EP1061204B1 - Procédé et dispositif pour tendre un câble multi-torons entre deux ancrages - Google Patents
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- EP1061204B1 EP1061204B1 EP00401635A EP00401635A EP1061204B1 EP 1061204 B1 EP1061204 B1 EP 1061204B1 EP 00401635 A EP00401635 A EP 00401635A EP 00401635 A EP00401635 A EP 00401635A EP 1061204 B1 EP1061204 B1 EP 1061204B1
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- E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
- E01D19/16—Suspension cables; Cable clamps for suspension cables ; Pre- or post-stressed cables
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- E04G2021/128—Prestressing each strand of a cable one by one to the same tension
Definitions
- the present invention relates to a method for tensioning a cable formed of a beam of several strands held parallel to each other between two anchors, of the type consisting in anchoring the strands at one of their ends and straining individually and successively the different cable strands using a traction device.
- the invention relates to also a device allowing the implementation of the method indicated above.
- the method and the device according to the invention can be used in particular in the field of construction of cable-stayed bridges, suspension bridges or other large structures, such as sports stadiums, in which shrouds or hangers made of multi-strand cables are used to support or stabilize elements of the structure of the structure, such as a bridge deck, roofing elements or pylons.
- the technique of individually and successively the different strands of a multi-strand cable is advantageous, for compared to the technique of simultaneously tensioning all the strands of the cable multi-strand, to the extent that the first technique allows the use of a device traction, usually a jack or hydraulic pulling winch, which is a lot smaller, much lighter and significantly less powerful than the one that would necessary to tension all the strands of the cable simultaneously (see patent FR 2,652,866).
- a first cause is that the two anchors at the ends of the strands move towards each other at as the strands are stretched and / or the number of strands stretched increase, this rimpedement of the anchorages being itself due to the flexibility of the structural elements (bridge deck, pylons, etc.) to which the ends of the cable are anchored.
- Another cause of the voltage change lies in the fact every time a cable strand is energized, it takes over part of the load applied to the strands previously stretched, so that these are subject to a lower load and that their voltage decreases. For all these reasons and still others, it is difficult to determine or calculate in advance the voltage it must be given to each strand of the cable when the strands are sequentially under pressure.
- the present invention therefore aims to provide a method and a device for sequentially stranding the strands of a multi-strand cable so as to obtain, the end of the tensioning process, the same voltage value for all cable strands.
- the anchorage A1 is for example a high anchorage located in the head portion of a tower of a cable-stayed bridge, while the anchor A2 is for example a low anchor located on the deck of the cable-stayed bridge.
- the strand t k-1 has already been stretched and anchored at its two ends respectively in the anchor heads TA1 and TA2, while the strand t k is anchored only at one end, in the anchor head TA1, and a traction cylinder or hydraulic winch 1 is installed on the other end of the strand t k and bears against the anchor head TA2 in order to stretch this strand.
- a displacement sensor 2 or other similar measuring device is associated with one traction cylinder to measure its stroke when it is actuated, or, what amounts to the same, to measure the end of the strand displacement value t k which is pulled by the traction cylinder 1.
- FIGS. 1 and 2 also show an elongated reference element t ref , which is associated with the cable in such a way that it is collinear with it, one end of the elongated reference element being attached to a fixed point, while its other end is free to move in the longitudinal direction of the cable.
- This elongated reference element t ref may advantageously consist of one of the strands of the cable.
- one of the ends of the reference strand t ref may be anchored for example in the anchor head TA1, while its other end is free to move in one of the holes of the other head. anchoring TA2.
- a second displacement sensor 3 or other similar measuring device is associated with the free end of the reference wire t ref in order to measure the displacement of this end, that is to say the amount from which this end "goes out” of the anchor head TA2 each time a cable strand is tensioned using the traction cylinder 1.
- FIGS. 1 and 2 there is further shown a carrier member t p which serves to support the cable at least at the beginning of the series of tensioning operations of the strands of the cable, preferably during the entire series of operations of setting in tension.
- This carrier element t p can also be advantageously constituted by one of the strands of the cable.
- the carrier strand t p is installed first between the anchors A1 and A2 and its ends are anchored to the two anchor heads TA1 and TA2.
