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Les cbles des remontes mcaniques
Caractristiques et pathologies
Prambule
Cette prsentation, sous forme de diapositives Powerpoint, a t rdige
partir douvrages de rfrence (les chiffres entre crochets renvoient lannexe de leurs rfrences bibliographiques) et de rsultats dtudes et de travaux de recherche spcifiques.
Le sens des mots entre guillemets est explicit dans le texte.
Le sens des mots suivis dun * peut tre recherch sur Internet.
Les principales normes de rfrence sont cites dans le texte.
Parmi plusieurs dizaines de pathologies recenses en France sur une priode allant de 1970 2010, seules 18 pathologies sont prsentes ; mais, pour chacune dentre elles, les pathologies similaires sont cites dans le paragraphe intitul Pathologies comparables .
J.Dubuisson - Octobre 2013 2
Table des matires
Premire partie : Caractristiques
Page 7 Les fils
Page 20 Les torons
Page 27 Les cbles clos
Page 30 Les cbles demi-clos
Page 31 Les cbles multi-torons
Page 39 Moment de torsion
Page 43 Allongement et variation de diamtre des cbles multi-torons en service
Page 44 Facteur dlasticit de divers types de cbles
Page 45 Endurance des cbles
Page 51 Corrosion des cbles
J.Dubuisson - Octobre 2013 3
Deuxime partie : Pathologies Cbles porteurs
Cbles demi-clos de tension
Page 56 1. Rayon des sabots de gare trop petit
Page 59 2. Endommagement sur les chanes rouleaux
Page 62 3. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit
Page 66 4. Dfaut de dimensionnement des gorges et de graissage des sabots de gare
Page 72 5. Dfaut de relubrication en service
Page 76 6. Usure externe
Page 79 7. Endommagement par la foudre
Page 81 8. Rparation des fils Z de la couche extrieure
Page 87 9. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit
Page 91 10. Sensibilit des cbles demi-clos et des cbles clos aux rotations extrieures
J.Dubuisson - Octobre 2013 4
Cbles de remorquage des tlskis perche dbrayable
Cbles multi-torons
Cbles porteurs-tracteurs
Cbles tracteurs
Culots de fixation des cbles
Annexe page 122 : Rfrences bibliographiques partielles
Page 93 11. Cisaillement du cble par retournement dattache
Page 96 12. Rduction de la capacit de dformation plastique et de la charge de rupture
Page 99 13. Dfaut de densit de lme
Page 101 14. Endommagement des pissures
Page 105 15. Dvrillage du cble et relchement de ses fils extrieurs
Page 109 16. Rotation impose au cble
Page 114 17. Dfaut de galvanisation
J.Dubuisson - Octobre 2013
Page 117 18. Endommagement des culots
5
Premire Partie : Caractristiques
Dans cette premire partie, les conditions gnrales de fabrication des fils, des torons et des cbles ainsi que leurs principales caractristiques sont successivement abordes. Pour ce dernier point : le comportement en torsion des cbles, lendurance des fils, lendurance des cbles et des pissures, la rsistance la corrosion sont particulirement dvelopps.
J.Dubuisson - Octobre 2013 6
Le trfilage Fils machines Les fils sont fabriqus par trfilage partir de fils machines qui sont issus dacier, produit dans des fours Martin ou des fours lectriques, qui est ensuite lamin chaud. Le diamtre des fils machines varie entre 5 12 mm.
La teneur en carbone de lacier des fils machines varie de 0,70 0,95 % (acier eutectode 0,77 % - diagramme des phases*) avec une teneur rduite en additifs : cuivre ( 0,25 %), phosphore et soufre ( 0,035 %).
Les caractristiques des fils machines sont dfinies dans les normes EN 10016 - 1 et 2.
Ces deux normes prvoient galement le contrle de la dcarburation*, des dfauts de surface, des inclusions doxyde* et de la sgrgation axiale*.
Des questions se posent pour les fils la teneur en carbone suprieure 0,90 % et dont la tenue en fatigue et dont la rsistance la corrosion sous contrainte pourraient tre affectes par la cmentite* concentre aux joints de grains.
Les fils machines, ventuellement zingus, sont livrs en couronnes
denviron 1,2 m de diamtre.
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Le trfilage Processus Pralablement au trfilage, un traitement thermique du fil machine appel patentage est effectu pour que lacier soit principalement form de petits grains de perlite (alternance de lamelles de cmentite - Fe3C et de ferrite - Fer-)*.
Le patentage consiste en un chauffage 1000 C dans un four gaz suivi dun refroidissement rapide 550 C dans un bain de plomb liquide [ 1 , 2 ].
Au cours dune opration complte de trfilage, la rduction de la section du fil rsulte du passage du fil au travers de plusieurs filires successives de diamtre dcroissant.
La section de la filire est gnralement ronde, mais peut tre aussi en forme de H ou en forme de Z pour le trfilage des fils Z ralis depuis environ 20 ans en France (les fils Z peuvent aussi tre trfils aprs un laminage partiel).
Au cours de chaque passage au travers dune filire : la rduction du diamtre du fil est 10 % et lallongement est 20 %
Filire en carbure de tungstne refroidie en continu
au cours du trfilage du fil grande vitesse
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Le trfilage Augmentation de la rsistance mcanique Le trfilage augmente la rsistance la rupture Rm et la limite dendurance par crouissage* et orientation/distorsion des grains de perlite suivant laxe de trfilage.
Globalement, plus la teneur en carbone de lacier des fils est leve et plus leur rsistance la rupture et leur limite dendurance peuvent tre importantes.
La figure ci-dessous [ 2 ] donne un exemple de laugmentation de la rsistance la rupture Rm dun fil machine de 11 mm et de rsistance la rupture de 1300 Mpa, trfil en 10 passes pour obtenir un fil
de diamtre final de 3,69 mm et de rsistance la rupture de 2400 Mpa.
Rm [Mpa]
Afin que les fils retrouvent des capacits de dformation plastique, un traitement de revenu ( 400C) peut aussi tre ralis entre deux phases de trfilage successives.
J.Dubuisson - Octobre 2013 9
Le trfilage Modification de la structure et de la rsistance mcanique
La figure ci-dessous [ 3 ] donne un exemple de lorientation/distorsion des grains de perlite suivant laxe de trfilage dun fil machine, de diamtre initial de 11 mm et de rsistance la rupture de 1300 Mpa, trfil en 10 passes pour obtenir un fil de diamtre final de 4,16 mm et de rsistance la rupture de 2148 Mpa.
Microscopie optique
-------------------- 50 m
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Le trfilage Ductilit des fils La figure ci-dessous [ 2 ] donne un exemple de la variation de lallongement la rupture A (%) dun fil machine de 11 mm et de rsistance la rupture Rm de 1300 Mpa, trfil en 10 passes pour obtenir un fil de diamtre final de 3,69 mm et de rsistance la rupture Rm de 2400 Mpa.
Globalement, lallongement la rupture A (%) des fils trfils diminue quand leur rsistance la rupture augmente. La ductilit des fils, qui dsigne leur capacit se dformer plasti -quement sans se rompre, diminue quand leur rsistance la rupture augmente.
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Le trfilage Exigences normalises des caractristiques mcaniques des fils Elles sont prsentes dans les normes EN 10264 - 2 pour les fils trfils des cbles de tlskis et de tension et la norme EN 10264 - 3 pour les fils trfils des cbles tracteurs, porteurs-tracteurs et porteurs.
Chaque classe de fils couvre une gamme de rsistance la rupture de fils dont le minimum est le chiffre de la classe en Mpa et dont le maximum est fix par une tolrance dfinie dans la norme EN 10264 - 1. Les exigences des normes EN 10264 - 2 et 3, spcifiques de chacune des classes de fils, concernent les valeurs des tolrances dimensionnelles, les minimums de rsistance en pliage et de rsistance en torsion (2 essais dont les caractristiques sont normalises) ainsi que la masse minimale de revtement de zinc.
Les exemples ci-dessous (tirs de la norme EN 10264 - 3) des valeurs du nombre de pliages alterns et du nombre de torsions montrent nouveau que la ductilit des fils trfils diminue quand leur rsistance la rupture augmente et que leur diamtre augmente.
Nombre de pliages alterns
Nombre de torsions
Classe fils 1770 Mpa Classe fils 1960 Mpa Classe fils 2160 Mpa
Fil diamtre 2 mm 16 15 13
Fil diamtre 2,5 mm 12 11 9
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Classe fils 1770 Mpa Classe fils 1960 Mpa Classe fils 2160 Mpa
Fil diamtre 2 mm 28 23 21
Fil diamtre 2,5 mm 25 21 20
Le trfilage Essai de rupture dun fil clair de diamtre 2,01 mm
Comportement ductile
Limite lastique Rp 0,2 %
dallongement
Rupture Rm du fil
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Le trfilage Contraintes rsiduelles et modification de la structure
La fabrication des fils (coule, laminage, trfilage) peut induire des dfauts dhomognit de leur microstructure mtallurgique pouvant tre lorigine des facis particuliers de rupture tage (fissuration transversale puis longitudinale cf.
exemple de rupture tage en page 90).
Profondeur en m sous la surface extrieure dun fil Z
Ce graphique montre les valeurs en Mpa des contraintes rsiduelles* mesures dans laxe dun fil Z trfil, diffrentes profondeurs de sa surface extrieure. A la surface dun fil Z trfil, la contrainte rsiduelle de compression de 300 Mpa tend fermer les fissures de fatigue en dbut dinitiation.
[Mpa]
J.Dubuisson - Octobre 2013
Exemple de la section dun fil Z trfil
Dfaut dhomognit de la microstructure mtallurgique
14
Le trfilage - Fils galvaniss Afin davoir des caractristiques mcaniques identiques celles des fils clairs trfils, le fil est galvanis (par trempage dans un bain de zinc 450 C) avant les oprations de trfilage finales.
Les normes EN 10264 - 1 3 prsentent aussi les exigences pour la galvanisation qui peuvent tre par exemple : - Le zinc utilis pour le revtement des fils doit avoir une puret de 99,9 %. - Le zincage de classe B est requis pour la fabrication des fils des cbles des remontes mcaniques. - La masse finale de zinc de classe B doit tre, par exemple pour un fil de diamtre 2 mm, de 115 g/m. - Le contrle du revtement de zinc doit tre ralis conformment aux normes EN 10244 - 1 et 2. A noter que ce contrle est dlicat interprter et peu souvent ralis.
