Ω) peuvent être constatés Compte tenu du taux de défaillances dans un ancrage ou suite à une autorisé selon fig. 5.1 de la directive, blessure de la gaine avec contact l'entreprise de précontrainte propose de l’acier sur l’armature. La capaci- des dispositions et demande l'accord té et le facteur de perte ne sont de la direction des travaux. pas significatifs du fait de l'absence du coulis d'injection. Mesure après l’injection Mesure à effectuer env. 28 jours Si le taux de défaillance admis selon après l’injection. fig. 5.1 de la directive est dépassé, il Les valeurs limites à atteindre sont faut en rechercher les causes, évaluer à tirer de la fig. 5.1 de la directive. les répercussions et, cas échéant, prendre les dispositions qui s’imposent. Autres mesures ultérieures à En règle générale, les valeurs de Des variations majeures doivent être effectuer au moment de la récep- la résistance ohmique R vont évaluées par un expert. tion et pendant la phase d'utilisa- croissant, la capacité C reste intion conformément au plan de changée et le facteur de perte D surveillance. diminue (hydratation et séchage du béton et du coulis). Si la valeur mesurée de la résis- Les infiltrations d'humidité dans l'outance ohmique R baisse de plus de vrage sont à localiser et à supprimer. 50%, c'est le signe d'une infiltration Il sera év. judicieux d'effectuer d'aud'humidité à un des endroits en- tres mesures à intervalles plus rapdommagés de la gaine. prochés.

Fig. I.5 Relations entre le moment des mesures, la valeur contraignante et la signification des résultats et les mesures à prendre.

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I.4.4 Incidences sur les valeurs mesurées Moment de la mesure Souvent, les mesures obligatoires doivent être effectuées moins de 28 jours après l’injection ou ne peuvent l’être qu’au-delà des 28 jours. Les mesures en laboratoire et sur le terrain ont montré que la résistance électrique du béton et du coulis d’injection augmente constamment avec le temps, proportionnellement à la racine carrée du temps (loi de la racine carrée du temps). La formule suivante permet de convertir la résistance Rt mesurée au temps t en une résistance R après une durée de 28 jours : ss(t - t0) = (28 / t - t0)0.5 t0 désigne l’âge du béton au moment de l’injection ss [-]

2.00

1.41 1.15 1.00

0 7 14 21 28 t-t-to [d] 0 [d] Tage jours

Fig. I.6 Facteur de conversion ss permettant de tenir compte de l’incidence du temps sur la résistance électrique mesurée.

Dans la pratique, la conversion est superflue pour des mesures effectuées au-delà 28 jours ; ce qui est déterminant, c’est la tendance de la résistance à augmenter continuellement pendant toute la durée d’utilisation.

Température Les mesures de la résistance électrique dépendent de la température du béton : des températures plus élevées entraînent des résistances plus basses. L’influence de la température dépend par ailleurs de l’humidité du coulis d’injection et du béton. Les fluctuations peuvent atteindre un maximum de 30% pour une plage de température de 10 à

30 C. Comme la température locale du sol n’est généralement pas connue et qu’elle peut

varier sur la longueur du câble de précontrainte, on renonce à proposer une correction liée à l’influence de la température.

I.4.5 Exécution des mesures L'exécution des mesures est simple. Elle exige toutefois une procédure stricte et une appréciation critique des résultats quant à leur plausibilité.

L'ensemble des valeurs de la résistance ohmique R, de la capacité C et du facteur de perte D doivent être mesurées et protocolées pour chaque câble. Le §I.7 p.30, « Appendice I1 : Mesures de résistance sur câbles de précontrainte » donne un exemple d’une fiche de protocole.

Les conditions extérieures pendant les mesures doivent être consignées dans un protocole (temps, température de l'air).

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I.4.6 Comportement en cas de problèmes techniques La poussière et les films d'humidité constituent les plus grandes sources d'erreur.

Si les valeurs sont toujours supérieures au maximum de l'échelle de mesure ou si elles sont très variables, on vérifiera les connexions à l'appareil de mesure (faux contacts, prises arrachées ou fiches salies).

Si les problèmes persistent même lors de mesures effectuées des deux côtés du câble, l’erreur provient de l’appareil de mesure.

I.5 Appréciation des résultats des mesures I.5.1 Influences sur les mesures La résistance électrique mesurée R est celle d'un montage en parallèle de toutes les résistances des zones comportant des « points faibles » (éléments de construction à résistance réduite) telles que raccords de gaines, ancrages, coupleurs, orifices d’injection, conduits d’aération ainsi que de véritables blessures de la gaine. La détection de blessures ou de «points faibles» d'une gaine est d'autant plus facile que la résistance électrique est élevée, autrement dit que le câble comporte un minimum d'éléments ayant une résistance réduite.

