Rénovation du revêtement des câbles du pont Severin à Cologne

Rénovation du revêtement des câbles du pont Severin à Cologne

1 Introduction

1.1 Historique du pont

Le pont Severinsbrücke à Cologne (photo 1) relie le quartier de Severinsviertel au quartier de Köln-Deutz sur la rive droite du Rhin.

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Année de construction:	1956-1959 (image 1)
Coût:	25,3 millions de DM
Système porteur:	Pont haubané avec pylône en forme de A
Hauteur du pylône:	77,2 m
Architecte:	Gerd Lohmer
Ingénieur:	Fritz Leonhardt
Matériau de construction:	Acier
Poids de l'acier:	8300 t
Transportée:	302 m
Largeur:	29,5 m
Longueur totale:	691 m
Couleur:	Vert du pont de Cologne
Nombre de câbles:	6 faisceaux de câbles en amont et en aval avec différents nombres de câbles individuels entièrement fermés (4, 9, 12, 16 câbles) avec des diamètres individuels de 69 mm, 73 mm et 85 mm (par faisceau, diamètres de câbles individuels identiques)

Les faisceaux de câbles passent en partie sur des sellettes, d'autres câbles individuels se terminent dans le pylône.

La forme des faisceaux de câbles est carrée ou rectangulaire. Les faisceaux de câbles partent d'environ le milieu du trottoir en biais vers la tête du pylône, au-dessus des rails du tramway, et sont en outre légèrement tournés dans l'espace par rapport à l'axe horizontal.

1.2 Mesures de réhabilitation antérieures

A partir de 1988, la peinture anti-corrosion du pont Severin a été entièrement rénovée pour la première fois. Cette mesure concernait la face inférieure, le pylône et les câbles.

Les installations de roulement utilisées n'avaient pas encore à respecter les pressions maximales sur les câbles. En raison de ce fait, les chariots étaient beaucoup plus faciles à dimensionner.

Les systèmes de revêtement utilisés sur les faces inférieures et les pylônes étaient déjà conformes à la feuille 87 des TL 918 300 de la DB ou aux ZTV KOR-Stahlbauten (revêtement de base à la poussière de zinc ; revêtement intermédiaire à la résine époxy ; revêtement de couverture en polyuréthane).

Après le sablage, le système de revêtement autorisé à l'époque de la société Sigma Unitecta a été utilisé sur les câbles, généralement composé d'un primaire CM, en partie de chromate de zinc (Folic PCR) et de PUR-Folic Ena EG SQ à deux composants, ou de Bicompon 1432 SQ. Les faces intérieures des câbles n'ont pas été remises en état depuis la construction et sont pourvues d'un revêtement de base selon DV 807, tissu n° 4634.55. Les différents fils des câbles ont été passés à travers un bain de plomb et de nickel (DV 807, tissu n° 4634.75) avant d'être scellés. Les câbles devaient être entièrement injectés. Un toit de protection a également été construit à l'époque sous le pylône pour le protéger des chutes de pièces.

2 Mesures de remise en état à partir de 2010

2.1 Prestations à réaliser

Rénovation complète de la protection anticorrosion du pylône (extérieur) conformément à la norme DIN EN ISO 12944 ou ZTV-ING partie 4 section 3 - Protection anticorrosion des structures en acier. Le revêtement existant devait être éliminé par sablage à l'air comprimé (degré de propreté normalisé : SA 2 1/2). La structure du revêtement a été choisie sur la base de la fiche 87 : Couche de base : 2K-EP poussière de zinc (687.03) - 70 μm Protection des arêtes : Phosphate de zinc 2K-EP (687.06) Couche intermédiaire : 2K-EP fer micacé (687.12/13) - 1 × ZB (au-dessus de la zone de pulvérisation) - 2 × ZB (zone de pulvérisation) - 3 × ZB (zone de changement d'eau) - 80 μm chaque couche de finition : 2K-PUR - Kölner Brückengrün - 80 μm