La fabrication des fils galvaniss de fort diamtre et aux caractristiques mcaniques suffisantes tant dlicate : la composition des torons a chang pour une composition avec un plus grand nombre de fils de plus petit diamtre. Par exemple, la composition en fils clairs 40,5 - 6*17S - U (fils extrieurs de 3,53 mm) est devenue une composition en fils galvaniss 40,5 - 6*26WS - B (fils extrieurs de 2,60 mm).
La demande de cbles fils galvaniss sest seulement gnralise en France depuis lanne 2000. J.Dubuisson - Octobre 2013 15
Endurance des fils Essai en flexion rotative
Temps 0
- rot
Machine de lIFT de Stuttgart* Rotation du fil de 50 tours / seconde.
Chacune des fibres extrieures du fil est soumise une contrainte longitudinale alterne variant entre + rot et - rot qui est une fonction de la courbure du fil.
J.Dubuisson - Octobre 2013 16
Endurance des fils Courbes de Whler Exemple de rsultats dessais en flexion rotative [ 1 - Paragraphe 1.1 ].
La limite dendurance pour 50 % dprouvettes rompues est = 670 Mpa.
J.Dubuisson - Octobre 2013
= 670 Mpa
17
Endurance des fils Domaine des dures de vie finie
Lexemple de lquation de rgression suivant permet le calcul de la dure de vie finie dun fil soumis un test de flexion rotative [ 1 - Paragraphe 1.1 ] :
lg = 13,74 3,243 0,3 lg 0,74 0
1770
Exemples de calcul de linfluence des 3 paramtres de lquation sur la valeur du nombre de cycles dans le domaine des dures de vue finie :
Flexion rotative rot : Pour rot = 1000 Mpa : = 10 416 cycles Pour rot = 800 Mpa : = 21 476 cycles
Diamtre du fil : Pour = 0,95 mm : = 10 416 cycles Pour = 1,90 mm : = 8 460 cycles
Classe du fil 0 : Pour 0 = 1770 MPa : = 10 416 cycles Pour 0 = 1960 MPa : = 9 659 cycles Pour 0 = 2160 Mpa : = 8 989 cycles
J.Dubuisson - Octobre 2013 18
Endurance des fils Domaine des dures de vie infinie Lexemple de lquation de rgression suivant permet le calcul de la limite dendurance dun fil soumis un essai de flexion rotative [ 1 - Paragraphe 1.1 ] en fonction de la rsistance la rupture du fil :
= 0,334 + 0,173
Le graphique ci-dessous montre la diminution relative de la limite dendurance en flexion rotative quand la classe du fil augmente [ 1 - Paragraphe 1.1 ].
J.Dubuisson - Octobre 2013 19
Le toronnage - Processus Lopration de toronnage consiste enrouler diffrentes couches de fils en hlice circulaire autour dun fil central.
Lhlice circulaire des fils dune couche est caractrise par son rayon, son pas de toronnage et son angle de toronnage .
Les toronneuses sont quipes de diffrents dispositifs annexes :
Des dispositifs de prformation des fils des diffrentes couches et des dispositifs de post-formation du toron qui permettent de fabriquer des torons dont les jeux radiaux sont rduits et dont le comportement mcanique tend rester stable en service.
Des dispositifs dapport de lubrifiant lintrieur du toron pour sopposer la corrosion et pour rduire les frottements des fils [ 5, 12 ].
Dispositifs de prformation des fils
Dispositif de post-formation
du toron
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Le toronnage Pas et angle de toronnage
Pas de toronnage
Angle de toronnage
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Les torons Caractristiques du toron standard
Angles de toronnage des diffrentes couches de fils identiques.
Longueurs du pas de toronnage des diffrentes couches de fils variables.
Les fils des diffrentes couches sont en contact ponctuel; ce qui gnre de lindentation prjudiciable leur dure de vie.
Contact ponctuel [ 4 ]
J.Dubuisson - Octobre 2013 22
Les torons Caractristiques du toron parallle Angles de toronnage des diffrentes couches de fils variables.
Longueurs du pas de toronnage des diffrentes couches de fils identiques.
Les fils des diffrentes couches sont en contact linique; ce qui amliore leur dure de vie.
Section mtallique augmente.
Toronnage en une seule opration.
Contact linique
[ 4 ]
J.Dubuisson - Octobre 2013 23
Les torons Compositions des torons parallles
Composition Seale - S Toron deux couches de fils de 17 et 19 fils : 17 S et 19 S Le nombre de fils de chaque couche est identique; le diamtre
des fils de la couche extrieure est le plus gros. Ce type de toron, dont les fils extrieurs sont gros, rsiste bien
lusure.
Composition Filler - Warrington - FW Toron trois couches de 21, 25 et 29 fils : 21 FW, 25 FW et 29 FW Dans la premire couche, les fils sont de gros diamtre. Dans la deuxime couche, de fins fils appels filler s insrent
dans les gorges formes par les fils de la premire couche. Ce type de toron, de par la nervosit des fillers, est plus difficile
travailler (culots, pissures) et il a un comportement plus instable.
Composition Warrington - Seale - WS Toron trois couches de 26, 31, et 41 fils : 26 WS, 31 WS et 41 WS Combinaison des deux types de construction prcdents. Ce type de toron, dont les fils des diffrentes couches sont fins,
est trs flexible. Son usage sest gnralis en France depuis lanne 2000.
J.Dubuisson - Octobre 2013 24
Les torons Le compactage Il est ralis par trfilage ou par laminage. Ses avantages sont les suivants :
Augmentation denviron 10 % de la rsistance la rupture du cble ( diamtre nominal quivalent).
Marche du cble plus silencieuse (surface de contact plus rgulire).
Augmentation probable de la dure de vie du cble. Les rsultats dessais en laboratoire publis sont encore peu nombreux. Des tests sur des tlphriques sont en cours. En France, 13 cbles torons surtrfils ont t mis en service en 2000 ; alors que seulement 4 cbles torons surtrfils ont t mis en service entre 2001 et 2005.
.
Meilleur remplissage mtallique du toron
Les lignes de contact deviennent des surfaces de contact (rduction usure)
Les fils extrieurs sont plats (marche plus silencieuse)
J.Dubuisson - Octobre 2013
[ 6 ]
25
Les torons Compactage par laminage
Cble torons compacts par laminage - Test de fabrication Ancienne cblerie TYCSA
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Les cbles clos Les cbles clos, dfinis dans la norme EN 12385 - 9, sont composs dun noyau central fils parallles (toron de type FW dans lexemple ci-dessous) sur lequel se superposent plusieurs couches de fils ronds en hlice et de couches de fils Z en hlice croises entre elles.
Ils sont cbls en autant de passes quil y a de couches croises entre elles.
Les fils Z sont pr-prforms ou non pralablement leur cblage. La prformation des fils stabilise le cble en torsion.
Les fils sont gnralement clairs. Une enduction abondante de graisse est ralise lors des diffrentes oprations de cblage afin dviter la corrosion interne.
2 couches de fils Z croises
Noyau central 25 fils
parallles FW
1 couche de fils ronds croise
J.Dubuisson - Octobre 2013
[ 6 ]
27
Les cbles clos Souplesse et moment de torsion interne
Une faible hauteur des fils Z (comprise entre 2,5 et 5 mm) permet damliorer la souplesse du cble et sa dure de vie en flexion alterne.
Le croisement des couches, entre elles, rduit le moment de torsion interne du cble sous tension (cf. pages 39).
J.Dubuisson - Octobre 2013 28
Les cbles clos Essai de rupture
Cble clos porteur - Tlphrique de Vaujany - Diamtre 68 mm - Eprouvette de 3020 mm
Rupture sous un effort Rm de 5320 kN
Dplacement des ttes de la machine de traction en mm
Comportement ductile
J.Dubuisson - Octobre 2013
kN
Tension maxi dutilisation Rm/3,15 =
1688 kN
29
Les cbles demi-clos La prsence dune ou plusieurs couches de fils H et de fils ronds intercals confre ces cbles une relative souplesse en flexion. A rapport denroulement quivalent, leur dure de vie est plus faible [ 19 ] que celle des cbles clos (surface de contact des fils H et des fils ronds plus rduite que celle des fils Z entre eux). Dans les systmes de tension, ces cbles sont aujourdhui presque tous remplacs par des cbles multi-torons sur me mtallique.
Deuxime couche : Fils H et fils ronds
intercals
J.Dubuisson - Octobre 2013 30
Les cbles multi-torons Importance de lme
Lme, composant central des cbles multi-torons, est un support pour lappui des torons.
Ses caractristiques sont essentielles pour les performances des cbles multi-torons recherches aujourdhui : Rondeur du cble et stabilit de son diamtre au cours du temps. Usure des fils rduite par labsence de contact des torons entre eux
au cours de la vie du cble. Allongement rduit du cble en service. Souplesse en flexion du cble. Amortissement des vibrations. Rsistance la pression locale des pinces. Rsistance la corrosion.
J.Dubuisson - Octobre 2013 31
Les cbles multi-torons Les mes synthtiques Elles sont fabriques :
partir de fibrilles, en matriau polymre (polypropylne ou polyamide dont la dure de vie est plus importante), assembles sous forme de yarns* et de diffrents torons. Elles ont pour avantage de pouvoir stocker une bonne quantit de lubrifiant.
ou bien composes dune gaine extrieure dure et lisse extrude autour de fibrilles et de yarns en matriau polymre.
partir dun lment unique de polymre solide de forme ronde ou de forme rainure pour recevoir les torons.
Fibrille enduite de lubrifiant
J.Dubuisson - Octobre 2013 32
Cbles multi-torons Les mes synthtiques me textile synthtique Dsignation SFC (cf. EN 12385 - 2) Fibrilles assembles sous forme de yarns et de torons.
me de polymre solide Dsignation SPC (cf. EN 12385 - 2) Gaine extrieure dure et lisse extrude autour de fibrilles et de yarns.
me de polymre solide Dsignation SPC (cf. EN 12385 - 2)
Elment unique de forme ronde ou de forme rainure qui peut tre thermoform ( 90 C) lors du cblage.