Les facteurs suivants influent systématiquement sur les mesures de R, C et D :

• Longueur et section de la gaine du câble : La résistance R diminue proportionnellement à la longueur du câble ; la capacité C d'une gaine augmente proportionnellement à sa longueur et dépend de son diamètre et de son épaisseur. Le facteur de perte D est indépendant de la longueur, mais se modifie légèrement selon le diamètre de la gaine.

• Nature des ancrages : Les ancrages ont une résistance électrique limitée. Cela a une incidence disproportionnée sur la résistance électrique d’un câble de précontrainte, surtout s’il est court.

• Type de gaine : Les gaines soudées ou raccordées mécaniquement présentent une capacité C et un facteur de perte D légèrement supérieurs aux gaines d'une seule pièce de même longueur.

• Résistance électrique spécifique du béton et du coulis de ciment : La résistance électrique spécifique du béton et du coulis de ciment dépend de la loi de la racine carrée du temps, de la température, de l'humidité et du degré d'hydratation du ciment. La résistance augmente quand le degré d'hydratation augmente (âge), quand l'humidité diminue et quand la température baisse.

• Nombre et forme des tubes d'injection et des évents : Après injection, les raccords d'injection et les évents sont remplis de coulis, c'est-àdire qu'ils peuvent constituer une liaison électrolytique avec le béton environnant et donc l'armature passive. Il est impératif d'obturer tous les tubes d'injection et tous les évents avec des capuchons ou des bouchons en plastique hermétiques (voir annexe II). Sans ces obturations étanches, ils constituent des points faibles, et on mesurera des valeurs de la résistance ohmique R inférieures et des valeurs du facteur de perte D supérieures à ce qu’elles seraient dans le cas d’une obturation étanche.

• Nombre et ampleur des blessures de la gaine : Ils sont précisément l’objectif de la surveillance au moyen d’instruments de mesure.

I.5.2 Interprétation et mesures à prendre lorsque les valeurs limites ne sont pas atteintes Si la valeur limite exigée selon la fig. 5.1 de la directive est atteinte, on peut confirmer que le câble dispose d'une bonne protection pour le type de danger considéré (critère principal selon §I.2). En fonction de cela, il résulte des évaluations différentes pour le cas où la résistance électrique n’atteint pas la valeur limite.

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Une mesure de la densité du flux magnétique le long des câbles de précontrainte permet de localiser des courts-circuits et des défauts relativement importants d’un câble sur l’ouvrage terminé. Cependant, plus l’enrobage de béton du câble est grand et plus il y a d’armature dans la zone du point faible, plus la mesure et l’interprétation seront complexes [3].

Critère principal surveillance L’expérience montre que la valeur limite n’est pas toujours atteinte par tous les câbles. Mais une résistance électrique insuffisante ne signifie pas nécessairement une moindre durabilité. Même dans des zones de blessures de la gaine en matière synthétique, l'acier de précontrainte reste dans un milieu alcalin créé par le coulis d'injection et le béton environnant. Par conséquent, il reste passif et protégé contre la corrosion. Cela empêche la formation d'un macroélément. Si des chlorures pénètrent à l'intérieur de ces zones du fait de transports d’humidité, la chute de la résistance électrique permettra de le détecter précocement (avant l’apparition de la corrosion).

Le cas échéant, il faudra déterminer la position des points faibles. Cette information a une grande importance pour les relevés de l’état des ouvrages et l’évaluation des données de surveillance. Si les points faibles se situent dans des zones critiques sous l’angle de l’infiltration de chlorures, des mesures de protection complémentaires peuvent être prises, par exemple l’amélioration de l’étanchéité, toutefois, cela perturbe la protection technique et la surveillance.

Critère principal fatigue Le contact métallique entre un câble et l’armature comporte le risque d’une fatigue par frottement. Par conséquent, tout câble de précontrainte doit avoir une résistance électrique minimale pour pouvoir exclure ce phénomène.

Si l’on mesure un court-circuit, celui-ci doit être localisé. Il faut vérifier si le contact avec l’armature passive se situe dans un endroit sensible à la fatigue par frottement. Dans ce cas, il y a lieu d’élucider les conséquences d’une défaillance locale totale du câble considéré.

