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Le patrimoine scientifique de l'Ifsttar

Le libre accès à l'information scientifique est aujourd'hui devenu essentiel pour favoriser la circulation dusavoir et pour contribuer à l'innovation et au développement socio-économique. Pour que les résultats desrecherches soient plus largement diffusés, lus et utilisés pour de nouveaux travaux, l’Ifsttar a entrepris lanumérisation et la mise en ligne de son fonds documentaire. Ainsi, en complément des ouvragesdisponibles à la vente, certaines références des collections de l'INRETS et du LCPC sont dès à présentmises à disposition en téléchargement gratuit selon les termes de la licence Creative Commons CCBY-NC-ND.

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d'essai

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Méthode d'essai LPC no 53

Février 1999

Laboratoire central des Ponts et Chaussées 58, boulevard Lefebvre, F-75732 Paris Cedex 15

Avertissement

Les projets de méthode d'essai sont mis en application et diffusés, à titre expérimental, par les chefs de division ou de service du Laboratoire central des Ponts et Chaussées (LCPC), après examen par la Direction des programmes et des actions de développement (Délégation à la qualité des essais, la normalisation et la réglementation technique).

Au bout d'une période, dont la durée est normalement d'un an, les Projets de méthode d'essai sont réexaminés pour tenir compte des observations émises par leurs utilisateurs et, éventuellement, des résultats d'études complémentaires (essais interlaboratoires, qualification des matériaux d'essai, etc.).

Selon l'importance des modifications à apporter, ils sont alors reconduits à titre de projets pour une nouvelle période d'essai, soit transformés en Méthodes d'essai LPC ou proposés à l'AFNOR comme projet de norme.

Les Méthodes d'essai LPC sont approuvées par le directeur général du LCPC après qualification par la Délégation à la qualité des essais, la normalisation et la réglementation technique, et diffusées par le Service de l'Information scientifique et technique.

Bi Ce document a été rédigé par :

François Olivié Alain Chabert Laboratoire central des Ponts et Chaussées

Michel Darcel Laboratoire régional de l'Ouest parisien

Bi Ce document est disponible au :

Laboratoire central des Ponts et Chaussées IST-Diffusion des Éditions 58, boulevard Lefebvre F-75732 Paris Cedex 15 Téléphone : 01 40 43 52 26 Télécopie : 01 40 43 54 95 sur lnternet : http://www.lcpc.fr

Prix : 120 F HT

Ce document est propriété du Laboratoire central des Ponts et Chaussées et ne peut être reproduit, même partiellement, sans l'autorisation de son directeur général

(ou de ses représentants autorisés) O 1999 - LCPC ISSN 1 167-489X

ISBN 2-7208-3770-9

I. Détermination des caractéristiques

il. Essai de traction (fils, barres, torons) 21

III. Essai de traction déviée (torons

de diamètre supérieur

IV. Détermination de la longueur

conventionnelle de scellement

par adhérence 45

Présentation

L e s armatures de précontrainte telles que les fils et torons sont des produits particulièrement adaptés à leurs usages. Elles se distinguent des produits courants en acier par leur forme et leurs très hautes caractéristiques mécaniques. À l'heure actuelle, la contrainte de traction maximale garantie atteint, pour certaines armatures, 2 Y60 MPa.

Les spécifications des armatures de précontrainte et les conditions de leur utilisation sont fixées par le réglement de I'homologation et du contrôle des armatures, en application du fascicule 4, titre II du Cahier des clauses techniques générales (CCTG). Bien qu'elles soient en cours de préparation, il n'existe pas encore de normes françaises ou européennes définissant ces produits et tous les essais qui les intéressent. Quelques anciennes méthodes d'essai (relaxation, corrosion) du LCPC transformées en normes françaises restent applicables. Elles ne couvrent cependant pas l'ensemble des caractères utiles pour définir correctement les armatures. L'objet du recueil de méthodes d'essais est d'en apporter un complément utile.

e La définition précise de la géométrie des armatures (fils et torons) est un élément essentiel de la technique de la précontrainte par pré ou post-tension. Le diamètre doit être exactement calibré pour qu'il n'apparaisse aucun glissement ni aucune rupture lors de la mise en tension et pendant la vie de l'ouvrage. La régularité de la section doit être parfaite pour que les contraintes restent uniformes sur la longueur. La forme des crantages et le pas des torons ont une influence directe sur la longueur de scellement des nombreux produits manufactu- rés fabriqués grâce à la technique de la précontrainte par pré-tension. Les méthodes d'essais de détermination des caractéristiques géométriques décrites dans ce recueil apportent des éléments nécessaires et utiles pour réaliser les mesures. Elles sont le fruit de l'expérience des laboratoires ..points appui acier,, du réseau des LPC et des observations faites par les auditeurs de la mission VCU/BP dans les laboratoires des principaux produc- teurs européens.