J.Dubuisson - Octobre 2013 33
Les cbles multi-torons Les mes mtalliques (2 exemples)
Type de cble
Description de lme
Section du cble Avantages de ce type de
cble
8 31 WS - IWRC [ 1 ]
Cble central indpendant
en acier. Dsignation :
IWRC
Bonne flexibilit. Relativement anti-giratoire
(cf. page 39). Haute rsistance la
rupture. Endurance moyenne en
flexion alterne.
8 K31 WS - ESWRC
[ 1 ]
Cble central indpendant
en acier revtu de polymre. Dsignation :
ESWRC
Haute flexibilit. Relativement anti-giratoire
(cf. page 39). Haute rsistance la
rupture. Bonne endurance en flexion
alterne (valeur indicative du nombre de cycles double de celle dun cble avec me IWRC).
J.Dubuisson - Octobre 2013 34
Les cbles multi-torons Angle et pas de cblage Lopration de cblage consiste enrouler gnralement une couche de torons en hlice circulaire autour de lme .
Lhlice circulaire des torons est caractrise par son rayon, son pas de cblage et son angle de cblage .
Les cbleuses sont quipes de diffrents dispositifs annexes :
- Des dispositifs de prformation des torons et des dispositifs de post-formation du cble qui permettent de fabriquer un cble dont le comportement mcanique tend rester stable en service.
- Des dispositifs dapport de lubrifiant lintrieur du cble pour sopposer la corrosion et pour rduire les frottements des torons [ 5, 12].
Angle de cblage
Toron
J.Dubuisson - Octobre 2013 35
Les cbles multi-torons Cbles Lang et Cbles croiss
Les cbles Lang (cf. EN 12385 - 2) : Langle de cblage est de mme signe
que le signe de langle de toronnage. Ils peuvent tre hlice droite zZ
ou hlice gauche sS . Ils sont plus souples que les cbles
croiss. Ils ont une endurance plus grande que
celle des cbles croiss et ils sont les seuls tre utiliss en France comme cbles tracteurs ou porteurs-tracteurs.
Les cbles croiss (cf. EN 12385 - 2) : Langle de cblage est de signe contraire
au signe de langle de toronnage. Ils peuvent tre hlice droite sZ
ou hlice gauche zS . Ils sont moins giratoires que les cbles
Lang. Ils sont quelquefois utiliss comme
cbles de tension.
Hlice droite zZ
Hlice gauche zS
J.Dubuisson - Octobre 2013 36
Cbles multi-torons Dsignation (cf. EN 12385-2)
Cbles porteurs - tracteurs
Dfinis dans NF EN 12385 - 8
Exemple : 46 6*36 WS - SPC - 1960 - U - zZ
Lang droite
Fils clairs me en polymre solide
Diamtre du cble
Cbles de tension et de remorquage
Dfinis dans NF EN 12385 - 4
Exemple : 20 6*17 S - SFC - 2160 - U - zZ Nombre de torons
Nombre de fils dans le toron Seale me en textile synthtique
Cbles porteurs Dfinis dans NF EN 12385 - 9
Exemple : 48 - FLAR - 1770 - B - Z Cble porteur Toronnage droite
Classe du cble Fils galvaniss
J.Dubuisson - Octobre 2013 37
Les cbles multi-torons Essai de rupture
Cble Lang : 40 - 6*K17 S - SPC. Eprouvette de longueur 2570 mm. Allongement la rupture : 5,25 %. Module lastique retenu** : 100 000 Mpa. ** Calcul entre 10 % et 50 % de Rm aprs 10 cycles de chargement/dchargement.
1174 kN
135 mm
Rupture sous un effort Rm de 1174 kN
Rm/4
Rm/10
Comportement ductile
500
50
J.Dubuisson - Octobre 2013
Allongement de lprouvette
Effort de traction
38
Moment de torsion Caractristique intrinsque
=
= + = +
+
Un cble de structure hlicodale, tendu sous une tension , gnre un moment de torsion interne Ms
(dont le signe dpend du signe de langle de lhlice).
La rotation dune extrmit du cble dun angle gnre un moment de torsion supplmentaire .
Formule de Feyer [ 1 Paragraphe 2.4 ] = 1 + 2
2 + 3 4
Avec :
: le vrillage ou le dvrillage impos au cble 1, 2, 3 . = 76 000 .
d
+
Elment de cble de longueur L
Rotation dune extrmit du cble
dun angle ( avec =
)
J.Dubuisson - Octobre 2013 39
Moment de torsion Diffrents types de cbles sous tension Cbles Lang droite Plutt giratoires 40 - 6*19 S - SFC - zZ
S = 24 000 daN
c1 = 0,132
Ms = c1dS = 0,1320,04024000
Ms = 126 mdaN
Cbles Croiss droite Moins giratoires que les cbles Lang droite 40 - 6*7 - SFC - sZ
S = 24 000 daN
c1 = 0,100
Ms = c1dS = 0,1000,04024000
Ms = 96 mdaN
Cbles clos Plutt anti-giratoires 40 - FLAR - Z
S = 24 000 daN
c1 = 0,05
Ms = c1dS = 0,050,04024000
Ms = 48 mdaN
Le moment de cblage sajoute
au moment de toronnage
Le moment de cblage
soppose au moment de
toronnage
Les moments des diffrentes couches sopposent entre eux
J.Dubuisson - Octobre 2013 40
Moment de torsion Cble Lang sous tension et torsion variables La figure ci-dessous illustre la rponse exprimentale dun cble Lang droite en fonction de la tension et pour diffrentes valeurs du vrillage ou du dvrillage du cble. Les vrillages ou les dvrillages imposs au cble sont exprims en tours pour 4 mtres de cble.
Dsignation du cble : 40,5 - 6*17 S - SPC - 1960 - U - zZ
Comportement linaire
Comportement non linaire
J.Dubuisson - Octobre 2013 41
Moment de torsion Contrainte des fils dun cble Lang sous tension et torsion variables
La figure ci-dessous montre un exemple de la variation de la contrainte thorique longitudinale dun fil extrieur (calcule au centre de sa section) dun toron dun cble Lang droite en fonction du vrillage ou du dvrillage du cble tendu 24 000 daN [ 15 ] .
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
-900 -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300Co
ntr
ain
te t
h
ori
qu
e l
on
gitu
din
ale
du
n
fil e
xt
rie
ur
du
cb
le e
n M
pa
Vrillage et dvrillage du cble en degrs pour 4 mtres de cble
Dsignation du cble : 40,5 - 6*17 S - SPC - 1960 - U - zZ
La contrainte nominale de traction du cble (en absence de vrillage ou de dvrillage)
est de 372 Mpa = 240 000 N/644 mm
Vrillage + 1 tour/4m
Dvrillage - 2 tours/4 m
J.Dubuisson - Octobre 2013
Dune manire plus gnrale pour un cble Lang droite , un dvrillage tend dtendre les fils extrieurs et tendre les fils intrieurs des torons. Alors que le vrillage aura un effet inverse.
42
Allongement et variation de diamtre des cbles multi-torons en service
Nbre de cycles
E : Valeur indicative de la variation de lallongement du cble en service. D : Valeur indicative de la variation du diamtre du cble en service.
4 106
J.Dubuisson - Octobre 2013
[ 7 ]
43
Facteurs dlasticit de divers types de cbles
J.Dubuisson - Octobre 2013
Les valeurs usuelles des facteurs dlasticit de diffrents types de cbles sont les suivantes. Cbles torons avec me textile : 70 - 100 kN/mm. Cbles torons avec me mtallique : 100 - 125 kN/mm. Cbles clos : 145 - 170 kN/mm.
Limportance du domaine de variation des valeurs usuelles des facteurs dlasticit est associe aux diffrences de rigidit des mes et aux valeurs des jeux entre les fils qui dpendent des processus de fabrication. Lventuelle torsion du cble, notamment des cbles multi-torons, a aussi une influence significative sur la valeur de son facteur dlasticit.
44
Endurance des cbles Essai de flexion alterne
La poulie motrice impose une zone du cble, de diamtre d et soumise une contrainte de traction donne, une gomtrie alternativement rectiligne puis flchie sur la poulie de test de diamtre D (soit 1 cycle au cours du mouvement alternatif). La frquence de la flexion alterne est constante durant lessai. Lessai est stopp rgulirement pour permettre lexamen de la zone du cble teste.
Poulie motrice mouvement alternatif
Cble de diamtre d
Poulie de test de
diamtre D
Tension boucle cble
J.Dubuisson - Octobre 2013 45
Endurance des cbles Courbes de Whler Exemple de rsultats dessais en flexion alterne [ 1 - Paragraphe 3.2 ] : Cble de composition : 16 - 8 19 - sZ. Les diffrents rapports denroulement D/d sur les poulies de test sont : 10, 25, 63. La contrainte de traction du cble en N/mm est dfinie comme gale S/Am avec S
leffort de traction du cble et Am la section mtallique du cble. Pour ces essais, le nombre de cycles de flexion N retenu est celui pour lequel au moins
un toron ou le cble se rompt. Contrairement aux rsultats dessais sur fils, il faut souligner labsence de limite
dendurance.
J.Dubuisson - Octobre 2013 46
Endurance des cbles Calcul de la dure de vie Lexemple de lquation de rgression suivant, issue de nombreux rsultats dessais, permet le calcul de la dure de vie dun cble soumis essai de flexion alterne[ 1 - Paragraphe 3.2 ] :
lg = 0 + 1
+2
+ 4
: issus des rsultats de nombreux essais et prsents dans des tables [ 1 - Paragraphe 3.4 ].
Les courbes N10 correspondent aux cas o moins de 10 % des prouvettes sont rompues avec une certitude de 95 %.
J.Dubuisson - Octobre 2013 47
Endurance des cbles Influence de la classe des cbles Le graphique ci-dessous montre la variation relative du nombre de cycles la rupture des cbles / 1770 en fonction de laugmentation relative de la classe des cbles 0/1770 [ 1 - Paragraphe 3.2 ].
La droite thorique, figurant en bleu, rend compte dune augmentation du nombre de cycles la rupture des cbles / 1770 proportionnelle laugmentation relative de la classe des cbles 0/1770.