Critère principal courant vagabond Pour que la protection contre les courants vagabonds soit maximale, tous les câbles doivent présenter une résistance électrique aussi élevée que possible. Si l’isolation électrique est perturbée, la protection contre les courants vagabonds reste élevée lorsqu’il est possible d’éviter des écarts de tension à l’intérieur d’un câble.

Tous les câbles ne satisfaisant pas les valeurs limites doivent être reliés à l’armature, tout en respectant les sections correspondantes des câbles de raccordement et de pontage aux deux extrémités. Pour mesurer la résistance électrique pendant la phase d’utilisation, le pontage doit être ouvert.

I.5.3 Signification de la valeur des résistances Valeurs mesurées

• Résistance R < 20 Ω Indépendamment de la longueur du câble, on peut conclure sans aucun doute à un contact électrique entre l’acier de précontrainte et l'armature passive. Il n'est pas possible de tirer de plus amples informations de telles valeurs. Les valeurs de la capacité C et du facteur de perte D n’ont aucune signification. Dans ce cas, une surveillance n’est plus possible. Si le court-circuit se situe à un emplacement sensible à la fatigue par frottement, la résistance du câble à la fatigue s’en trouvera diminuée.

• Résistance R ≥ 20 Ω Les exigences s’appliquant à la fatigue sont satisfaites. Toutefois des points faibles se trouvent dans la gaine. Indépendamment de la longueur du câble, on peut exclure un contact électrique entre l’acier de précontrainte et l'armature passive. Une surveillance des câbles est possible en principe, mais la sensibilité de la mesure dépend de la résistance. Elle augmente lorsque la résistance augmente.

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• Résistance-longueur normalisée Rl ≥ 50 kΩm Les exigences s’appliquant à la fatigue et à la surveillance sont satisfaites. De telles valeurs correspondent à une isolation électrique élevée des câbles injectés et comportant de petits points faibles, insignifiants du point de vue de la durabilité (moyen de surveillance et fatigue).

• Résistance-longueur normalisée Rl ≥ valeur limite pour les courants vagabonds Les exigences s’appliquant à la fatigue, à la surveillance et à la protection contre les courants vagabonds sont satisfaites. De telles valeurs correspondent à une isolation électrique et à une étanchéité très élevées des câbles de précontrainte.

• Résistance-longueur normalisée Rl > 500 kΩm Ce cas correspond à une isolation électrique totale du câble avec une étanchéité complète des évents, des tubes d’injection et des raccords de gaine. Il n'y a pas de points faibles.

Comparaison des valeurs mesurées sur les différents câbles Les comparaisons avec d'autres câbles de même longueur et de même type ainsi que les comparaisons avec des valeurs de mesures antérieures sont importantes dans l’interprétation des valeurs de mesure :

• Les comparaisons avec d'autres câbles permettent de conclure très rapidement s'il s'agit d'un seul câble insuffisant ou si une erreur systématique a été faite. S’agissant de câbles de même type, les valeurs mesurées de la capacité C doivent diverger de moins de ± 5%.

• La comparaison avec des mesures antérieures sur le même câble permet de détecter (en cas de résistances régulièrement décroissantes) une pénétration d'humidité par des blessures de la gaine. Mais cela est d’autant plus complexe que la résistance électrique R du câble est faible.

I.6 Références Voir Bibliographie, p. 48.

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I.7 Appendice I1 : Mesures de résistance sur câbles de précontrainte Ouvrage : ………………………………………….……………………………… Mesure effectuée par : ………………………………………………………………… Appareil de mesure :………………………………………. Mesures Mesure Mesure Mesure Mesure Mesure Mesure Mesure Câble de précontrainte Numéro Description N & Visa 1 ………. 2………. 3………. 4………. 5………. 6………. 7………. date injection Date …………… Type…..............longueur m Météo Ø gaine mm Température Résistance électrique R Mesure R val. limite de : surveillance kΩ respectée ? fatigue 20 Ω respectée? cour. vagabonds kΩ respectée? val. indicat. de : capacité C nF Mesure C fact. de perte D - Mesure D date injection Date …………… Type…..............longueur m Météo Ø gaine mm Température Résistance électrique R Mesure R val. limite de : surveillance kΩ respectée ? fatigue 20 Ω respectée? cour. vagabonds kΩ respectée? val. indicat. de : capacité C nF Mesure C fact. de perte D - Mesure D date injection Date …………… Type…..............longueur m Météo Ø gaine mm Température Résistance électrique R Mesure R val. limite de : surveillance kΩ respectée ? fatigue 20 Ω respectée? cour. vagabonds kΩ respectée? val. indicat. de : capacité C nF Mesure C fact. de perte D - Mesure D

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II Remarques pour l’exécution et instructions de mise en place

II.1 Introduction La réussite de l’application de la technique de précontrainte dans les constructions en béton nécessite l’observation de quelques règles importantes au moment de la planification et de l’exécution des travaux. A priori, ces règles sont valides pour les trois catégories de câbles de précontrainte. Les exigences spécifiques posées aux différents dispositifs de précontrainte sont fixées dans l’Agrément technique suisse des systèmes de précontrainte.

