Mécanismes de dégradation et moyens de protection des câbles du génie civil

Exemple des câbles de haubanage

Degradation mechanisms and protective methods of civil engineering cables example of stay cables

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Division Métaux, Armatures et Câbles pour Ouvrages d'Art, Route de Bouaye, BP 4129, 44341 Bouguenais Cedex, France

Auteur de correspondance : lamine.dieng@lcpc.fr

Reçu : 28 Août 2008
Accepté : 9 Avril 2009

Résumé

Les câbles actuellement utilisés en génie civil, notamment sur les ponts à haubans ou suspendus, sont constitués de fils d'acier cylindriques de diamètre compris entre 3 et 7 mm. Ils sont en acier non ou peu allié de composition proche de l'eutectoïde et sont obtenus par tréfilage à froid. Ils ont une résistance à la traction élevée (supérieure à 1900 MPa) et une faible ductilité. De par leur constitution, les câbles présentent une bonne robustesse en traction et une faible rigidité à la flexion. Cependant, les études conduites ces dernières années ont montré que les principales causes de détérioration des câbles sont liées à la corrosion et aux frottements interfilaires induits par la fatigue. Ces mécanismes de dégradation des câbles sont décrits dans cet article. Les différents moyens de protection des câbles du génie civil ont été initialement développés pour lutter contre la corrosion. Ils se présentent sous la forme de revêtements de type peinture, galvanisation, galfanisation, associées à une lubrification. Certains peuvent cependant avoir aussi des effets sur la fatigue. Les résultats expérimentaux et numériques obtenus sur fils unitaires, présentés dans cet article, montrent clairement l'effet bénéfique de la galvanisation et de la lubrification en termes de durée de vie en fretting fatigue. Cependant, les mécanismes de dégradation dus au fretting fatigue en présence de corrosion ne sont pas totalement connus et font l'objet actuellement d'une étude approfondie.

Abstract

Cables currently used in civil engineering, including cable-stayed bridges or suspension bridges, are made of cylindrical steel wires with a diameter between 3 and 7 mm. They are unalloyed or low alloyed steel whose composition is near eutectoid and are obtained by cold drawing. They have a high resistance in traction (more than 1900 MPa) and a low ductility. By their constitution, cables have high tensile strength and low bending stiffness. However, the studies conducted in recent years have shown that the main causes of cables deterioration are due to corrosion and to inter-wires frictions induced by fatigue. These cables degradation mechanisms are described in this paper. Different methods of protecting civil engineering cables were originally developed against corrosion, such as metal coatings (galvanization, galfanization), and lubrication. These protections can also have effects on fatigue. The experimental and numerical results obtained from single wires and presented in this paper, show obviously the beneficial effect of galvanizing and lubrication in terms of fretting fatigue lifetime. However, the mechanisms of degradation due to fretting fatigue in the presence of corrosion are not fully known and are currently the subject of a thorough study.