La droite de rgression des rsultats dessais, figurant en rouge, montre que laugmentation du nombre de cycles la rupture des cbles / 1770 nest pas proportionnelle laugmentation relative de la classe des cbles 0/1770.
J.Dubuisson - Octobre 2013 48
Endurance des cbles Commentaires gnraux
Lutilisation des rsultats des essais de fatigue des cbles nest pas bien rpandue dans lindustrie des remontes mcaniques. Cela, pour les cbles porteurs-tracteurs, principalement parce que les compositions utilises et lutilisation de poulies revtues de grand diamtre et en nombre restreint nont pas fait apparatre une problmatique de fatigue en flexion au cours dune dure de vie considre comme satisfaisante. Le dveloppement actuel de puissants tlphriques, au nombre de poulies important, pourrait actualiser cette problmatique. Sur ces nouveaux tlphriques : La vitesse du cble et le nombre de tours de la boucle de cble par heure
peuvent tre multiplis au moins par 2. Le nombre de flexions en poulie par tour de la boucle de cble peut passer de
2 16 [ 8 ] .
J.Dubuisson - Octobre 2013 49
Endurance des cbles Commentaires gnraux
Pour ce qui concerne les pissures, notre exprience collective depuis 1990 montre quau dveloppement de techniques dpissurage de plus en plus soignes, il correspond une dure de vie de plus en plus leve :
Des valeurs de 250 000 passages en poulie taient rapportes par les spcialistes en 1990. Des valeurs de 500 000 passages taient atteintes au cours de tests en 1995. Des valeurs variant entre 800 000 1 000 000 passages en poulie sont rapportes par les
spcialistes aujourdhui. Pour ce qui concerne les cbles de tension clos et les cbles de tension multi-torons, pour lesquels les rsultats dessais de fatigue et les techniques associes de dcompte des endommagements seraient directement utilisables [ 1, 8, 17, 19], le choix pragmatique a t fait du remplacement systmatique chance rapproche.
Enfin pour ce qui concerne les cbles clos porteurs des tlphriques 2S et 3S rcemment mis en service et pour faire suite lapparition rapide de nombreuses ruptures de fils : lanalyse des pathologies a montr quune limitation de la force dappui des galets 15 kN (prenant en compte la tension du cble tracteur) est suffisante pour viter les endommagements en fatigue; alors quune force dappui des galets de 26 kN conduit une rapide dtrioration du cble [ 20 ].
J.Dubuisson - Octobre 2013 50
Corrosion des cbles Bien que les fils sont fabriqus partir daciers au carbone sans lment daddition, les cbles des remontes mcaniques, utiliss dans un environnement relativement favorable, dveloppent gnralement quune simple corrosion de surface.
Des cas de corrosion de surface plus svres, qui existent cependant, posent le problme de la surveillance, du reconditionnement ventuel [ 9 ] ou de la dpose pour laquelle certains critres sont, par exemple, dfinis dans la norme ISO 4309.
Cest le cas, en particulier, des cbles porteurs sur les tommes dancrage (non abrites de la neige ou de la pluie) qui doivent rgulirement tre remplacs (tlphriques de Sancy, tlphrique de Super Bisssorte, tlphriques des Ruillans, tlphrique de la Croix de Chamrousse )
Par ailleurs, des cas de fretting-corrosion et diffrents cas rcents de corrosion sous contrainte doivent de plus tre rapports.
J.Dubuisson - Octobre 2013 51
Corrosion des cbles Tommes dancrage
Conclusion partielle de lexpertise ralise sur les cbles du tlphrique de la Grande Motte : La zone corrode (cratres et corrosion par plaques suivant lorientation de la structure) correspondrait la surface du cble auparavant en appui contre le bois de la tomme dancrage. Un processus daration diffrentielle et de corrosion sous dpts serait lorigine de cette corrosion localise. Ce que rendrait compte la profondeur des cratres (de lordre de 0,5 mm). Il faut de plus souligner le fait que la corrosion en cette partie du cble ne prsente plus aucune activit (absence doxydes dans les cratres).
Tlphrique de la Grande Motte - Cbles porteurs gauche dplacs aprs un priode denroulement sur la tomme dancrage - Gare G2 - 2007
Plaques
Cratres
J.Dubuisson - Octobre 2013 52
Corrosion des cbles Fretting-corrosion Le fretting-corrosion ou fretting-fatigue , affectant quelquefois les cbles de remontes mcaniques, induit des dommages au niveau des contacts des fils en mouvement relatif les uns par rapport aux autres.
Les particules mtalliques (dtaches par lusure de frottement) soxydent (couleur rouge) en se chargeant gnralement de la graisse prsente initialement dans le contact qui ainsi sassche, puis participent ensuite plus activement labrasion du contact.
Il a t mis en vidence [ 10 ] l'existence de microfissures dans les zones de contact atteintes par ce phnomne.
Usure marque des fils
Tlphrique de la Bastille - Rupture du cble de tension - 2006
Oxydes rouges
J.Dubuisson - Octobre 2013 53
Corrosion des cbles Corrosion sous contrainte
Le phnomne de corrosion sous contrainte est d une combinaison dune sollicitation mcanique et de leffet dun milieu agressif ; chacun des phnomnes tant sparment inoffensif [ 11 ]. Ce sont videmment les contraintes de traction, au-del dun seuil prenant aussi en compte les contraintes rsiduelles, qui sont nfastes (cf. page 14). La naissance de lendommagement est superficielle, puisque cest la surface qui est soumise leffet du milieu agressif. Les fissures qui y prennent naissance se propagent ensuite lintrieur.
La vitesse de propagation des fissures est propor tionnelle la limite lastique 0,2 0,2 % du matriau
Les fissures ramifies sont caractristiques de la
corrosion sous contrainte
J.Dubuisson - Octobre 2013
Tlphrique Vanoise Express - Rupture de fils Z des cbles en appui sur les sabots de gare - 2008
54
Deuxime partie : Pathologies
J.Dubuisson - Octobre 2013 55
Cbles porteurs
1. Rayon des sabots de gare trop petit
Tlphrique TAM 2 G3 Voie de gauche Chamonix
Cble : 52 - FLAR - 1770 - U - Z. Mis en service : 1974 et rutilis en 1990 aprs un contrle
magntographique pleine bobine.
Circonstances de lincident : En dcembre 2000, dcouverte de 5 fils Z extrieurs rompus et arrt
dexploitation. Les contrles visuels plus pousss mettent en vidence 10 fils Z extrieurs
rompus. Les contrles magntographiques du cble lemplacement des sabots
navaient pas t raliss depuis 1990.
Pathologies comparables : Tlphrique TAM2 - G4 - Voie de gauche - Mis en service en 1974 - Rutilis en 1990 : 60
ruptures de fils. Tlphrique TAM2 - G3 - Voie de droite - Mis en service en 1987 : 14 ruptures de fils. Tlphrique TAM2 - G4 - Voie de droite - Mis en service en 1987 : 15 ruptures de fils.
56 J.Dubuisson Octobre 2013
1. Rayon des sabots de gare trop petit Tlphrique TAM 2 G3 Voie de gauche Chamonix
* Rglement des tlphriques du 17 mai 1989 : - Article 4.42231 : Que soit exclu, en service normal, tout dplacement longitudinal du cble sur les sabots de renvoi de la station d'ancrage, on doit avoir
alors :
65.
- Article 4.422332 : Pour une dviation de cble porteur sur un appui mobile tel que poulie, secteur, chane d'appui, on doit avoir :
140
1000.
- Article 4.42232 : Ou que soit prvu, en service normal, de lgers dplacements longitudinaux du cble sur les sabots d'entre dans les stations, on doit
avoir alors :
500 et
7500.
* Norme EN 12927 2 : Dans le cas de lenroulement dun cble porteur sur un sabot, la norme EN 12927 2 exige un rapport D/d 500.
Galets du chariot sur le porteur cabine quai
Sabot de gare G3 de diamtre = 3800
Cble porteur de diamtre = 52 et de fils Z extrieurs de
hauteur = 4 3800
52= 73*
3800
4= 950
Sabot rayon 1,90 m
Dflexion cble porteur cabine en ligne 10 Dflexion cble porteur cabine quai 1,5
1,5
J.Dubuisson - Octobre 2013
10
57
1. Rayon des sabots de gare trop petit Tlphrique TAM 2 G3 Voie de gauche Chamonix
Dommages du cble dcouverts lors de son ouverture aprs dpose : - 10 fils Z rompus en premire
couche. - 16 fils Z rompus en deuxime
couche. - 1 fil rond rompu en quatrime
couche. - 1 fil rond rompu en cinquime
couche.
Les fils Z de la deuxime couche ont t profondment uss et indents au contact de la premire couche.
J.Dubuisson - Octobre 2013 58
Cbles porteurs
2. Endommagement sur les chanes rouleaux
Tlphrique de Serre Chevallier 1 Saint Chaffrey
Cble : 46 - FLAR - 1960 - U - Z. Mis en service : 6 novembre 1984 (sans aucun dplacement avant lincident).
Circonstances de lincident : Le 24 novembre 2004, lors dun contrle magntographique du cble porteur droit :
dcouverte de 7 9 ruptures de fils ronds 3 m du culot de fixation au contrepoids. Lors du contrle gammagraphique ralis le 30 novembre : 210 fils ronds seraient rompus sur une longueur de 0,23 m. Dplacement du cble.
Le 2 dcembre 2004, lors dun contrle magntographique du cble porteur gauche : dcouverte de 21 25 ruptures de fils ronds, dont 10 14 fils rompus sur une longueur de 0,8 m 3 m du culot de fixation au contrepoids. Dplacement du cble.
Pathologies comparables : Tlphrique des Prodains - Avoriaz - 1998 2011. Tlphrique du Plomb du Cantal - Le Lioran - 2001. Tlphrique du Pic Lumire - Saint Lary - 2002.
59 J.Dubuisson Octobre 2013
2. Endommagement sur les chanes rouleaux Tlphrique de Serre Chevallier 1 Saint Chaffrey
Tlphrique de Serre Chevallier 1 - Contrle magnto-graphique - Chane rouleaux - Cble porteur gauche - 2004.
Tlphrique de Serre Chevallier 1 - Contrle magntographique - Chane rouleaux - 2004.