La présente annexe traite et illustre les opérations critiques sur le chantier. Les travaux devant être exclusivement accomplis par les entreprises de précontrainte, telles la mise en tension et l’injection ne sont pas documentées ici.

La liste de contrôle (cf. §II.14, p.45) renferme les principales étapes et les contrôles nécessaires pour réaliser un ouvrage comportant des câbles de précontrainte.

Les responsabilités et les étapes d’exécution importantes doivent être clarifiées à l’occasion d’une séance de démarrage réunissant tous les partenaires et dans le cadre d’une instruction du personnel de chantier.

Protection temporaire contre la corrosion Si les délais entre la fabrication, la mise en place, la mise en tension et l’injection selon SIA 262:2003 chiffre 6.3.2 ne sont pas respectés, il y a lieu de prévoir des mesures spéciales afin de garantir une protection temporaire des aciers de précontrainte contre la corrosion. Des suggestions à cet effet figurent dans les documents suivants :

• R. Werner, Dr. M. Faller, Dr. P. Richner, P. Matt (2004), „TEKORS - Temporärer Korrosionsschutz von Spanngliedern – Wirksamkeit und Praxistauglichkeit“, Forschungs- und Arbeitsbericht 14.01, EMPA Dübendorf [17] ;

• R. Werner, M. Faller (2007), „Temporärer Korrosionsschutz von Spanngliedern (TEKplus) – Wissenschaftlich, technische Begleitung der Umsetzung in die Praxis“, Forschungsbericht Nr. 614, VSS Zürich [18].

Remarques particulières relatives aux câbles de la catégorie c Le potentiel des câbles de précontrainte de la catégorie c ne peut être mis à profit que si, pendant chacune des phases d’exécution, tous les partenaires agissent avec le plus grand soin et dans l’optique de l’objectif à atteindre.

Les installations nécessaires pour les mesures de la résistance électrique à effectuer durant la phase d’exécution et tout au long de l’exploitation de l’ouvrage doivent être planifiées à l’avance et mises au concours avec les travaux d’entrepreneur. Elles doivent être décrites dans la documentation de l‘ouvrage.

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II.2 Livraison et entreposage des câbles de précontrainte La livraison des éléments des câbles de précontrainte sur un chantier peut varier suivant le procédé de construction, les conditions du chantier, le dispositif de précontrainte et l’entreprise de précontrainte :

Fig. II.1 Câbles de précontrainte réalisés en usine, Fig. II.2 Gaines et torons préalablement avec ancrages montés. posés avant le bétonnage.

Fig. II.3 Entreposage faux et inapproprié. Fig. II.4 Entreposage correct des gaines.

Remarques : Les principales mesures concernant la livraison, le déchargement et l’entreposage corrects des câbles de précontrainte et de leurs composants sur le chantier sont fixées dans l’Agrément technique suisse des systèmes de précontrainte applicable au dispositif utilisé.

Les gaines et les éléments en matière synthétique des raccords de gaines et des ancrages doivent être traités avec soin et entreposés proprement afin d’éviter de nuire à l’isolation électrique.

Un seul point faible de la gaine isolée électriquement suffit pour abaisser fortement les valeurs d’isolation de tout le câble.

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II.3 Mise en place des ancrages

Fig. II.5 Ancrages fixés au coffrage.

Axe théorique du câble Axe effectif du câble Support de câble Rectiligne (théorique Arc )

Défaut de position

β Défaut d'angle Coude

Fig. II.6 Conditions géométriques.

Remarques : Les détails du coffrage de reprise doivent être planifiés par l’auteur du projet en fonction des données techniques du système, et exécutés correctement par l’entreprise.

La surface de coffrage doit être perpendiculaire à l’axe du câble de précontrainte et assurer que la longueur demandée des segments raccordés soit respectée. La plaque d’appui doit être vissée de manière à être solidaire du coffrage.