Renouvellement complet de la protection anticorrosion des câbles conformément à la norme DIN EN ISO 12944 ou ZTV-KOR-Stahlbauten (édition 2002) tableau A.2, élément de construction numéro 7 pour les câbles non galvanisés. La structure du revêtement a été choisie comme suit : 2 × couche de fond : Sika Cable FE Primer - 50 μm chacun 2 × revêtement intermédiaire : Sika Cable TOP 1 - 3 × ZB dans la zone de projection de sel de déverglaçage (jusqu'à 15 m au-dessus du tablier du pont) - 150 μm chacun Revêtement de finition : Sika Cable TOP 2 - Kölner Brückengrün - 60 μm

Le masticage après la 2e GB est réalisé avec Sika Cable Flex 1, un mastic de jointoiement PUR à 2 composants spécialement développé pour le système de revêtement de câbles et testé dans le présent système.

L'ordre de travail suivant était prévu :

1. Enlever les colliers de câbles
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2. Enlèvement du mastic de jointoiement
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3. Elimination de l'ancien revêtement par sablage à l'air comprimé (degré de propreté normalisé SA 2 1/2)
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4. Application des revêtements de base
5. Colmatage des goussets/gorges des câbles
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6. Application du 1er revêtement intermédiaire
7. Mise en place des colliers de câble nouvellement revêtus (2 × GB, 1 × ZB)
8. Application des 2ème et 3ème (zone de pulvérisation de sel de déneigement) revêtements intermédiaires
9. Application de la couche de finition
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En plus de ces prestations principales, les câbles et les structures d'appui à l'intérieur de la tête du pylône, ainsi que les capots de protection supérieurs et inférieurs des câbles devaient être traités contre la corrosion à l'intérieur et à l'extérieur. De plus, de nouvelles lances radar devaient être installées.

2.2 Outils de construction

Le pylône est échafaudé par sections et doté d'une planification étanche à la poussière.

Pour protéger le pylône contre les chutes d'éléments, un toit de protection sera installé, protégé par un revêtement en madriers, une feuille de protection et une couche de tôle pour éviter que les objets tombent (photo 2). Pour le transport de matériel, un ascenseur fixe, également autorisé pour le transport de personnes, sera installé et atteindra la tête du pylône.

Les câbles sont traités à partir de trois plates-formes de travail adaptées aux différentes inclinaisons des câbles et entourées de tôles (une plate-forme pour chacun des câbles 1/6, 2/5 et 3/4), conçues avec une longueur de 6 m chacune (photo 3). Les plates-formes reçoivent un certificat de type et sont contrôlées sur place par le TÜV après l'installation et chaque modification. Les plates-formes se terminent en bas des gares, au-dessus du tablier du pont. Elles devaient à l'origine se hisser elles-mêmes, à l'aide de trains Tirak fixés aux plateformes, sur des câbles d'acier tendus entre le tablier du pont et le pylône.

Les parties inférieures des câbles (jusqu'à environ 10 m au-dessus du tablier du pont) sont traitées à partir d'échafaudages fixes bâchés.

3 Concept de traitement des câbles

3.1 Particularités sur les câbles

Il s'agit de câbles rectangulaires ou carrés - ce qui fait qu'il y a des espaces relativement grands entre les câbles individuels entièrement fermés à l'intérieur des câbles. Le tracé des câbles est incliné depuis l'ancrage dans le caisson creux jusqu'au centre de la tête du pylône ; il n'est donc pas possible de réaliser un équipement complet. De plus, les faisceaux sont inclinés par rapport à l'axe horizontal (perpendiculairement à l'axe longitudinal des câbles), ce qui peut entraîner une charge unilatérale sur les trains de roulement.

3.2 Installations de passage de câbles

Les installations de passage de câbles doivent être conçues de manière à pouvoir compenser les particularités de la position des câbles dans l'espace et à permettre un travail en toute sécurité à l'intérieur des installations. En outre, un accès sûr doit être garanti.

Les chariots doivent être conçus de manière à ce que la pression de surface sur les câbles ne dépasse pas 2,5 N/mm². Cette exigence constituait une nouveauté. La couche de finition ne doit pas être écrasée et doit, selon l'appel d'offres, être appliquée à partir des montants. Pour l'application de base de la couche de finition, le consortium a prévu un balcon sur chaque plate-forme, de sorte que la couche de finition puisse être appliquée depuis l'extérieur lors du départ de l'installation et qu'il ne soit plus nécessaire de passer dessus. Ainsi, seuls les travaux de réparation et les éventuelles réceptions nécessitent des échafauds.