Rsultats du contrle magntographique Dfaut 1 : 10 14 fils ronds rompus Dfaut 2 : 4 fils ronds rompus Dfaut 3 : 6 fils ronds rompus
Article 4.422332 du rglement des tlphriques du 17 mai 1989 Rapport D/d : 6500/46 = 141,3 > 140* Rapport D/ : 6500/4 = 1625 > 1000
* Norme EN 12927 2 : Dans le cas de lenroulement dun cble porteur sur une chane rouleaux, la norme EN 12927 2 exige un rapport D/d 300.
J.Dubuisson - Octobre 2013
Diamtre de la chane rouleaux : 6,5 m
60
2. Endommagement sur les chanes rouleaux Tlphrique de Serre Chevallier 1 Saint Chaffrey
Tlphrique de Serre Chevallier 1 - Cble porteur gauche - 2004 66 ruptures de fils de labscisse 2.70 3.30 m dcouverts lors de
louverture du cble.
Tlphrique de Serre Chevallier 1 - Cble porteur droit - 2004 24 ruptures de fils de labscisse 2.85 3.15 m dcouverts lors de
louverture du cble.
Malgr limportant graissage rsiduel, ruptures de fatigue des fils ronds inities sous les contacts inter-couches [ 10, 13, 17 ]
J.Dubuisson - Octobre 2013 61
Cbles porteurs
3. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit
Tlphrique des Ruillans 2 La Grave
Cble : 44 - FLAR - 1770 - U - Z. Mis en service : 19 dcembre 1978.
Circonstances de lincident : En 1986, loccasion dun contrle magntographique puis dun contrle gammagraphique des
deux cbles porteurs du tlphrique de Ruillans 1 (configuration identique celle de Ruillans 2) sur la partie dvie des poulies de tension : dcouverte de 35 ruptures de fils ronds sur le cble gauche et 15 ruptures de fils ronds sur le cble droit. Les 2 cbles furent dplacs.
En 1992, le contrle magntographique pleine bobine des deux cbles porteurs du tlphrique de Ruillans 2 sur la partie dvie des poulies de tension, ne dcle aucune anomalie sauf une lgre dformation du cble droit sur 1,5 m.
En 1996, lors dun contrle visuel des deux cbles porteurs du tlphrique de Ruillans 2 sur la partie dvie des poulies de tension : dcouverte dune importante dformation du cble porteur gauche ( nominal de 44 mm rduit 36 mm sur une longueur de 0,6 m). Louverture du cble a rvl que tous les fils du noyau taient rompus.
En 1997, mise en place de cbles de tension scuriss.
Pathologies comparables : Tlphrique de Ruillans 1 - La Grave - 1986.
62 J.Dubuisson Octobre 2013
3. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit Tlphrique des Ruillans 2 La Grave
Conformit au rglement des tlphriques de 1969 : Article 4.322332 relatif aux autres poulies
=
= , > *
=
= >
Conformit au rglement des tlphriques du 17 mai 1989 : Article 4.422332 relatif aux cbles porteurs sur poulie
=
= , > *
=
= ~ >
Cble porteur de diamtre = 44 et de
hauteur des fils Z extrieurs = 4
Poulie diamtre
laxe du cble
= 3550
Contrepoids en gare aval
Exigences du rglement des tlphriques de 1969 non vrifies en 1978. A noter que larticle 4.322331 relatif aux cbles de tension tait vrifi
(
> 60
> 900 )
Exigences des rglements des tlphriques de 1969 et du 17 mai
1989 non vrifies en 1996.
* Norme EN 12927 - 2 : Dans le cas de lenroulement dun cble porteur en mouvement au cours de lexploitation, la norme EN 12927 2
exige un rapport
300.
J.Dubuisson - Octobre 2013 63
3. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit Tlphrique des Ruillans 2 La Grave
Les fils Z des deux premires couches, de hauteur 4 mm et de rsistance la rupture moyenne de 1765 MPa, sont indents mais sont non rompus.
Les fils ronds du noyau des 4 couches sous-jacentes, de diamtre 3,22 mm et de rsistance la rupture moyenne de 2120 Mpa, sont pratiquement tous rompus.
J.Dubuisson - Octobre 2013 64
3. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit Tlphrique des Ruillans 2 La Grave
Les ruptures des fils ronds ont t inities par des fissures de fatigue sous les contacts inter-couches [ 10 ].
J.Dubuisson - Octobre 2013 65
Cbles porteurs
4. Dfaut de dimensionnement des gorges et de graissage des sabots de gare
Tlphrique de Vanoise Express Peisey Nancroix
Cble : 75 - FLAR - 1770 - U - Z. Mis en service : 24 juin 2003.
Circonstances de lincident : Deux fils Z extrieurs dcouverts casss le 22 novembre 2007 sur le cble
extrieur de la voie 1 la suite doprations de maintenance en gare G1 ( Peisey Nancroix).
Aprs le soulvement partiel du cble sur le sabot de gare, les contrles magntographiques des 3/4 dcembre 2007 mettent en vidence 9 fils Z casss.
Aprs le soulvement complet du cble sur le sabot de gare, 23 fils Z casss de la couche extrieure ont finalement t dcompts.
Pathologies comparables : Tlphrique de Bellevue - Les Houches - 2007. Tlphrique des Ruillans 2 - La Grave - 2008.
66 J.Dubuisson Octobre 2013
4. Dfaut de dimensionnement des gorges et de graissage des sabots de gare Tlphrique de Vanoise Express Peisey Nancroix
Tlphrique de Vanoise Express - Gare G1 - Sabots Voie 2. Gare G1 - Sabot Voie 1 - Cble extrieur.
Dcouverte de 2 fils Z rompus 2 m lintrieur de la gare
en Novembre 2007
Gare G1 - Sabot Voie 1 - Cble extrieur.
9 fils Z rompus sont visibles aprs le soulvement partiel
du cble
Gare G1 - Sabot Voie 1 - Cble extrieur.
23 fils Z rompus sont finalement
dcompts
J.Dubuisson - Octobre 2013 67
4. Dfaut de dimensionnement des gorges et de graissage des sabots de gare Tlphrique de Vanoise Express Peisey Nancroix
Rsultats des contrles visuels des deux cbles de la voie 2 (aprs leur soulvement sur les sabots dappui en gare)
Cble Sabot Longueur contrle
Nbre fils Z extrieurs
rompus
Perte section mtallique*
Cble intrieur
Gare G1 17 m 7 fils 2,14 % sur 3 pas 7 % sur 20 pas
Gare G2 19,9 m 17 fils 5,89 % sur 3 pas
9,11 % sur 20 pas
Cble extrieur
Gare G1 15,9 m 20 fils 3,74 % sur 3 pas
11,23 % sur 20 pas
Gare G2 16,6 m 15 fils 3,21 % sur 3 pas
8,03 % sur 20 pas
Garniture Cestilite des sabots - Diamtre 73,5 mm
Lors du contrle magntographique en bobine des 2 cbles de la voie 2 sur les sabots dappui des 2 gares : aucune des ruptures de fil du tableau ci-contre navait t dcele.
* Les critres de dpose sont de 5 % sur 3 pas et de 10 % sur 20 pas
J.Dubuisson - Octobre 2013
Garniture Cestilite diamtre 73,5 mm
Espace 3.5 mm
68
Cble diamtre 75 mm Leau de fonte de la neige (au contact de la structure de la gare en bton) scoulait dans linterstice longitudinal entre le cble et la garniture Cestilite. Elle alimentait ainsi le volume confin (espace de 3,5 mm) entre le cble de diamtre 75 mm et le fond de la garniture Cestilite de diamtre 73,5 mm. Aucune prsence significative de graisse du cble et de son sabot dappui na pu tre mis en vidence.
4. Dfaut de dimensionnement des gorges et de graissage des sabots de gare Tlphrique de Vanoise Express Peisey Nancroix
Tlphrique Vanoise Express - Gare G1 - Exemple de dommages du cble extrieur de la voie 2.
J.Dubuisson - Octobre 2013 69
Prsence d eau et de glace dans le volume confin entre le cble et le fond de la garniture Cestilite (glace extraite de 2 ruptures de fil)
4. Dfaut de dimensionnement des gorges et de graissage des sabots de gare Tlphrique de Vanoise Express Peisey Nancroix
Tlphrique Vanoise Express - Gare G1 - Dommage du cble extrieur de la voie 1 Dommages de corrosion sous contrainte.
Cratres de corrosion superficielle Fissures sous jacentes
J.Dubuisson - Octobre 2013
Fissures ramifies caractristiques de lendommagement de corrosion
sous contrainte
70
4. Dfaut de dimensionnement des gorges et de graissage des sabots de gare Tlphrique de Vanoise Express Peisey Nancroix Deux autres cas dendommagement de cble porteur en corrosion sous contrainte
Tlphrique de Bellevue - Sabot gare suprieure Dommages de corrosion sous contrainte - 2007.
Tlphrique des Ruillans 2 - Aiguille dans le sabot du pylne P 11 Dommages de corrosion sous contrainte - 2008.
Confinement dans laiguille du sabot du
pylne P11
Confinement lintrieur du dfaut
de forme des lments du sabot
J.Dubuisson - Octobre 2013 71
Cbles porteurs
5. Dfaut de relubrication en service
Tlphrique de la Saulire Courchevel
Cble : 68 - FLAR - 1770 - U - Z. Mis en service : 20 septembre 1984.
Circonstances de lincident : En 2007, deux ans aprs la dpose du cble porteur intrieur de la voie de
gauche, le cble porteur extrieur de la voie de gauche du tlphrique de la Saulire a t dpos.
Il comportait 155 ruptures de fil rgulirement rparties tout le long du cble. Les deux cbles de la voie de droite nont, encore aujourdhui, que quelques
ruptures de fils rparties tout au long de la ligne.
72 J.Dubuisson Octobre 2013
5. Dfaut de relubrication en service Tlphrique de la Saulire Courchevel
Afin de tenter de comprendre les raisons de cette diffrence de comportement des deux cbles de la voie de gauche par rapport aux deux cbles de la voie de droite, notre expertise a port sur les 9 ruptures des fils Z de la deuxime couche du cble extrieur de la voie de gauche labscisse 24,3/28,5 m.
