L’importance de la direction de tirage dans l’installation des câbles et le rôle des courbes

Plusieurs facteurs affectent la tension liée au tirage de câble. Ceux-ci ont un impact sur la faisabilité de l’installation du câble. L’effet de la direction de tirage est souvent un facteur négligé. Avec les bons outils et la bonne approche de planification, les contraintes exercées sur le câble lors d'un tirage peuvent être estimées avec précision. Des mesures peuvent alors être prises pour éviter d’endommager ce bien.

Facteurs affectant la tension du câble

Avant d’installer le câble dans un conduit, de nombreux facteurs doivent être pris en compte lors du processus de planification afin d’éviter des approches susceptibles d’endommager le câble ou de rendre le tirage impossible. Le type de câble, le matériau de sa gaine et son poids ; le matériau du conduit et sa technique de mise en place ; le type de corde ou de câble de tirage ; la position et le type de support de bobine ; l’équipement de vérification des conduits ; le modèle du treuil et la capacité de force ; et le choix du lubrifiant et la méthode d’application affectent tous la faisabilité d’une installation de câble. Mais au moment du tirage, comment gérer tous ces points de données pour garantir une installation de câble sûre et efficace ? La planification est toujours la meilleure réponse.

Topographie du site et acheminement des câbles

La topographie du site et les infrastructures préexistantes affectent le tracé que prendront le conduit et le câble. Les ingénieurs de conception doivent développer un tracé qui évite les obstacles souterrains et aériens, mais qui permet d’installer le câble sans dépasser les limites de tension et de pression des parois latérales fixées par le fabricant du câble. Les ingénieurs disposent d’une certaine flexibilité pour définir le tracé du câble, mais les réalités du site déterminent le reste.

Les courbes et autres déplacements ont un impact significatif sur les forces exercées sur un câble lors de son passage dans le conduit. Intuitivement, nous savons qu’avec l’aide de la gravité, tirer un câble dans une pente est généralement plus facile que dans une montée. On peut donc supposer que démarrer le tirage à l’extrémité la plus élevée du conduit nécessite toujours le moins de force de la part du treuil. Cependant, la position et la grandeur des courbes placées dans la conception globale du conduit doivent être analysées pour déterminer la direction de tirage optimale. La force requise pour traverser ces courbes peut en fait être minimisée en commençant par l’extrémité la plus basse du conduit et en tirant vers le haut. Pour comprendre les effets des courbes dans les analyses de tension de tirage et de pression sur les parois latérales, il est nécessaire de posséder une compréhension de base des équations mathématiques utilisées pour évaluer ces forces.

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Comprendre les équations de tension

Dans les équations de tension de tirage, le coefficient de friction, qui est une constante sans dimension (µ), détermine la quantité de friction générée sur le câble lors de son installation dans un conduit. Il agit en tant que multiplicateur de poids et ajoute de la tension pour les sections de conduits droites et inclinées. Dans les courbes, le coefficient de friction fait partie du multiplicateur de la tension à travers le « cosh ». Il se situe dans l’exposant du logarithme naturel (e) dans cette forme d’équation.

Texte indiquant « Section droite horizontale », suivi d'une longue équation. La ligne suivante indique « Section courbe horizontale » suivie d'une longue équation.
Cela signifie que les courbes augmentent de façon exponentielle la tension exercée sur le câble lors de ces déplacements. Si les courbes ne sont pas symétriques dans le tracé des conduits, il est préférable de commencer par tirer à travers les courbes pour minimiser la quantité de tension lors de l’entrée dans ces dernières.

Simplifier l’analyse avec Pull-Planner 4.0

Effectuer des calculs de tension à la main ou même dans une feuille de calcul peut s’avérer décourageant, mais il existe un outil gratuit qui facilite l’analyse pour les ingénieurs qui conçoivent le système et pour les ouvriers qui l’installent : Polywater Pull-Planner™ 4.0. Le logiciel d’estimation de la tension des câbles Pull-Planner utilise des équations de force établies par l’industrie pour résoudre automatiquement les calculs difficiles pour le concepteur. Mais il fait encore plus que cela ; une fois les données de câble et d’acheminement saisies dans le logiciel, le programme calcule la tension et la pression des parois latérales pour chaque segment sur lequel le câble est tiré afin de fournir une vue de ce qui se passe au niveau du câble dans chaque section de l’installation. De plus, le programme permet des scénarios « et si ». L’utilisateur peut inverser la direction de tirage d’un simple clic de souris pour afficher immédiatement l’analyse de la tension et de la pression des parois latérales dans la direction opposée.

Exemples concrets

Passons en revue deux exemples pour démontrer cela…

Illustration 3D d'un tirage de câble souterrain montrant de l'herbe verte sur le dessus, avec une couche de terre en dessous, et un tuyau traversant la couche de terre. Plusieurs dimensions de longueur sont répertoriées. Le texte principal dit : « A à B = 710 pi, B à A = 710 pi ».
Ce schéma montre la disposition d’un trajet de câble électrique typique entre des poteaux électriques. Notez la présence d’un segment vertical de 1,5 m à chaque extrémité du conduit et un groupe de courbes près du point B. Les deux composants verticaux sont égaux en longueur et leur orientation est la même, ils s’annuleront donc dans les équations de tension. En l’absence d’obstacle à l’une ou l’autre des extrémités du conduit pour le placement de la bobine de câble, l’installateur peut théoriquement choisir le point où commencer le tirage. Cependant, si la direction du tirage n’est pas vérifiée par rapport à la tension maximale autorisée du câble et à la pression des parois latérales ou à la capacité nominale du treuil, la contrainte exercée sur les deux sera beaucoup plus élevée dans une direction que dans l’autre. Voyons ce que le Pull-Planner calcule comme tension finale pour chaque direction de tirage.