- each strand is represented as being anchored in separate anchor heads TA1 and TA2 of those of the other cable strands, such a representation was simply adopted for the convenience of the drawing, it being understood that the anchor heads TA1 are in made up of a single anchor head with a number of holes at less equal to the number of cable strands.
- the various anchor heads TA2 shown in Figures 1 and 2 are in fact constituted by a single head anchoring device having a number of holes at least equal to the number of strands of the cable.
- the free end of the reference strand t ref is released from the anchoring head TA 2 by an amount d k .
- the elongation of the strand t k-1 is now equal to [ ⁇ L - (d k - d k-1 )].
- the strand t k is pulled until its end pulled by the traction cylinder 1 has moved by a quantity S k (measured by the displacement sensor 2) which is equal to ⁇ L 1 - (d k-1 - d 1 ), where ⁇ L 1 is the elongation of the cable which was stretched first, measured after this first setting. voltage, and d 1 is the quantity of which the free end of the reference wire t ref has emerged from the anchor head TA2 after the first strand has been tensioned.
- the curvilinear length of each cable strand measured between the two anchors A1 and A2, the same for all strands of the cable.
- This can be achieved when all cable strands are arranged in a common sheath, preferably in a sheath in which there is a multi-channel guide adapted to hold the strands of the cable parallel to each other.
- a sheath is for example described in the application patent FR-99.02799 filed March 5, 1999 in the names of the same applicants
- the sheath has been schematically shown in phantom in FIG. is designated by the reference number 4.
- the temperature of the different strands is the same in the cable. This can again be obtained with a satisfactory approximation using the aforementioned sheath.
- this strand is threaded through one of the holes of the anchor head TA2 and into the sheath 4 until its end of the head reaches a corresponding hole of the anchor head TA1 where this head end is anchored in a conventional manner, while the rear end of the reference strand t ref is left free to move in the corresponding hole of the head anchor TA2.
- the displacement sensor 3 is then installed at the free rear end of the reference wire t ref in order to measure its movements relative to the anchor head TA2.
- the strand t 1 after having accurately measured the length of the strand t 1 , it can also proceed to its tensioning by indicating a length of strand to be obtained between the anchor heads TA1 and TA2, this length being able to be example identified by appropriate marks made beforehand on the strand t 1 .
- the strand t 2 is threaded into a hole of the anchor head TA2 and in the sheath 4 and its leading end is anchored in known manner in the anchor head TA1.
- the traction cylinder 1 and the measuring sensor 2, properly reset, are removed from the cable t 1 and installed at the rear end 8 of the strand t 2 as shown in Figure 3c.
- all the strands t ref , t 1 and t 2 have a curvilinear length equal to L 1 .
- the strand t 3 is threaded into a hole of the anchor head TA 2 and in the sheath 4 and its leading end is anchored so conventional in a corresponding hole of the anchor head TA1. Then, the traction cylinder 1 and the displacement sensor 2, properly reset, are removed from the cable t 2 and installed at the rear end 11 of the strand t 3 against the anchor head TA 2 as shown in FIG. 3e . At this moment, all the strands t ref , t 1 , t 2 and t 3 have the same curvilinear length L 2 .
- the tensioning of the cable is continued for each of the following strands of the cable in the same manner as that described above with respect to the strands t 2 to t k , and that up to the strand t n .
- the carrier strand t p is stretched in penultimate (strand t n-1 ) and the reference strand t ref is stretched last (strand t n ).
- a tensioning cycle is restarted by successively retaining the strands t 1 to t n-1 in order to equalize their elongations, and therefore their final tension.
- This second tensioning cycle can be carried out relatively quickly since the strands no longer have to be threaded into the cable sheath and the amounts of displacement S 1 to be made to tighten the strands will generally be relatively small.
- the last strand t n which has been used as the reference strand can be stretched and anchored as indicated above.
- the predefined compensation value e can be determined for example by calculations and / or measurements made beforehand during tests on a material anchorage and with strands identical to those used for the implementation of the process according to the invention. Usually, the value of e is of the order of a few millimeters.