Zone dexpertise : Abscisse 24,3/28,5 mtres Prsence de 9 fils Z rompus en deuxime couche
Nombre de ruptures de fil en ordonne - Longueur du cble en abscisse [ mtres ]
J.Dubuisson - Octobre 2013
Le cble comportait 155 ruptures de fil rgulirement rparties.
73
5. Dfaut de relubrication en service Tlphrique de la Saulire Courchevel
Les analyses ralises, proximit des 9 ruptures des fils Z, ont mis en vidence deux types dendommagement associs : - Un endommagement par corrosion de type piqre/crevasse sous des petits amas de graisse. Ce type de dommage se forme par un mcanisme daration diffrentielle (zone sous la graisse appauvrie en oxygne devenant lanode dun couple lectrolytique dont la cathode est une zone plus are o la graisse est absente). Le milieu dans la piqre/crevasse devient plus agressif et gnre de la fissuration de corrosion sous contrainte. - Un processus de corrosion sous contrainte caractris par les fissures ramifies.
J.Dubuisson - Octobre 2013
Fissure ramifie
Piqure/crevasse
74
5. Dfaut de relubrication en service Tlphrique de la Saulire Courchevel
Les analyses des 9 fils Z rompus de la deuxime couche du cble porteur extrieur de la voie de gauche ont montr : des endommagements par corrosion sous de petits amas de graisse et de produits de corrosion, en dessous desquels des piqres et crevasses puis des fissures de corrosion sous contrainte se sont dveloppes. Compte tenu du dfaut temporaire de relubrification des deux cbles de la voie de gauche au cours des premires annes dexploitation (courrier de mise en garde du cblier lexploitant et au constructeur), lorigine la plus probable de ce phnomne est la perte temporaire de protection des fils du cble par la graisse. En absence de protection par la graisse, dans les couches intrieures du cble : la rtention dhumidit est plus importante et un dbut de processus de corrosion sy dveloppe plus aisment. A partir du moment o des produits de corrosion se forment, le mlange graisse /espces minrales nest plus hydrophobe. Ce qui affecte de faon durable la rsistance la corrosion de la zone o ces premiers produits de corrosion sont prsents.
J.Dubuisson - Octobre 2013 75
Cbles porteurs
6. Usure externe
Difficult statuer sur le dommage effectif du cble
Tlphrique du Schilthorn - Suisse - Incident 2004. Rupture des fils Z de la couche extrieure - Fragilisation par lhydrogne issu de lhumidit pige sous des raflures et des traces de grippage conscutives au frottement du cble sur le sabot dun pylne.
76 J.Dubuisson Octobre 2013
15. Usure des cbles
Tlphrique du Preyrand - Frottement sur un sabot vertical en gare - 2009.
Tlphrique de la Grande Motte - Tignes - Frottement sur le sabot du pylne 2008.
6. Usure externe Difficult statuer sur le dommage effectif du cble
J.Dubuisson - Octobre 2013 77
6. Usure externe Difficult statuer sur le dommage effectif du cble
Tlphrique de Solaise - Val dIsre - Frottement sur le pylne dentre de la gare infrieure - 2005.
Tlphrique du Sancy 1 - Le Mont Dore - Frottement sur le sabot du pylne de la gare infrieure - 2005.
J.Dubuisson - Octobre 2013 78
Cbles porteurs
7. Endommagement par la foudre
Tlphrique du Pic du Midi 2 La Mongie
Cble : 50 - FLAR - U - Z. Mis en service : Juin 1999.
Circonstances de lincident : A loccasion du contrle magntographique rglementaire des 13/14 avril 2010,
dcouverte dun impact de foudre en section courante sur le cble porteur intrieur gauche. Il a t dnombr 13 fils impacts; ce qui constitue un important dommage.
Des tudes ont t faites pour la rparation des fils impacts, qui risquaient de se rompre au passage du chariot, mais sans rsultat probant car tous les schmas de rparation envisags se heurtaient lexigence de la norme EN 12927 - 7 : Au niveau dune zone du cble sur laquelle circule le chariot dun vhicule, le remplacement de plus de trois fils adjacents dans une mme section nest pas permis.
Le remplacement du cble a t ralis la fin du mois doctobre 2010.
Pathologies comparables : Tlcabine de la Bourboule - Cble porteur gauche - 2006.
79 J.Dubuisson Octobre 2013
13. Endommagement par la foudre Tlphrique du Pic du Midi 2 La Mongie
Tlphrique du Pic du midi 2 - Cble intrieur gauche - Impact de foudre - 2010.
Tlcabine de la Bourboule - Cble porteur gauche - Surfusion associe une sortie dimpact de foudre - 2006.
J.Dubuisson - Octobre 2013 80
Cbles porteurs
8. Rparation des fils Z de la couche extrieure
Tlphrique des Prodains Avoriaz et Tlphrique de TAM 1 Chamonix
Circonstances de lincident : Tlphrique des Prodains en 2009 et 2010 : Ruptures en fatigue des fils Z de la couche
extrieure du cble porteur gauche consquence du dsalignement du pylne de la gare par rapport la chane rouleaux.
Tlphrique TAM 1 en 2004 : Rupture du mouflage du cble tracteur lors dun raccourcissement. Au cours de sa chute, le cble tracteur a entran le cble porteur qui sest endommag en percutant le sol.
Pathologies comparables : Tlphrique Tlmtro - la Plagne - 1970 : Remplacement de 6 fils. Tlphrique des Platires - Flaine - 1980 : Remplacement de 2 fils. Tlphrique TAM 2 - Gare G3 - 1981. Tlphrique TAM 2 - Gare G4 - 1981. Tlphrique TAM 1 - P1 - 2004 : Remplacement de 5 fils. Tlphrique de Tlriou/Las Donnas - Auron - 2004 : Remplacement de 3 fils.
81 J.Dubuisson Octobre 2013
8. Rparation des fils Z de la couche extrieure Tlphrique des Prodains Avoriaz et Tlphrique de TAM 1 Chamonix
Rappel des exigences des normes europennes :
Selon la norme EN 12927 7 : Lorsque les critres de dpose ne sont pas atteints, et que les espaces entre les deux extrmits d'un mme fil ne dpassent pas la valeur d'un diamtre de cble, les espaces doivent tre remplis d'un matriau de blocage. Lorsque l'espace dpasse la valeur d'un diamtre de cble, la continuit du fil doit tre rtablie.
Selon la norme EN 12927 6 : La prsence de deux fils casss adjacents ou deux fils casss spars par un seul fil intact nest pas admise . (Des tudes [ 18 ] ont montr quau-del du nombre de 3 ruptures, le risque de dsenclavement des fils de la couche tait fort).
Un tel dfaut local peut tre rpar en respectant les prescriptions suivantes :
la longueur de tout fil profil remplac sur un cble doit tre au moins gale 100 fois le diamtre du cble. (Des tudes [ 21 ] ont montr que la longueur dinsertion, telle que le fil retrouve sa tension nominale, tait denviron de 50 fois le diamtre du cble).
la distance entre les raccords de fils doit au moins tre gale 2 fois la longueur du pas.
au niveau dune zone du cble sur lequel circule le chariot dun vhicule, le remplacement de plus de trois fils adjacents dans une mme section nest pas permis.
J.Dubuisson - Octobre 2013 82
8. Rparation des fils Z de la couche extrieure Tlphrique des Prodains Avoriaz et Tlphrique de TAM 1 Chamonix
Tlphrique des Prodains - Schma de rparation de 3 fils Z non adjacents casss - Cble porteur gauche - 2010
J.Dubuisson - Octobre 2013
Sabot gare infrieure
83
8. Rparation des fils Z de la couche extrieure Tlphrique des Prodains Avoriaz et Tlphrique de TAM 1 Chamonix
Tlphrique des Prodains - Deux fils Z non adjacents rompus - 2009.
Tlphrique des Prodains - Brasure et rinsertion dun des deux fils Z non adjacents rompus - 2009.
Trace en bleu soulignant la brasure
J.Dubuisson - Octobre 2013 84
8. Rparation des fils Z de la couche extrieure Tlphrique des Prodains Avoriaz et Tlphrique de TAM 1 Chamonix
Tlphrique de TAM 1 - P1 - Dfaut 2 initial - 2004 Tlphrique de TAM 1 - P1 - Dfaut 2 reconditionn - 2004
Des tudes ont montr [ 9 ] que la compression latrale des fils tait le facteur principal de perte de dure de vie du cble
J.Dubuisson - Octobre 2013 85
8. Rparation des fils Z de la couche extrieure Tlphrique des Prodains Avoriaz et Tlphrique de TAM 1 Chamonix
Tlphrique de TAM 1 - P1 - Soudure lectrique comme alternative au brasage - 2004.
Tlphrique de TAM 1 - P1 - Les outils des rparations - 2004.
J.Dubuisson - Octobre 2013 86
Cbles demi-clos de tension
9. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit
Tlphrique de la Bastille - Grenoble
Cble : 59 - HLAR Z.
Circonstances de lincident : Rupture le 28 aot 2003 du cble demi-clos de tension scuris du cble
porteur gauche. Les fils de lensemble des 10 couches sont rompus. Les cbles de scurisation ont repris la charge.
Pathologies comparables : Tlphrique des Grands Montets 1 - Argentire - 1998. Tlphrique de Bellevue - Les Houches - 1998.
87
J.Dubuisson Octobre 2013
9. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit Tlphrique de la Bastille Grenoble
Conformit au rglement des tlphriques du 17 mai 1989 : Article 4.422331 pour une poulie de renvoi d'un cble de tension
=
= , > , *
=
,= , > 703,4 *
Cble demi-clos de tension de diamtre = 59 et de hauteur
des fils Z = 3,95
Poulie de renvoi de
diamtre laxe du cble
= 2676
Contrepoids en gare infrieure
Les exigences du rglement des tlphriques du 17 mai 1989 sont pratiquement vrifies .
Alors que dans la norme EN 12927 2 : il est indiqu que pour prendre ces valeurs en considration, il faut
qu'elles soient particulirement justifies
* Prise en compte du coefficient de scurit gal 6,25
J.Dubuisson - Octobre 2013 88
9. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit Tlphrique de la Bastille Grenoble
Tlphrique de la Bastille - Rupture du cble de tension demi-clos du cble porteur gauche - 2003.