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Tirage de A vers B

Une capture d'écran du logiciel Polywater Pull-Planner pendant le calcul d'un tirage. Un encadré rouge est affiché autour du numéro 4088 dans la section « tension ».

Dans l’exemple ci-dessus, nous avons cartographié le chemin du câble à travers chaque segment du tracé du conduit, du point A au point B. Le programme calcule la tension finale sur le câble à 8,38 kN avec une pression maximale sur les parois latérales de 13,26 kN/m.

Tirage de B vers A

Lorsque la direction de tirage est inversée dans le logiciel, le Pull-Planner montre qu’une tension finale plus faible est possible. Ici, la tension finale exercée sur le câble dans le segment 5 est de 6,62 kN avec une pression maximale sur les parois latérales de 10,42 kN/m, soit une réduction d’environ 21 % de la tension et de la pression sur les parois latérales.

Une capture d'écran du logiciel Polywater Pull-Planner pendant le calcul d'un tirage. Un encadré rouge est affiché autour du numéro 3225 dans la section « tension » et 1522 dans la section « pression sur les parois latérales ».

Ces exemples illustrent l’impact significatif des courbes sur la tension globale lors du tirage. Mais que se passe-t-il en cas de changements d’élévation entre le point de départ et le point d’arrivée d’un tirage de câble ? L’impact d’une pente (ou de la gravité) annule-t-il l’influence des courbes sur le trajet du câble ? Passons en revue un autre exemple.

Vidéo : Logiciel de planification d’installation de câbles Polywater Pull-Planner 4.0

Direction de tirage avec un changement d’élévation et des courbes

Dans le schéma ci-dessus, nous voyons qu’une extrémité du conduit est située au sommet d’une pente de 10° (point A) et que plusieurs courbes sont regroupées à l’extrémité inférieure du parcours du conduit (point B). Il peut être tentant de placer la bobine au point A et le treuil au point B pour commencer le tirage en descente. Cependant, les deux premières courbes sont importantes (90°) et sont suivies de deux autres courbes à 45° avant que le treuil ne doive travailler contre la gravité. La tension doit être vérifiée dans les deux directions pour déterminer la meilleure direction de tirage.

D’après les équations de section droite horizontale et de section courbe horizontale fournies précédemment, nous savons que le coefficient de friction augmente de façon exponentielle les tensions à l’entrée dans les courbes. À quoi ressemblent les équations pour les sections droites en pente ? Le coefficient de friction est toujours un multiplicateur mais est affecté par l’angle de pente et la direction gravitationnelle du trajet de câble.


Ci-dessous, vous voyez le tirage cartographié dans le logiciel Pull-Planner où toutes les sections droites et les courbes sont clairement définies (longueurs et pentes des sections droites), ainsi que les types de courbes, les angles, les rayons et les longueurs. La direction de tirage va du point A au point B.

Tirage incliné – du point A au point B

Une capture d'écran du logiciel Polywater Pull-Planner pendant le calcul d'un tirage. Un encadré rouge est affiché autour du numéro 8249 dans la section « tension ».

La tension finale calculée est de 36,81 kN.

 

Maintenant, qu’arrive-t-il aux valeurs de tension si le tirage est inversé de manière à ce que le câble soit tiré en premier à travers les courbes ? Les tensions chutent considérablement.

Optimisation de la direction de tirage du câble

Une capture d'écran du logiciel Polywater Pull-Planner pendant le calcul d'un tirage. Un encadré rouge est affiché autour du numéro 4834 dans la section « tension ».

Notez que la tension finale lors du tirage en montée de B à A a été réduite à 21,58 kN, soit près de la moitié de la tension de la direction de tirage initialement calculée. Cette analyse révèle que, dans ce scénario, le fait de commencer par tirer dans les courbes entraîne une réduction significative, et peut-être non évidente, de la tension globale.

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Améliorer l’efficacité grâce connaissances en matière de tension

Le Pull-Planner simplifie le processus d’analyse et de planification sur site pour les ingénieurs. Il leur permet d’évaluer la direction de tirage optimale en fonction de la tension estimée et offre un avantage inestimable aux équipes d’installation. Comprendre l’emplacement requis de la bobine et la tension initiale du tirage permet aux installateurs de choisir un treuil et un support de bobine adaptés à leur usage. De plus, si un travail manuel est nécessaire pour faire tourner la bobine en raison de l’absence d’option motorisée, le chef de projet peut planifier de manière proactive un nombre adéquat de travailleurs sur place, garantissant ainsi une exécution fluide et efficace du plan d’installation. Cette anticipation améliore non seulement le processus de planification, mais minimise également les retards tout en optimisant la main-d’œuvre sur le chantier.

Confiance dans l’installation des câbles

Pour toute installation de câble, il n’est pas toujours simple de déterminer la meilleure direction de tirage. Les obstacles à chaque extrémité du tracé des conduits peuvent dicter la direction du tirage et l’équipement requis pour le travail. Les installations doivent être analysées dans les deux directions pour garantir que les courbes ou les pentes n’augmentent pas la tension de tirage au-delà des limites établies pour le câble ou le treuil. Grâce à l’utilisation de l’outil de planification Pull-Planner 4.0 de Polywater, les ingénieurs et les entrepreneurs sont assurés que tous les éléments du chantier et les techniques d’installation sont évalués et vérifiés pour optimiser l’installation du câble, y compris la direction de tirage optimale.

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