- the output of the displacement sensor 2 is connected on the one hand to a first memory 13 and, on the other hand, to the negative input of a comparator 14.
- the memory 13 is arranged to store the value S 1 .
- the memory 13 stores the value S 1 , it can nevertheless be arranged to store even in the first case all the values of S k measured by the sensor This may be of interest for purposes of subsequent checks or statistics.
- the memory 13 is connected to a computer 15 and sends to it either the value S 1 if the method according to the invention is implemented using the formula (23) or (25), or the value S k-1 if the process according to the invention is carried out using formula (24) or (26).
- a predefined compensation value e is also sent to the computer 15.
- This compensation value e can be for example introduced by a user using a keyboard and stored in a memory of calculator 15
- the latter calculates a set value S kc by using the formula (23), (24), (25) or (26) which has been chosen for the implementation of the process according to the invention.
- the setpoint value S kc calculated by the computer 15 is sent to the positive input of the comparator 14 which compares this setpoint value with the actual value s kr measured at the same time by the displacement sensor 2.
- the output of the comparator 14 is connected to the input of a regulator 17, the output of which controls a motor pump unit 18 hydraulically connected to the traction cylinder 1 for supplying hydraulic fluid under pressure.
- the regulator 17 is a regulator of the PID (Proportional Integral Derivative) type in order to avoid any oscillation or other instability in the control of the traction cylinder 1.
- the two memories 13 and 16 and the calculator 15 can be part of a PLC or a microcomputer.
- the two memories 13 and 16 can then be constituted by memory areas of the RAM of the programmable logic controller or the microcomputer, and the computer 15 can be constituted by the microprocessor of the programmable logic controller or the microcomputer.
- the function of the comparator 14 could also be fulfilled by the microprocessor, suitably programmed, PLC or microcomputer.
- one of the cable strands as carrier strand for putting the cable sheath 4 in place between the anchors A1 and A2 before tensioning the strands thereof and to support said sheath during the tensioning operations of the strands of the cable, this is not absolutely essential. Indeed, the sheath 4 of the cable could be put in place and supported by other known techniques.
- each cable strand t k is threaded into the sheath 4 after the previous strand t k-1 of the cable has been tensioned and anchored
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Description
- Pour la mise en tension et l'ancrage d'un toron d'ordre k (2 ≤ k ≤ n, n étant le nombre de torons du câble) on calcule une valeur de consigne Skc pour le déplacement de l'extrémité du kieme toron à tendre, on tire sur ladite extrémité tout en mesurant son déplacement réel, on compare, pendant ledit déplacement, la valeur réelle mesurée du déplacement à ladite valeur de consigne et, lorsque ladite valeur réelle mesurée atteint ladite valeur de consigne, on cesse de tirer sur le kieme toron et simultanément on ancre son extrémité.
- La valeur de consigne Skc est calculée d'après la formule : où S1 est ladite première quantité de déplacement du premier toron et est la somme des quantités dont ladite extrémité libre de l'élément allongé de référence s'est déplacée à travers ledit ancrage pendant les mises en tension des torons d'ordre 1 à k-1.
- Selon une variante, ladite valeur de consigne Skc est calculée d'après la formule : où e est une valeur prédéfinie de compensation tenant compte d'une rétraction du kieme toron au moment de l'ancrage de son extrémité soumise à la traction.
- On peut utiliser l'un des torons du câble à tendre à titre d'élément allongé de référence. Dans ce cas, ledit toron servant d'élément allongé de référence est tendu et ancré en dernier.
- Lesdits moyens de calcul et de commande comprennent :
- a). un moyen de calcul pour, préalablement à la mise en tension dudit toron d'ordre k, calculer une valeur de consigne Skc pour le déplacement de l'extrémité dudit toron d'ordre k à tendre, ladite valeur de consigne étant calculée d'après la formule : où S1 est la valeur du déplacement mémorisée dans le premier moyen de mémorisation à la fin de la mise en tension du toron d'ordre 1 qui a été tendu le premier, et est la somme des valeurs de déplacement de l'extrémité libre de l'élément allongé de référence pendant les mises en tension des torons d'ordre 1 à k-1 ;
- b). un comparateur ayant une première entrée reliée à la sortie du moyen de calcul et une seconde entrée reliée audit premier capteur de déplacement, pour comparer une valeur réelle instantanée de déplacement de l'extrémité du toron d'ordre k en cours de mise en tension à ladite valeur de consigne Skc, et pour fournir un signal de commande en cas d'égalité de ladite valeur réelle instantanée et de ladite valeur de consigne ; et
- c). un moyen de commande qui est relié à la sortie du comparateur et qui réagit au signal de commande de celui-ci pour commander l'arrêt de l'appareil de traction.