Tlphrique de la Bastille - Rupture du cble de tension demi-clos du cble porteur gauche - 2003.
6 couches de fils bigorges
Prsence de particules
mtalliques oxydes (issues du fretting-corrosion) qui ont assch la graisse
J.Dubuisson - Octobre 2013 89
9. Rayon des poulies de renvoi en gare trop petit Tlphrique de la Bastille Grenoble
Tlphrique de la Bastille - Rupture du cble de tension demi-clos du cble porteur gauche - 2003.
Tlphrique de la Bastille - Rupture du cble de tension demi-clos du cble porteur gauche - 2003.
Les ruptures des fils ronds ont t amorces partir de fissures de fatigue transversales inities sous les contacts inter-couches [ 10 ]
Les fissures tages se sont ensuite propages longitudinalement le long des discontinuits de la microstructure mtallurgique (cf. page 14).
J.Dubuisson - Octobre 2013 90
Cbles demi-clos de tension
10. Sensibilit des cbles demi-clos et des cbles clos aux rotations extrieures
Tlphrique du Brvent Chamonix
Cble : 24 - HLAR - Z. Mis en service en 1988.
Circonstances de lincident : Dcouverte le 2 juillet 1993 de graves dsordres (nombreux fils Z extrieurs
rompus + 2 relchements de fils Z) affectant certains des 5 cbles demi-clos du systme de tension des cbles porteurs.
91 J.Dubuisson - Octobre 2013
10. Sensiblit des cbles demi-clos et des cbles clos aux rotations extrieures Tlphrique du Brvent Chamonix
Sous laction du cble porteur clos et des 5 cbles de tension demi-clos, le palonnier tourne denviron 40 en imposant des rotations diffrentes chacun des 5 cbles de tension demi-clos. Les cbles de tension demi-clos sujets un dvrillage sont affects par une ondulation pralable au relchement des fils extrieurs.
Tlphrique du Brvent - Rotation du systme de tension du cble porteur gauche - Ct Anterne - 2000.
Ondulations des cbles de
tension demi-clos
J.Dubuisson - Octobre 2013 92
Cbles de remorquage des tlskis perche dbrayable
11. Cisaillement du cble par retournement dattache
Tlski de la Femma 2 Val Cenis 13 fvrier 2001
Cble : 16 - 6*7 - SFC - 1170 - U - zZ. Mis en service : octobre 1999.
93 J.Dubuisson - Octobre 2013
de son
immobilis
11. Cisaillement du cble par retournement dattache Tlski de la Femma 2 Val Cenis 13 fvrier 2001
Le cble se rompt instantanment. Les 6 torons sont rompus dans une mme zone.
Les fils de 3 torons sont gnralement cisaills (facis de cisaillement).
Facies de cisaillement
J.Dubuisson - Octobre 2013 94
11. Cisaillement du cble par retournement dattache Tlski de la Femma 2 Val Cenis 13 fvrier 2001
Les fils des 3 autres torons se rompent ensuite sous leffet de la tension (facis de
rupture ductile).
Larte de la face arrire de la douille est marque par le cble sur laquelle il sest
cisaill.
Facies de rupture ductile
J.Dubuisson - Octobre 2013 95
Cbles multi-torons
12. Rduction de la capacit de dformation plastique et de la charge de rupture
Tlsige pince fixe 2 places Les Bossons Fvrier 1996
Cble : 16 - 6*19 - FC - 1770 - U - zZ (ancienne composition - fils non parallles). Mis en service : 1960.
Circonstances de lexpertise : Initie la suite de la ralisation dune pissure (12 dcembre 1994) pour un
raccourcissement de la ligne. Lpisseur avait soulign le caractre fragile des fils.
96 J.Dubuisson - Octobre 2013
12. Rduction de la capacit de dformation plastique et de la charge de rupture Tlsige pince fixe 2 places Les Bossons Fvrier 1996
Allongement la rupture
Nombre de torsions
Charge de rupture
Exigence NF A 47 - 242 1 % 25 1930 Mpa
Fils dme 1,90 % 22 1907 Mpa
Fils premire couche 1,49 % 23 1823 Mpa
Fils couche extrieure 1,35 % 3 1683 Mpa
Tous les fils du cble ont t soumis lensemble des essais mcaniques, prvus par la norme NF A 47 - 242 (antrieure la norme EN 10264 - 3), pour vrifier les performances des fils : traction et allongement, torsion et flexion. Les valeurs du tableau ci-dessous (moyenne des performances des fils de chaque couche) mettent en vidence la perte de ductilit des fils et la perte de rsistance la rupture. La rduction du nombre de torsions des fils de la couche extrieure est bien sr la plus significative (les fils se rompent partir des indentations causs par les torons voisins et des piqures de corrosion).
J.Dubuisson - Octobre 2013 97
12. Rduction de la capacit de dformation plastique et de la charge de rupture Tlsige pince fixe 2 places Les Bossons Fvrier 1996
495,3 kN
Allongement 2,27 %
532,5 kN
Longueur de lprouvette 1320 mm
Courbe essai la rupture lors de lexpertise : Allongement de 2,27 % - Absence de ductilit - Rupture fragile
Courbe essai la rupture thorique : Allongement de 4 % du cble
Allongement 4 %
La courbe de lessai la rupture met bien en vidence la perte de la ductilit et de la charge de rupture du cble.
J.Dubuisson - Octobre 2013 98
Cbles multi-torons
13. Dfaut de densit de lme
Tlphrique du Plomb du Cantal Le Lioran 24 octobre 1995
Cble : 36 - 6*17S - SFC - U - zZ. Mis en service : juin 1989.
Circonstances de lincident :
Le cble a finalement t remplac en 1995.
99 J.Dubuisson - Octobre 2013
13. Dfaut de densit de lme Tlphrique du Plomb du Cantal Le Lioran 24 octobre 1995
La conception de lme tait errone : sa densit ntait que de 0,6 /3plutt que de 0,8 /3 qui aurait t le minimum ncessaire [1 paragraphe 1.6.3 ]. Les torons sont venus immdiatement au contact les uns des autres. Le cble tait au tubage . Il avait perdu toute souplesse et toute capacit damortissement des vibrations.
Cble au tubage
Torons au contact
J.Dubuisson - Octobre 2013 100
Cbles porteurs-tracteurs
14. Endommagement des pissures
Tlsige de lArmoise Aussois et Tlsige des 3 Valles 2 Val Thorens
Cble TSD Armoise : 45 - 6*47 WS - SPC - 2160 - B - zZ. Cble TSF des 3 Valles 2 : 40,5 - 6*17 S - SFC - 1960 - U - zZ.
Circonstances des expertises : Contrles visuels mensuels ou contrles magntographiques rglementaires.
Pathologies comparables celle du tlsige de lArmoise (lendommagement de lpissure du tlsige des 3 valles 2 est prsent titre dexemple de lendommagement classique des pissures en service) : Tlsige du Lac Noir - Deux Alpes - 1 toron rompu dont les extrmits sont
dtoronnes sur 0,5 m. TCD de la Mer de Glace - Torons relchs et ondulation pissure - 2006.
101 J.Dubuisson - Octobre 2013
14. Endommagement des pissures Tlsige de lArmoise Aussois Endommagement en 2007
Exemple du Nud 2 ( les 5 autres nuds sont galement concerns) Les torons relchs pourraient tre la consquence : - Du dfaut de croisement des nuds (technique
franaise).
- Du dfaut de savoir-faire de lpisseur.
Extrmits des rentres - Nud 2/Nud 3 (Plusieurs autres extrmits des rentres sont concernes) Ces affaissements de la gomtrie du cble pourraient tre la consquence : - De la sensibilit de la mthode de garnissage des
torons rentrs lme (ficelle enroule autour de la gaine dure et lisse extrieure lme cf. page 33).
- Du dfaut de savoir-faire de lpisseur.
J.Dubuisson - Octobre 2013 102
14. Endommagement des pissures Tlsige de lArmoise Aussois Endommagement en 2007
Ces schmas montrent la technique franaise de ralisation dun nud crois (naturellement ferm sur le dessus de lpissure) pour limiter son relchement au passage des galets compression qui sont les plus chargs des installations : Le toron bleu est rentr le premier dans le sens de marche : Il sera protg par le toron rouge
et la percussion contre le galet compression naura pas tendance le sortir de sa place lme. Le toron rouge est rentr le deuxime linverse du sens de marche, en tant pos au-dessus
du toron bleu : La percussion contre le galet compression a tendance le rentrer lme.
Schma illustrant les conditions de percussion dun nud crois selon la technique franaise contre un galet support en bleu et un galet compression en rouge
Extrait dune procdure dpissure
J.Dubuisson - Octobre 2013
Toron rentrer le premier
Toron renter en second
103
14. Endommagement des pissures Tlsige des 3 Valles 2 Val Thorens 1 Endommagement en 1997
Exemple du Nud 1 : - 3 ruptures de fil en sortie du mgot non thermo-form.
Exemple du Nud 1 : - 3 ruptures de fil en sortie du nud associes la zone de dsintgration du ruban de garnissage du toron rentr lme.
Exemple du Nud 1 : - Le toron rentr lme nest pas garni jusqu son extrmit. - Les extrmits de lme et du toron sont non jointives. Ces deux dfauts, qui lors de la rentre des torons lme sont difficiles viter, sont souvent lorigine de ruptures de fils.
Dsintgration du ruban de garnissage
Absence de ruban de garnissage de
lextrmit du toron rentr lme.
Extrmits de lme et du toron non jointives
J.Dubuisson - Octobre 2013
Mgot
104
Cbles tracteurs
15. Dvrillage du cble et relchement de ses fils extrieurs
Tlphrique de lAiguille du Midi TAM 2 Chamonix
Cble : 46 - 6*31 WS - SPC - 1960 - U - zZ. Mis en service : 15 juin 1991.
Circonstances de lincident :
Pathologie comparable : Tlphrique de lAiguille du Midi - TAM 2 - Chamonix - 2001.