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II.4 Guidage des câbles de précontrainte Distances courtes des appuis de câble

Coques de protection

Support de câble Faux Position correcte de l'armature sans conflit avec le câble

Fig. II.7 Supports de câbles de précontrainte pour de petits rayons et conflit entre armatures de dalles et câbles.

Fig. II.8 Passage en S câble de précontrainte/étrier pas pris en compte dans le plan d’armature, pas de coques de protection contre les étriers à l’intérieur de la courbe que fait le câble.

Remarques : Les points de conflit entre câbles de précontrainte et armature, en particulier aux intersections avec faible biais entre le plan de câble et de l’armature doivent être soigneusement conçus. Dans la zone de grandes courbures (petits rayons de flexion horizontaux et verticaux), les câbles de précontrainte doivent être soutenus à de courtes distances conformément à l’Agrément technique suisse des systèmes de précontrainte et aux indications de l’auteur du projet, cela au moyen d’appuis appropriés de telle sorte qu’ils décrivent une courbe régulière. Dans toutes les zones critiques où la déviation d’un câble de précontrainte forme un rayon de courbure inférieur au double du rayon minimal selon l’Agrément technique suisse des systèmes de précontrainte (STA), des coques de protection conformes au dispositif doivent être disposées sur la partie intérieure de la courbure afin d’éviter des déformations locales de la gaine ou des dommages pendant l’opération de mise en tension. Pour les câbles des catégories b et c, il existe des coques de protection en matière synthétique. L’épaisseur des coques de protection doit être prise en compte dans les hauteurs des supports de câbles.

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II.5 Montage des câbles de précontrainte et des gaines

Fig. II.9 Gaine endommagée lors du montage à cause des arêtes tranchantes aux extrémités des barres d’armature (la matière arrachée à la gaine est visible sur l’armature).

Fig. II.10 Gaine comprimée par des éléments de montage. Remarques : Les barres d’armature repliées ou coupées ne doivent pas mettre en danger les gaines.

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II.6 Ligatures des câbles de précontrainte et des gaines

Fig. II.11 Les coques de protection en acier et les Fig. II.12 Coques de protection et ligatures ligatures ne sont pas autorisées avec les câbles de en matières synthétiques. précontrainte des catégories b et c. Remarques : Les câbles de précontrainte, resp. les gaines et les coques de protection, doivent être fixés suffisamment solidement aux appuis des câbles pour que leur position ne change ni sous l’effet de variations de température ni lors du bétonnage.

En principe, les câbles de précontrainte doivent être fixés au moyen de ligatures en matières synthétiques.

Les gaines vides bétonnées doivent être assurées de manière appropriée contre tout risque de soulèvement.

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II.7 Raccords d’injection et évents

Evidement Masse isolante ou perçage ou bouchon ultérieur synthétique

Mortier Event / tube sans retrait d’injection en matière synthétique, coupé

Fig. II.13 Raccords d’injection avec blocs Fig. II.14 Exemples d’obturation. d’évidement.

Remarques : Les mesures de détail destinées à garantir des raccords d’injection et des évents parfaits doivent être convenues avec l’entreprise et coordonnées avec les autres activités du chantier (les raccords d’injection et les évents sont gênants pour le réglage du béton frais avec la latte vibrante et lors de la couverture de celui-ci ; de plus, il y a risque d’endommager les tubes lorsqu’on circule sur la dalle du tablier ou qu’on y stocke des matériaux de construction).

Le travail de remise en état de raccords défectueux pour une injection parfaite et une obturation conforme au système est conséquent.

L’application de l’injection sous vide permet d’éliminer les raccords d’injection et les évents aux points hauts des câbles, ce qui est particulièrement avantageux notamment pour réaliser des surfaces parfaites sur les dalles du tablier.

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II.8 Câbles de raccordement et de mesure

Fig. II.15 Installation subséquente en saillie Fig. II.16 Tubes vides pour câbles de raccorp.ex. dans des chambres de culées protégées dement et de mesure. et fermées. Remarques : La disposition des câbles et des coffrets de mesure et de raccordement doit être planifiée et fixée par l’auteur du projet.

La conception des installations doit être adaptée aux conditions locales et fixée, éventuellement, en collaboration avec une entreprise spécialisée dans la technique de mesure.

Les câbles seront de préférence noyés dans le béton entre l’ancrage et les coffrets de mesure et de raccordement prévus, et seront donc planifiés avec précision dans le cadre du déroulement des travaux.

Les câbles montés après-coup hors du béton (installation en saillie) doivent être posés dans les règles de l’art, et protégés contre les dommages et le vandalisme.