Le respect des pressions admissibles a été garanti d'une part par le nombre de galets individuels par chariot (4 galets par côté de roulement). D'autre part, des galets extrêmement souples ont été utilisés dans une matière plastique spéciale. La combinaison de ces caractéristiques, associée à une adaptation des galets aux différents diamètres des câbles individuels par une conception appropriée des surfaces de roulement (fraisage), a permis de respecter les conditions imposées par l'appel d'offres.

3.3 Désencastrement des goussets de câble

En raison de la structure élastique du mastic de joint, le dégarnissage des goussets/goussets de câble est effectué avant les travaux de sablage à l'aide d'outils spéciaux, car le sablage du mastic n'est pas possible. Le dégarnissage est effectué le plus profondément possible jusqu'à la racine afin de pouvoir préparer la surface de manière optimale pour les revêtements de base ultérieurs.

3.4 Colliers auxiliaires

Après les premiers travaux de démoulage dans la zone des échafaudages de pied, il a été déterminé, sur la base de la situation rencontrée, qu'après l'enlèvement des colliers principaux, des colliers auxiliaires devaient être posés pour assurer la position des câbles. Le montage des colliers auxiliaires s'effectue successivement lors du démontage des colliers principaux, de manière à ce que le collier auxiliaire soit d'abord monté avant que le collier principal puisse être démonté. Le démontage et la transformation des colliers auxiliaires s'effectuent de la même manière. Pour le traitement complet des câbles, un collier auxiliaire supplémentaire est à chaque fois prévu, de sorte que les colliers auxiliaires peuvent également être déplacés sans problème (photo 4).

3.5 Travaux de sablage et de revêtement

Pour les travaux de sablage et de revêtement, les conduites d'alimentation (tuyaux de sablage et d'aspiration, câbles de commande) sont fixées en dessous des câbles à l'aide de sangles de serrage à une distance d'environ 50 cm. Pour des raisons de sécurité, seuls des tuyaux et des câbles neufs sont posés. Les travaux de sablage sont effectués de haut en bas. Il en va de même pour les travaux de revêtement. Lors de la descente, les conduites d'alimentation sont successivement démontées.

4 Modifications pendant l'exécution

4.1 Défauts d'injection

Lors du démoulage des goussets de câbles à l'intérieur des échafaudages de pied, on a d'abord constaté quelques points creux isolés à l'intérieur des câbles. Celles-ci étaient de nature à ce que des débris de grenaillage parfois anciens s'échappent des cavités à l'intérieur des câbles par les fentes ouvertes trouvées (image 5).

En raison de ce fait, il a été décidé, pour des raisons de sécurité, avant même le montage de la première plate-forme de 6 mètres, que des colliers auxiliaires étaient indispensables.

En outre, il a été décidé que les cavités trouvées devaient être réinjectées. Pour cette réinjection, des packer spéciaux sont placés avant le scellement comme packer d'injection et d'aération. Pour ce faire, les câbles individuels doivent être écartés avec précaution aux endroits correspondants à l'aide de cales en bois. Ensuite, on procède au masticage. Ensuite, la cavité est injectée à l'aide du matériau d'injection bicomposant Sika Cable Flex 2 conforme au système, à l'aide d'un dispositif approprié (par ex. pompe à injection ou pompe Airless), en suivant le câble dans le sens ascendant, jusqu'à ce que le matériau sorte au niveau du packer suivant. Les packer sont retirés après le durcissement du matériau et les soudures du mastic sont complétées.

Les débris de grenaillage trouvés précédemment ont été éliminés autant que possible par soufflage.

La situation trouvée sur place a amené à se poser la question de la suite des travaux à partir de l'installation de passage de câbles, dans la mesure où les cavités se poursuivaient vers le haut sur le parcours du câble.

Il fallait à tout prix éviter que l'eau ne pénètre à l'intérieur du câble. Cependant, si l'installation de roulement devait continuer à fonctionner après le désenclavement d'une zone (comme prévu à l'origine), les cavités pourraient rester ouvertes pendant une période prolongée et être exposées aux intempéries. Cela nécessiterait une modification conceptuelle du traitement.