105 J.Dubuisson - Octobre 2013
15. Dvrillage du cble et relchement de ses fils extrieurs Tlphrique de lAiguille du Midi TAM 2 Chamonix
Cble tracteur de masse
linique
Equations dquilibre partielles : 1. = + 2. = Vrifie si adaptation du cble
Avec le dvrillage : = 1 2
2 3 4
Avec le vrillage + = 1 + 2
2 + 3 4
Dvrillage - h en haut de la ligne : le pas de cblage
sallonge
Vrillage + b en bas de la ligne : le pas du cblage se
raccourcit
Equations dquilibre partielles : 1. = + 2. = Non vrifie
Car : = 1 = 1
Etude de lquilibre de la ligne dun cble tracteur [ 14 ]
J.Dubuisson - Octobre 2013 106
15. Dvrillage du cble et relchement de ses fils extrieurs Tlphrique de lAiguille du Midi TAM 2 Chamonix
Schma illustrant la relation entre la dtorsion du cble ainsi que son dvrillage =
(en haut de la ligne)
et lallongement de son pas de cblage (hlice du cble droite).
Dtorsion - de la section du cble
Allongement du pas de cblage consquence de sa dtorsion -
Pas initial du cble
J.Dubuisson - Octobre 2013 107
15. Dvrillage du cble et relchement de ses fils extrieurs Tlphrique de lAiguille du Midi TAM 2 Chamonix
En haut de la ligne, le flambage des fils associ laugmentation du pas de cblage est lorigine du relchement des fils extrieurs dont la charge est reprise par les fils des couches intrieures [ 15 ].
Suivant la norme EN 12927 - 6, les fils relchs sont considrs comme rompus.
Relchement des fils
Tlphrique Aiguille du Midi - TAM 2 - 1991 Tlphrique Aiguille du Midi - TAM 2 - 2001
J.Dubuisson - Octobre 2013 108
Cbles tracteurs
16. Rotation impose au cble
Tlphrique de lOlympique 3S Val dIsre
Cble : 52,5 - 6*31WS - SPC - 1960 - B - zZ. Mis en service : 5 dcembre 2001.
Circonstances de lincident : Rapport de Doppelmayr France des 27/28 janvier 2002 faisant tat de la
rotation de 3 tours du cble dans les mors des attaches au cours de leur dbrayage en gare infrieure. Cette rotation du cble induit une usure rapide des mors des attaches.
Des mesures du moment de torsion du cble tout au long de la ligne ( au moyen de capteurs dvelopps en collaboration par le STRMTG, le CETIM et lINPG [ 16 ] ) ont t ralises le 24 septembre 2002.
Pathologies comparables : Tlphrique de lAiguille du Midi - TAM 1 - Chamonix - 1992 1994. Funiculaire de lArc en ciel - Bourg Saint Maurice - 1990 1996.
109 J.Dubuisson - Octobre 2013
16. Rotation impose au cble Tlphrique de lOlympique 3S Val dIsre
Moment de torsion Car du cble lamont du vhicule
Moment de torsion Catt impos lattache : Catt = Cav - Car
A la descente quand les galets des pylnes sont parfaitement aligns avec le cble : alors les moments de torsion Cav et Catt diminuent en mme temps que lattache sloigne des
pylnes.
J.Dubuisson - Octobre 2013
Moment de torsion Cav du cble laval du vhicule
Enregistrement des moments de torsion du cble laval et lamont dun vhicule tout au long de la ligne
Capteur de mesure du moment de torsion
110
16. Rotation impose au cble Tlphrique de lOlympique 3S Val dIsre
>
<
Lhlice du cble tracteur est droite
J.Dubuisson - Octobre 2013
Cette rotation du cble sur le pylne entrane son vrillage
laval et son dvrillage lamont
111
16. Rotation impose au cble Tlphrique de lOlympique 3S Val dIsre
Angle de dflexion du cble tracteur /
galet
Galet du balancier des pylnes ( alignement non rglable)
J.Dubuisson - Octobre 2013
Schma illustrant la rotation du cble se dplaant dans la gorge dun galet sujet un dfaut dalignement (angle de dflexion). Ce phnomne peut concerner lensemble des galets du pylne.
112
16. Rotation impose au cble Tlphrique de lOlympique 3S Val dIsre
Les mors de lattache, uss par la rotation du cble associe la
libration de laugmentation de son couple de torsion lors
du dbrayage en gare infrieure, sont remplacs rgulirement.
J.Dubuisson - Octobre 2013 113
Cbles tracteurs
17. Dfaut de galvanisation
Tlphrique de lOlympique 3S Val dIsre
Cble : 52,5 - 6*31WS - SPC - 1960 - B - zZ. Mis en service : 5 dcembre 2001.
Circonstances de lincident : Le contrle magntographique de lautomne 2007 fait tat de la prsence de
1051 ruptures de fils rparties tout au long de la ligne (critres de dpose non atteints).
Le contrle magntographique du 14 mai 2008 fait tat de la prsence de 2264 ruptures de fils rparties tout au long de la ligne (critres de dpose non atteints).
Le cble tracteur est remplac le 17 novembre 2008 par un cble torons surtrfils : 52,5 - 6*K31WS - SPC - 1960 - B - zZ.
114
J.Dubuisson - Octobre 2013
17. Dfaut de galvanisation Tlphrique de lOlympique 3S Val dIsre
Les facies de rupture de type fragile sont nets et perpendiculaires laxe du fil. Aucune marque ou indentation nest lorigine des deux ruptures visibles.
Les ruptures de fils sont rparties rgulirement tout au long du cble (en moyenne 1 rupture de fil tous les 2 mtres de cble).
J.Dubuisson - Octobre 2013 115
17. Dfaut de galvanisation Tlphrique de lOlympique 3S Val dIsre
Dans ces fissures, allant jusqu linterface, en prsence dune eau de pluie ou de condensation, la corrosion du zinc, mme si elle est faible, se produira avec comme produit de la raction cathodique un peu dhydrogne. Lavance de la fissure peut donc tre influence par la prsence locale dhydrogne .
La zone damorage des fissures peut tre en relation avec des marques provenant de la mise en uvre du cble, mais le plus souvent en relation avec des fissures dans la couche de zinc assez rgulirement espaces que lon observe au voisinage des ruptures de fils .
Marques de contact
Fissures dans le zinc
Acier
Zinc
J.Dubuisson - Octobre 2013 116
Culots de fixation des cbles
18. Endommagement des culots
Funiculaire de Montmartre Paris
Cble : 22 - 6*31 WS - SPC - B - zZ.
Circonstances de lincident : Le 7 dcembre 2006, lors du sixime essai des freins de voie du funiculaire 1 : le cble
a gliss dans son culot de fixation, la cabine est partie la drive et a percut la gare infrieure.
Pathologies comparables : Tlphrique du Jandri 2 - Les Deux Alpes - 1980 : Rupture du cble proximit du culot. Tlphrique de TAM 1 - Chamonix - 1986 : Rupture du cble proximit du culot. Tlphrique de Luzenac - 1988 : Glissement total du cble porteur dans le culot. Tlphrique de la Bourboule - 2001 : Glissement partiel du cble porteur dans le culot. Pont de Teil - 2007 : Rupture dun cble de suspension dans le culot. Tlphrique bi-porteur - Furgg Trockener Steg - Zermatt - Suisse - 2008 : Glissement partiel des
cbles porteurs dans leur culot. Tlphrique matriau du Tamon - Thio - Nouvelle Caldonie - 2011 : Glissement total du cble
porteur dans le culot.
117 J.Dubuisson - Octobre 2013
18. Endommagement des culots Funiculaire de Montmartre Paris
Le cble tracteur a gliss dans le culot, alors que la tension maximale calcule impose au culot tait de 22 400 daN pour une rsistance la rupture du cble de 30 000 daN.
J.Dubuisson - Octobre 2013
118
18. Endommagement des culots Funiculaire de Montmartre Paris
Un essai de rupture dun autre culot, ralis dans les mmes conditions, confirme son dfaut de fabrication : il a gliss 23 500 daN pour une rsistance la rupture du cble de 30 000 daN.
J.Dubuisson - Octobre 2013 119
18. Endommagement des culots Funiculaire de Montmartre Paris
La forme tronconique et la plaque de fermeture avant du culot empchent la
pntration du cne et le coincement des fils.
Lensemble des dfauts de conception, de fabrication (et probablement de dgraissage des fils) a t lorigine du glissement de 67 % des fils du culot.
Plaque de fermeture avant
J.Dubuisson - Octobre 2013 120
18. Endommagement des culots Funiculaire de Montmartre Paris
Tlphrique du Jandri 2 - 1980. Rupture du cble proximit du culot (corrosion).
Tlphrique bi-porteurs - Furgg Trockener Steg - Zermatt - Suisse - 2008.
Glissement partiel du cble dans le culot (dfaut de densit du cne).
J.Dubuisson - Octobre 2013 121
Annexe : Rfrences bibliographiques partielles 1. Wire ropes - Tension, Endurance, Reliability - Klaus Feyrer - Springer - 2007.
2. Microstructure et proprits mcaniques des aciers pour cbles - Bulletin des laboratoires des Ponts et Chausses - P.Brevet et autres auteurs - 249/250/251 - Mars/aot 2004.
3. Impiego di acciai ad elevato contenuto di carbonio per la costruzione delle funi - Seminario Evoluzione degli aspetti metallurgici negli impianti a fune - F.Clerici - Redealli Tecna - Mezzocorona, 21 ottobre 2009.
4. La technique des cbles - Union des cadres techniques des transports cbles suisses - 20 octobre 2006.
5. Considrations et recommandations gnrales sur la lubrification des cbles en acier destins au transport par cble - Cahier N4 - M. Clayton et G. Paolini - OITAF - 1970.
6. Catalogue FATZER - 1996.
7. Catalogue Arcelor Mittal - Cbles de Montagne.
8. Calcul de la dure de vie dun cble mtallique - CASAR - Cbles spciaux - R.Verreet et J.M.Teissier 2005.
9. Cble clos ayant subi des dtriorations mcaniques : dure de vie et reconditionnement - CH.Hellwig et P.Vaclavik - ISR 8/1995.
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14. Torsion des cbles de tlphrique - J.Dubuisson - Bulletin des laboratoires des Ponts et Chausses - 222 - Juillet/aot 1999.
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18. Concernant les fils profils jaillissant de la couche extrieure des cbles clos - G.Oplatka - ISR 5/1978.
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20. OITAF # 2 - Compte rendu de runion des 6/7 septembre 2004.
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J.Dubuisson - Octobre 2013 122