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II.9 Travaux tiers à proximité des câbles de précontrainte

Fig. II.17 Soudage sans mesure de protection Fig. II.18 Natte de protection mise en place duest interdit. rant le travail avec une meule à disque.

Remarques : A proximité d’ancrages et de gaines, en particulier en matières synthétiques, les travaux suivants sont strictement interdits sans mesures de protection adéquates :

Opération : Risque pour le câble de précontrainte :

• soudage fonte des éléments synthétiques à cause de la chaleur ou formation de trous dus à des perles de soudure

• découpage au chalumeau comme ci-dessus, en plus danger d’incendie

• manipulation d’objets tranchants blessures des gaines (p.ex. pièces en acier avec des bavures)

Il est interdit de souder sur l’acier de précontrainte et sur les éléments d’ancrage.

Pour préserver la gaine contre tout écrasement ou dommage, de quelque façon que ce soit, il faut éviter d’y poser des charges ou de marcher dessus.

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II.10 Montage subséquent d’armatures et de garnitures, obturation du coffrage avant le bétonnage Écrasement de la gaine à la fermeture du coffrage

Dégât à la gaine (au montage subséquent d’étriers)

Conflit avec la gaine (p.ex. perçage ultérieur pour clavettes de coffrage)

Fig. II.19 Risque d’endommagement de la gaine à la fermeture des écarteurs.

Remarques : La prudence est de mise lors de la mise en place :

• d’étriers au voisinage de points hauts ;

• d’armature de cisaillement, plaques pour chevilles ;

• d’écarteurs de coffrage.

De telles pièces à monter après-coup peuvent être mises en place au voisinage de gaines et d’ancrages uniquement en l’absence de contraintes mécaniques.

Les incompatibilités doivent être éliminées avec le concours de la direction des travaux.

Tout dommage causé à des câbles de précontrainte doit être immédiatement signalé à l’entreprise de précontrainte pour que la réparation puisse se faire dans les règles de l’art avant le bétonnage.

Lors de la fermeture du coffrage, aucune barre d’armature ne doit être pressée contre la gaine car cela pourrait provoquer des déformations de celle-ci.

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II.11 Bétonnage, joints de dilatation et décoffrage

Fig. II.20 Risque de formation de plis dans la Fig. II.21 Surlongueur suffisante pour réaliser gaine en raison d’un tronçon de raccorde- une courbure régulière du câble de prément court. contrainte. Remarques : Lors du coulage et du compactage du béton frais, on appliquera les mesures de précaution usuelles pour éviter tout dommage.

Les niches des ancrages doivent être dégagées avec prudence afin de ne pas endommager les pièces des ancrages ou les tubes vides réservés aux câbles de raccordement et de mesure.

Les joints de dilatation de gaines continues sont particulièrement délicats à cause du danger d’endommagement local de la gaine (p.ex. au moment du décoffrage) et de formation de plis.

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II.12 Coffret de mesure et raccordement des lignes de mesure

Fig. II.22 Coffrets de mesure improvisés sont Fig. II.23 Coffret de mesure robuste en matéinacceptables. riaux résistant à la corrosion. Remarques : Le recours à des spécialistes en électrotechnique (entreprise spécialisée dans la technique de mesure) est recommandé.

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II.13 Exécution des mesures de résistance électrique

Fig. II.24 Mesures pendant la phase des Fig. II.25 Mesures sur l’ouvrage installé. travaux. Remarques : Le nombre et la date des mesures sont fixés spécifiquement pour chaque projet compte tenu des directives et consignés dans les plans de contrôle et d’essais (phase d’exécution) et dans le plan de surveillance (phase d’utilisation).

Dans la réalité, les conditions définissant la date des mesures s’écartent des conditions idéales :

• l’humidité sur la plaque d’isolation ou dans les évents ouverts peut provoquer des points de contact électrolytiques ;

• avant le raccordement des câbles de mesure, on mesure en général la résistance entre l’armature et les parties métalliques de l’ancrage ;

• en présence de coulis d’injection d’âges différents dans un câble de précontrainte couplé, c’est le coulis le plus jeune et présentant le plus haut taux d’humidité qui est déterminant.

Les câbles de précontrainte couplés ou le mauvais temps, en particulier, peuvent générer des variations marquantes de la résistance électrique. Cela doit être pris en compte dans l’évaluation des valeurs mesurées (voir aussi les remarques de l’annexe I).