- Le dispositif comprend en outre un moyen d'entrée pour introduire dans ledit moyen de calcul une valeur de compensation e correspondant à la rétraction d'un toron lors de l'ancrage de son extrémité soumise à la traction, pour que ledit moyen de calcul puisse calculer ladite valeur de consigne Skc d'après la formule :
- L'élément allongé de référence est destiné à être l'un des torons du câble à tendre.
- les figures 1 et 2 sont des schémas illustrant le principe général du procédé selon l'invention, la figure 1 correspondant à un état initial avant mise en tension d'un toron quelconque du câble, d'ordre k ≥ 2 dans la succession des opérations de tension des torons du câble, la figure 2 correspondant à un état final après mise en tension dudit toron d'ordre k ;
- les figures 3a à 3f sont des schémas illustrant des étapes successives du procédé selon l'invention ;
- la figure 4 est un schéma fonctionnel montrant un mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
- t1, t2, t3. .. tk-1, tk....tn-1, tn désignent les torons du câble dans l'ordre suivant lequel ils sont mis en tension, n étant le nombre total des torons du câble et k étant un nombre tel que 2 ≤ k ≤ n ;
- L0 désigne la longueur curviligne (mesurée entre les deux ancrages A1 et A2) du toron de référence tref et du premier toron t1 avant mise en tension du toron t1 ;
- N01 désigne la tension initiale donnée au premier toron t1 au début du processus de mise en tension des torons du câble ;
- L1, L2, L3... désignent les longueurs curvilignes des torons (mesurées entre les ancrages A1 et A2) respectivement après la mise en tension du toron t1, t2, t3. .., étant rappelé que, à tout moment, tous les torons déjà installés à ce moment dans la gaine 4 ont la même longueur curviligne ;
- L01, L02, L03.... désignent les longueurs à vide (a tension nulle) des torons t1, t2, t3...., considérés comme étant limités aux deux sections qui sont ancrées dans les têtes d'ancrage TA1 et TA2, après mise en tension desdits torons ;
- ΔLi,j désigne l'allongement du toron ti après mise en tension du toron tj ;
- S1, S2, S3....Sk-1, Sk....Sn désignent les valeurs du déplacement (mesurées par le capteur de déplacement 2) d'un point de référence de l'extrémité du toron t1, t2, t3....tk-1, tk....tn qui, à l'instant considéré, est tiré par le vérin de traction 1 ;
- a1 , a2, a3....ak-1, ak....an désignent les valeurs du déplacement (mesurées par le capteur de déplacement 3) d'un point de référence de l'extrémité libre du toron de référence tref, respectivement après mise en tension du toron t1 t2, t3....tk-1, tk....tn (Dans les figures 1 et 2, on notera que ).
