EuroWire January 2019

Article technique

traction se traduirait par une conception de câble avec un allongement très élevé dans des conditions environnementales de charge. Il n’a pas été possible d’adapter ce niveau de déformation du câble par rapport à la marge de contrainte du bâtiment dans le câble; on a donc cherché un matériau différent pour l’élément de renfort. 2.4 Matériau alternatif pour l’élément de renfort Puisqu’il n’est pas possible d’utiliser des matériaux d’éléments de renfort non métalliques, l’utilisation de matériaux à base de métal est le prochain choix à considérer. Le fil d’acier à haute résistance peut être traité thermiquement pour contrôler la limite élastique et, dans une certaine mesure, la contrainte de rupture du fil. De petits fils d’acier plaqués en laiton sont utilisés depuis de nombreuses années dans les câbles métalliques de dérivation; leur contrainte de rupture est relativement faible par rapport aux autres câbles non métalliques. En choisissant avec soin le nombre de fils et le calibre, il est possible de concevoir un câble avec le juste niveau de rigidité à la traction tout en respectant les exigences de charge de rupture. C’est ce matériau qui a été choisi pour renforcer cette nouvelle conception de câble. 2.5 Modélisation des performances Un modèle a été mis au point pour tenter de prévoir les performances du câble dans les conditions de portée et de charge requises. Un résumé de cette modélisation est présenté à la Figure 2 . La rigidité à la traction normalisée est représentée graphiquement en fonction de la longueur de portée et, dans cet espace de performance, les limites pour la charge de rupture du câble et le taux de rupture de la fibre prévu relatif sont indiqués pour les fibres testées à 100 et à 200 kpsi. À l’aide d’essais de traction pour vérifier la rigidité à la traction du câble et sa résistance à la rupture, la déformation maximale des fibres a été calculée sur une gamme de longueurs de portée et illustrée à la Figure 2 . En utilisant une déformation maximale à court terme de 0,67% pour une fibre de 100 kpsi, on a calculé que la longueur maximale de la portée était inférieure à la demande du client. Cela a permis au client de bien comprendre quels étaient les risques et, en dernier lieu, de réduire les spécifications de la longueur de portée. Cela a également amené l’équipe à ajouter un autre facteur de sécurité, soit l’utilisation de fibres de 200 kpsi. Le modèle a été testé dans des conditions de charge simulée dans une installation d’essai extérieure où le câble a été installé

inférieure à la charge induite par le vent; aux fins du présent article, seule la charge de vent sera prise en compte. 2.3 Charge de rupture maximale requise Les câbles de dérivation typiques pour les installations extérieures sont souvent basés sur l’utilisation d’éléments de renfort non métalliques. Ces éléments de renfort sont fabriqués à partir de matériaux tels que des matériaux composites en plastique renforcé avec du verre ou des fibres aramides sous diverses formes. L’une des caractéristiques de ces matériaux est une contrainte de rupture relativement élevée, généralement de l’ordre de 2 à 4%. Cette caractéristique présente un dilemme intéressant pour le concepteur du câble: comment obtenir la charge de rupture requise à partir de la défaillance intrinsèque de l’élément de renfort tout en contrôlant également le niveau du câble, et en particulier la déformation de la fibre, lorsque le câble est soumis à des conditions de charge environnementales telles que la pression latérale du vent et/ ou l’accrétion de glace. Une option était d’utiliser un dispositif sur le poteau qui se briserait une fois que la charge maximale du câble aurait été atteinte, mais cette option a été refusée par l’utilisateur final et on a dû trouver une solution dans le câble. Il est clair que l’utilisation de matériaux non métalliques pour l’élément de renfort n’est pas possible en raison de la faible rigidité à la traction imposée par la charge de rupture. Ce niveau de rigidité à la

Cet article traitera des défis posés par la longueur de portée par rapport à la déformation de la fibre dans un câble ayant une spécification limitant la résistance à la rupture, et analysera une conception d’étrier spécifique et d’autres techniques de préparation des câbles pour réduire les coûts et les temps d’installation. La Figure 1 montre la conception du câble. 2 Exigences de conception 2.1 Longueur de portée La longueur de portée nominale demandée par le client était de 55m avec une longueur de portée exceptionnelle de 68m. L’installation a été réalisée en donnant la priorité à la tension de sorte que la tension d’installation pour toutes les longueurs de portée a été maintenue à 150N. La plupart des portées auraient été fixées à des poteaux en bois, dont un grand nombre était classé pour une charge latérale maximale de 4kN. Cette limitation a donc déterminé une contrainte de charge de rupture maximale pour cette conception de câble. 2.2 Conditions environnementales de chargement Les conditions de charge environne- mentales fournies par l’utilisateur final pour le fonctionnement du câble étaient des vitesses de vent allant jusqu’à environ 100km/h. Bien qu’une certaine charge de glace soit possible, la charge induite par la condition de charge de glace était

▼ ▼ Figure 2 : Modélisation de la longueur de portée et de la déformation des fibres

Modèle A - vent de 097km/h + 0,0 mm de glace - tension d’installation de 150N

Charge de rupture du câble dépassée dans cette région

Câble conçu pour fonctionner dans cette région

Déformation maximale absolue

des fibres dépassée dans cette région

Rigidité à la traction normalisée

Dépassement de la déformation maximale

de fibres visée dans cette région

Portée (m)

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