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II.14 Liste de contrôle (ne renferme que les travaux significatifs pour les câbles de précontrainte et doit être adapté à chaque cas)

Activité Exécu- Auto- Docu- Contrôle et tolérances 1) tant risa- ment tion Pose des appuis de câbles de précontrainte EN Mise en place des ancrages/niches EN 3) Réception des appuis de câble : DT DT x selon SIA 262

• contrôle hauteur, écart par rapport aux valeurs ≤ ± 5 mm (h ≤ 2 m) ou de consigne ≤ ±10 mm (h > 2 m) Pose des gaines vides, resp. des câbles de pré- EN contrainte fabriqués en usine Contrôle visuel de l’étanchéité EN (EP) x Introduction de l’acier de précontrainte EP (si fabrication sur chantier) 2) Pose des câbles de mesure ou de leurs gaines EL (EN) Réception des câbles de précontrainte : DT DT x 3)

• contrôles : selon SIA 262

• position horizontale, écart valeurs de consigne ≤ ± 15 mm

• contrôles visuels guidage câbles ligne continue?

• coques de protec., ligatures, câble de mesure complet, conforme? 2) Mesure de résistance avant le bétonnage EP DT x Mesure pour détection de courts- 4) (DT,EL) circuits Bétonnage EN Ev. montage après-coup de l’acier de EP précontrainte 2) Mesure de résistance avant la mise en tension EP x Mesure pour détection de courts- 4) (DT,EL) circuits Mise en tension, contrôle chemins de dilatation EP x 2) Mesure de résistance après mise en tension EP x Mesure pour détection de courts- 4) (DT,EL) circuits Autorisation de sectionner l’acier de précontrainte DT DT x 3) excédentaire : selon SIA 262

• contrôle chemins de dilatation, écart val. de ≤ ± 15% câble d’un tenant consigne ≤ ± 5% en moyenne Montage des capots de protection/injection EP 2) Mesure de résistance avant l’injection EP x Mesure pour détection de courts- 4) (DT,EL) circuits Injection EP x 2) Mesure de résistance après l’injection EP x valeurs limites et taux max. de dé- (DT,EL) faillance selon fig. 5.1 de la directive Fermeture des niches d’ancrage, etc. EN 2) Mesure de résistance après 28 jours env. EP (EL) DT x valeurs limites et taux max. de défaillance selon fig. 5.1 de la directive

Légende : DT direction des travaux EN entrepreneur (contremaître, ferrailleur) EP entreprise de précontrainte EL entreprise électrique, entreprise de technique de mesure 1) Cas normal, les indications entre parenthèses représentent les alternatives possibles, à fixer dans les dossiers de soumission ou lors de la séance de démarrage 2) Seulement pour la catégorie c 3) Sous réserve de valeurs plus basses selon plan de contrôle 4) Des mesures correctives pourraient être encore possible dans ces états ; voir annexe I, fig. I.5

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Glossaire

Français Deutsch Barre collectrice File d’armatures, reliées électri- Längssammelleiter Elektrisch leitend verbundener quement, posées dans le sens Bewehrungsstrang in Baulongitudinal de l’ouvrage werkslängsrichtung Boîtier de Boîtier placé à un endroit abrité Messkasten An geschützter, zugänglicher mesures et accessible auquel sont rac- Stelle angebrachter Kasten, in cordés les câbles électriques dem die Messkabel zusammengeführt werden Boîtier de Boîtier, placé à un endroit abri- Anschlusskasten An geschützter Stelle in raccordement té, le plus près possible des nächster Nähe der Verankeancrages, et auquel aboutis- rungen angebrachter Kasten, sent les câbles de raccorde- in dem die Anschluss- und ment et les câbles de mesure Messkabel zusammengeführt werden Câble de Liaison entre la tête d’ancrage Messkabel Isolierte elektrische Verbinmesure resp. entre l’armature et le boî- dung zwischen Ankerkopf tier de mesures bzw. Bewehrung und Messkasten Câble de Liaison électrique isolée entre la Anschlusskabel Isolierte elektrische Verbinraccordement tête d’ancrage respectivement dung zwischen Ankerkopf l’armature et le boîtier de rac- bzw. Bewehrung und Ancordement schlusskasten Capacité C Résultat de mesure du LCR- Kapazität C Messwert des LCR Meters, mètre, permet le contrôle de la erlaubt Prüfung des Hüllrohrs gaine (longueur, diamètre) (Länge, Durchmesser) Coques de Elément synthétique placé entre Schutzschalen Kunststoffzwischenlage zwiprotection la gaine et le support de câble (früher Halbschalen) schen Hüllrohr und Spanngliedunterstützung Critère principal Critère déterminant pour le Hauptkriterium Massgebendes Kriterium für courants vagabonds choix de la catégorie de Streustrom die Wahl der Spanngliedkateprécontrainte et du niveau de la gorie und die Höhe der valeur limite dans le but d’éviter einzuhaltenden Grenzwerte la corrosion des câbles de zur Verhinderung der Spannprécontrainte par les courants gliedkorrosion infolge Streuvagabonds strömen Critère principal Critère déterminant pour le Hauptkriterium ChloridenMassgebendes Krifatigue choix de la catégorie de Ermüdung terium für die Wahl der précontrainte et du niveau de la Spanngliedkategorie und die valeur limite dans le but d’éviter Höhe des einzuhaltenden tout contact métallique entre le Grenzwertes zur Vermeidung câble de précontrainte et metallischen des Kontakts