4.2 Changement de position des câbles à l'intérieur de ceux-ci

Lors du désencadrement des câbles, il a également été constaté que les câbles n'étaient manifestement plus des rectangles ou des carrés, mais plutôt des structures trapézoïdales. L'avantage pour les faisceaux de câbles était que jusqu'à présent, le côté étroit du trapèze se trouvait généralement en haut. De ce fait, les câbles individuels supérieurs étaient très proches les uns des autres. Pour des raisons techniques de positionnement, ce fait rend difficile l'accès de l'eau à l'intérieur du câble.

5 Adaptation de la conception pour les conditions modifiées

5.1 Prolongement de la scène

En raison de la situation rencontrée (défauts d'injection), y compris dans la partie supérieure des câbles, des adaptations du planning de travail ont été nécessaires en cours d'exécution.

En collaboration avec le maître d'ouvrage, il a été décidé de tout mettre en œuvre pour minimiser l'allongement de la durée des travaux qui se profilait en raison des opérations supplémentaires, et ce également pour ne pas faire dérailler les projets suivants. Cette exigence s'explique par le fait que les ponts sur le Rhin à Cologne constituent une structure sensible en termes de flux de circulation sur le Rhin. Il est donc indispensable de planifier en détail les travaux de réparation à venir sur les ponts rhénans de Cologne, et ce sur plusieurs années.

Dans le cas présent, il a été décidé de limiter les installations de circulation à un maximum de (pression maximale à respecter) afin de minimiser le risque d'infiltration d'eau dans les espaces entre les câbles, tout en garantissant un déroulement raisonnable des travaux (photo 6).

L'allongement des plateformes de travail a entraîné une modification de la technique d'entraînement. Le poids des installations plus grandes a nécessité des tiraks (treuils électriques continus) beaucoup plus grands. Ces moteurs devaient être installés sur le toit de protection. Cela a nécessité des renforcements du toit de protection au niveau des treuils continus montés. Les treuils continus (tiraks) tirent désormais les installations de passage de câbles via des poulies de renvoi installées en tête de pylône. Un conducteur de treuil est stationné en permanence sur le toit de protection. Il est en contact radio permanent avec les collaborateurs travaillant dans les installations de circulation, actionne les moteurs sur instruction depuis les plateformes et les contrôle en permanence.

Les installations d'accès prolongées sont équipées d'une navette, de sorte qu'elles peuvent rester à l'endroit du traitement en cours si des zones de câbles sont ouvertes. Les employés se rendront alors aux plateformes et à la gare avec la navette. Les plates-formes des câbles 3/4 ne sont pas prolongées, car il n'y a qu'un espace vide. Dans ce cas, les entrées d'eau ne posent pas de problème, car l'eau ne peut pas s'infiltrer dans des cavités plus profondes si des défauts apparaissent. Elle peut à nouveau s'échapper et la corde sèche à nouveau.

5.2 Précontrainte

En outre, il a été établi que les cavités trouvées lors du décâblage des goussets de câble devaient être provisoirement mastiquées, puis comprimées, avant que les autres étapes de travail puissent être effectuées. Cette mesure devrait exclure complètement toute pénétration d'eau à l'intérieur du câble.

Toutes les mesures décrites permettent de garantir la qualité des prestations à exécuter et de faire en sorte que la prolongation de la durée des travaux reste dans des limites supportables ou planifiables.

6 Conclusion

En raison du caractère unique du pont Severin en termes de particularités de conception, il n'était pas possible de planifier à l'avance tous les problèmes survenus, même dans les nouvelles conditions issues de l'appel d'offres. Les problèmes rencontrés ont nécessité une planification flexible des mesures à prendre tout au long du chantier.

Actuellement, la date d'achèvement prévue du chantier en cours se situe en 2013.

Auteur de cet article :

Frank Sczyslo, ingénieur diplômé, Hans Tiefenbach GmbH,
Theodor-Heuss-Straße 34, 47167 Duisburg
Josef Teupe, Teupe & Söhne Gerüstbau GmbH