Claims (9)
- Procédé pour tendre un câble formé d'un faisceau de plusieurs torons maintenus parallèles les uns aux autres entre deux ancrages (A1, A2) consistant à ancrer les torons à une de leurs extrémités et à tendre individuellement et successivement les différents torons (tk) du câble à l'aide d'un appareil de traction (1), caractérisé en ce qu'il consiste :a). à installer un élément allongé de référence (tref) de telle sorte qu'il soit colinéaire au câble et qu'une de ses extrémités soit attachée à un point fixe (TA1), tandis que son autre extrémité est libre de se déplacer à travers l'un (A2) des deux ancrages (A1, A2) du câble ;b). à tendre un premier toron (t1) en exerçant une traction sur une extrémité de celui-ci jusqu'à ce que sa tension ou son allongement atteigne une valeur prédéfinie, et à ancrer alors ladite extrémité dudit premier toron (t1);c). à mesurer une première quantité (S1) dont ladite extrémité du premier toron (t1), soumise à ladite traction, s'est déplacée pendant l'étape b) ;d). à mesurer une seconde quantité (a1) dont ladite extrémité libre de l'élément allongé de référence (tref) s'est déplacée à travers ledit ancrage (A2) pendant l'étape b) ;e). à tendre un second toron (t2) en exerçant une traction sur une extrémité de celui-ci jusqu'à ce que ladite extrémité du second toron se soit déplacée d'une quantité prédéfinie (S2) correspondant à la différence entre lesdites première et seconde quantités (S1 et a1) mesurées aux étapes c) et d), et à ancrer alors ladite extrémité dudit second toron (t2) ;f). à mesurer une quantité supplémentaire (a2) dont ladite extrémité libre de l'élément allongé de référence (tref) s'est déplacée à travers ledit ancrage (A2) pendant l'étape e) ;g). à tendre un troisième toron (t3) en exerçant une traction sur une extrémité de celui-ci jusqu'à ce que ladite extrémité du troisième toron se soit déplacée d'une quantité prédéfinie (S3) correspondant à la différence entre ladite quantité prédéfinie (S2) de déplacement de l'extrémité dudit second toron (t2) pendant l'étape e) et ladite quantité supplémentaire (a2) de déplacement de l'extrémité libre de l'élément allongé de référence (tref) pendant l'étape e), et à ancrer alors ladite extrémité dudit troisième toron (t3);h). à mesurer une quantité supplémentaire (a3) dont ladite extrémité libre de l'élément allongé de référence (tref) s'est déplacée à travers ledit ancrage (A2) pendant l'étape g) ;i). et ainsi de suite jusqu'à la mise en tension et l'ancrage du dernier toron (tn) sur lequel on exerce une traction jusqu'à ce que son extrémité soumise à la traction se soit déplacée d'une quantité prédéfinie correspondant à la différence entre la quantité prédéfinie de déplacement de l'extrémité, soumise à la traction, de l'avant dernier toron (tn-1) pendant sa mise en tension et la quantité supplémentaire de déplacement de l'extrémité libre de l'élément allongé de référence (tref) pendant la mise en tension de l'avant dernier toron (tn-1), et à ancrer alors ladite extrémité dudit dernier toron (tn).
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour la mise en tension et l'ancrage d'un toron (tk) d'ordre k, k vérifiant 2 ≤ k ≤ n, n étant le nombre de torons du câble, on calcule une valeur de consigne (Skc) pour le déplacement de l'extrémité du kieme toron à tendre, on tire sur ladite extrémité tout en mesurant son déplacement réel (Skr), on compare, pendant ledit déplacement, la valeur réelle mesurée (Skr) du déplacement à ladite valeur de consigne (Skc) et, lorsque ladite valeur réelle mesurée atteint ladite valeur de consigne, on cesse de tirer sur le kieme toron et simultanément on ancre son extrémité.
- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur de consigne (Skc) est calculée d'après la formule : où S1 est ladite première quantité de déplacement du premier toron (t1) et est la somme des quantités dont ladite extrémité libre de l'élément allongé de référence (tref) s'est déplacée à travers ledit ancrage (A2) pendant les mises en tension des torons d'ordre 1 à k-1.
- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite valeur de consigne (Skc) est calculée d'après la formule : où S1 est ladite première quantité de déplacement du premier toron (t1), est la somme des quantités dont ladite extrémité libre de l'élément allongé de référence (tref) s'est déplacée à travers ledit ancrage (A2) pendant les mises en tension des torons d'ordre 1 à k-1 et e est une valeur prédéfinie de compensation tenant compte d'une rétraction du kieme toron au moment de l'ancrage de son extrémité soumise à la traction.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on utilise l'un des torons du câble à tendre à titre d'élément allongé de référence (tref), et en ce que ledit toron (tref) servant d'élément allongé de référence est tendu et ancré en dernier.