l’armature zwischen Spannstahl und Bewehrung Critère principal Critère déterminant pour le Hauptkriterium Massgebendes Kriterium für surveillance choix de la catégorie de Überwachbarkeit die Wahl der Spanngliedprécontrainte et du niveau de la kategorie und die Höhe des valeur limite dans le but de einzuhaltenden Grenzwertes contrôler l’étanchéité de la zur Kontrolle der Dichtigkeit gaine du câble de précontrainte der Schutzhülle des Spannpour éviter la pénétration gliedes gegen Eindringens von d’humidité et de chlorures Feuchtigkeit und Chloriden Event Event situé au point haut pour Entlüftungsrohr Während Injektion des Spannl’évacuation de l’air durant gliedes verschliessbares Entl’injection du câble lüftungsrohr an Hochpunkt Facteur de Valeur de contrôle de la qualité Verlustfaktor D Längenunabhängiger Kontrollperte D de l’isolation électrique, indé- wert der Qualität der elektripendante de la longueur schen Isolation Gradient de tension Chute de tension provoquée par Spannungsgradient Durch Stromfluss verursachter le flux de courant dans le béton Spannungsfall im Beton LCR-mètre Appareil pour la mesure simul- LCR-Meter Messgerät für die gleichzeitige tanée du coefficient d’auto- Bestimmung von Induktivität induction (L), de la capacité (C) (L), Kapazität (C) und Wider- et de la résistance (R) stand (R)

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Français Deutsch Raccord d’injection Raccord au câble de pré- Injektionsanschluss Verschliessbarer Anschluss contrainte, prévu pour injecter ans Spannglied zur Injektion les câbles et pouvant être scellé der Spannglieder Résistance R [Ω] Valeur absolue (valeur de Widerstand R [Ω] Absolutwert (Messwert) des mesure) de la résistance électri- elektrischen Widerstandes que Résistance Valeur de la résistance électri- Längennormierter Längenabhängiger Wert des électrique-longueur que dépendant de la longueur elektrischer elektrischen Widerstandes normalisée Rl [Ωm] du câble Widerstand Rl [Ωm] Résultats de Valeurs de l’auto-induction, de Messwerte Die mittels LCR-Meter bemesures la capacité et de la résistance, stimmten Werte für die Indukmesurées à l’aide du LCR- tivität, die Kapazität und den mètre Widerstand Risque de corrosion Risque justifié d’une corrosion Korrosions- Begründetes Risiko, dass die future de l’armature gefährdung Bewehrung in Zukunft korrodieren kann Support de câble Support de la gaine permettant Spanngliedunter- Unterstützung des Hüllrohres de donner au câble la géométrie stützung (früher zur Gewährleistung der verrequise Kabelhalter) langten Geometrie Taux de défauts Proportion des câbles de Ausfallquote Anteil der Spannglieder, die précontrainte ne satisfaisant die Grenzwerte entsprechend pas au critère principal dem massgebenden Hauptkriconcernant la protection contre terium bezüglich der Korrosila corrosion onsgefährdung nicht einhalten Valeur de contrôle Résultat de mesure, relevé pour Kontrollwert Messwert, welcher zur Prüvalider les mesures mais pour fung der Korrektheit der lequel il n’y a pas de valeur Messung erfasst wird, für den limite à respecter aber kein Grenzwert vorliegt Valeur limite Valeur minimum exigée Grenzwert Mindestwert

Édition 2007 | V2.00 47

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Liste des modifications

Édition Version Date Modifications

2001 1.00 2001 Entrée en vigueur de l’édition 2001.

2007 2.00 01.09.2007 Entrée en vigueur de l’édition 2007.

Édition 2007 | V2.00 49