- Dispositif pour tendre un câble multi-torons entre deux ancrages (A1, A2), comprenant un appareil de traction (1) pouvant être adapté successivement à chacun des torons (tk) du câble pour les tendre individuellement et successivement, caractérisé en ce qu'il comprend :a). un élément allongé de référence (tref) qui est destiné à être associé au câble à tendre de telle façon qu'il soit colinéaire audit câble et qu'une de ses extrémités soit attachée en un point fixe (TA1), tandis que son autre extrémité est libre de se déplacer à travers un trou de l'un (A2) des deux ancrages (A1, A2) du câble ;b). un premier capteur de déplacement (2) apte à être adapté successivement à chacun des torons du câble pour mesurer à chaque fois le déplacement d'une extrémité du toron (tk) auquel le premier capteur (2) est adapté lorsque ladite extrémité du toron est soumise à une traction par ledit appareil de traction (1) ;c). un premier moyen de mémorisation (13) relié au premier capteur de déplacement (2) pour mémoriser au moins la valeur (S1) du déplacement de l'extrémité du toron (t1) qui est tendu le premier ;d). un second capteur de déplacement (3) associé à l'élément allongé de référence (tref) pour mesurer le déplacement de son extrémité libre à travers ledit ancrage (A2) chaque fois qu'un toron (tk) du câble est mis en tension et ancré ;e). un second moyen de mémorisation (16) relié au second capteur de déplacement (3) pour mémoriser les valeurs de déplacement mesurées par ledit second capteur (3) ;f). des moyens de calcul et de commande (14, 15, 17) reliés audit premier capteur de déplacement (2) et auxdits premier et second moyens de mémorisation (13, 16) pour commander automatiquement l'arrêt de la traction exercée sur un toron (tk) d'ordre k du câble, k vérifiant 2 ≤ k ≤ n, n étant le nombre de torons du câble, lorsque la valeur du déplacement (Skr) mesurée par le premier capteur de déplacement (2) atteint, pour ledit toron donné d'ordre k, une valeur de déplacement prédéfinie (Skc) correspondant à la différence entre la valeur prédéfinie de déplacement de l'extrémité du toron (tk-1) d'ordre k-1 pendant la mise en tension de ce toron d'ordre k-1 et la valeur de déplacement de l'extrémité libre de l'élément allongé de référence (tref) pendant la mise en tension dudit toron d'ordre k-1.
- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul et de commande (14, 15, 17) comportent :a). un moyen de calcul (15) pour, préalablement à la mise en tension dudit toron (tk) d'ordre k, calculer une valeur de consigne (Skc) pour le déplacement de l'extrémité dudit toron (tk) d'ordre k à tendre, ladite valeur de consigne étant calculée d'après la formule : où S1 est la valeur du déplacement mémorisée dans le premier moyen de mémorisation (13) à la fin de la mise en tension du toron (t1) d'ordre 1 qui a été tendu le premier, est la somme des valeurs de déplacement de l'extrémité libre de l'élément allongé de référence (tref) pendant les mises en tension des torons d'ordre 1 à (k-1) et e une valeur prédéfinie de compensation tenant compte de la rétraction d'un toron (tk) lors de l'ancrage de son extrémité soumise à la traction.b). un comparateur (14) ayant une première entrée (+) reliée à la sortie du moyen de calcul (15) et une seconde entrée (-) reliée audit premier capteur de déplacement (2), pour comparer une valeur réelle instantanée (Skr) de déplacement de l'extrémité du toron (tk) d'ordre k en cours de mise en tension à ladite valeur de consigne (Skc), et pour fournir un signal de commande en cas d'égalité de ladite valeur réelle instantanée (Skr) et de ladite valeur de consigne (Skc); etc). un moyen de commande (17) qui est relié à la sortie du comparateur (14) et qui est adapté à réagir au signal de commande de celui-ci pour commander l'arrêt de l'appareil de traction (1).
- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen d'entrée pour introduire dans ledit moyen de calcul (15) la valeur de compensation (e) correspondant à la rétraction d'un toron (tk) lors de l'ancrage de son extrémité soumise à la traction, pour que ledit moyen de calcul (15) puisse calculer ladite valeur de consigne (Skc) d'après la formule :
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'élément allongé de référence (tref) est destiné à être l'un des torons du câble à tendre.
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