L'essai de traction des matériaux métalliques est un essai parfaitement normalisé (NF EN 10002-1). L'application de la norme à la plupart des produits ne pose pas de gros problèmes. II n'en n'est pas de même pour les armatures de précontrainte. En effet, les armatures sont des produits longs et très résistants. Des difficultés de mise en euvre de l'essai peuvent apparaître du fait de l'obligation de réaliser les essais sur des tronçons bruts (sans surépaisseur au niveau des zones d'ancrage dans les machines) et de déterminer l'allongement sous charge maximale. Ces difficultés sont encore plus prononcées lorsque l'éprouvette est un toron constitué par sept fils tendus simultanément. II est à noter que les armatures de précontrainte sont un des rares produits où la caractéristique de limite d'élas- ticité est définie par la charge à la limite conventionnelle d'élasticité à 0, Y %.

e L'essai de traction déviée est un essai typique des torons de précontrainte utilisés en post- tension. II permet de définir un critère de sensibilité des torons à des efforts locaux de compression lors de la mise en tension. Cet essai reflète les pertes de résistance longitudi- nale dues aux pressions générées par des enchevêtrements des torons unitaires et par les déviations des câbles dans leur tracé. La méthode d'essai reprend pour une large part la des-

cription faite dans le projet de norme européen NF EN 10138-1. Cet essai dont les résultats sont généralement assez dispersés nécessite des mesures sur plusieurs éprouvettes. Les ré- sultats obtenus permettent de définir un critère dont la spécification est généralement plus sévère lorsque les torons sont utilisés pour des applications particulières telles que les haubans.

e L'essai de détermination de la longueur conventionnelle de scellement concerne essentiel- lement les armatures destinées à l'utilisation en pré-tension. II permet de déterminer la longueur du produit nécessaire à son ancrage par adhérence avec le béton. Ce paramètre est déterminant pour la fabrication de produits manufacturés en béton tels que les poutres, dalles alvéolées, traverses de chemin de fer, etc. Les corps d'épreuves sont constitués par des poutres. Ils sont fabriqués en utilisant un béton de référence. Le relâchement des armatures tendues au préalable survient lorsque la résistance requise du béton est atteinte. Le relief des fils utilisés n'est pas lisse. Une géométrie correcte est nécessaire. Si l'adhérence est in- suffisante, l'armature glisse dans le béton et la précontrainte n'est pas assurée. Par contre si le relief est trop marqué, la longueur de scellement est trop petite et le béton risque fort de fissurer, voire de se rompre. On ne procède à ces essais que lorsque les caractéristiques géométriques des crantages diffèrent notablement des valeurs usuelles. La longueur conventionnelle de scellement (résistance du béton à la compression = 40 MPa) définie par le BPEL, pour les armatures habituelles, est égale à 100 fois leur diamètre pour les fils crantés et à 75 fois le diamètre dans le cas des torons.

François Olivié Chargé de recherche

Section Armatures et procédés de précontrainte Division Métaux, armatures et câbles pour ouvrages d'art

Laboratoire central des Ponts et chaussées

sI barres, torons

1. Objet et domaine d'application

2. Références

3. Définitions

4. Symboles et désignations

5. Déterminations applicables aux fils, torons et barres

6. Déterminations applicables aux fils et torons

7. Déterminations applicables aux torons

8. Déterminations applicables aux fils crantés

9. Déterminations applicables aux barres non lisses

10. Procès-verbal d'essai

ANNEXE

Méthodes d'essais applicables aux armaîwres de précontrainte

Cette méthode a pour but de définir les modes opératoires et moyens nécessaires à la déter- mination des caractéristiques géométriques des armatures de précontrainte spécifiées dans les différents textes réglementaires. Ces modes opératoires s'appliquent aux différents types d'armatures de précontrainte : fils, torons et barres et particulièrement aux armatures non lisses. Ils doivent permettre de définir les caractéristiques géométriques moyennes réelles des armatures afin de les comparer aux valeurs nominales spécifiées. Ils concernent :

pour les fils, torons et barres (lisses et non lisses) - le poids métrique - la section moyenne

pour les fils et torons - la courbure

pour les torons - le pas de toronnage - le diamètre des fils constitutifs

e pour les fils crantés - la profondeur des empreintes - l'écartement (pas) des empreintes - la largeur du relief entre empreintes - l'inclinaison des empreintes - le pourcentage du périmètre couvert par les empreintes

e pour les barres non lisses - le pas des reliefs ou du filetage - la profondeur des reliefs - le pourcentage du périmètre couvert par les reliefs

2. Références

Arrêté du 13 avril 1989 Règlement de l'homologation et du contrôle des armatures de précontrainte

e Décision du 27 février 1996 Annexes au règlement de l'homologation et du contrôle des armatures de précontrainte

PR EN 101 38 1-2-3-4-5 Armatures de précontrainte

NF A 35 035 Fils lisses et torons de précontrainte galvanisés à chaud

8. Déksmination des camcgristiques géom8kiques (fils, barres, torons)

3. Définitions

Empreinte Relief formé en creux sur les fils de précontrainte dénommés << fils crantés ,>. Les empreintes sont définies géométriquement par leur profondeur (a), le pas ou écartement des empreintes (p), la largeur du relief entre empreintes (b) et inclinaison des empreintes (P) par rapport à l'axe longitudinal.

Verrou Relief formé en bosse sur les barres nervurées. La géométrie des verrous (pas, chants, hauteur, etc.) est définie par le producteur des barres.

ca Fil cranté Fil présentant en périphérie trois chants d'empreintes de caractéristiques géométriques sem- blables à l'exception de l'inclinaison. Pour l'un des chants, l'inclinaison des empreintes est opposée à celle des deux autres.

Toron Produit constitué d'un certain nombre de fils (trois ou sept) dont la couche externe est en- roulée en hélice dans le même sens et avec le même pas.

e Toron cranté Toron constitué dans sa couche externe de fils crantés identiques. Les caractéristiques géo- métriques des empreintes étant difficilement mesurables sur le toron, elles ne sont contrô- lées efficacement que sur les fils constitutifs avant toronnage.

Barre lisse Barre présentant en partie courante une section circulaire uniforme et dont les extrémités sont pourvues d'un filetage obtenu à froid.

@ Barre filetée Barre présentant un filetage sur toute sa longueur.

Barre nervurée Barre comportant sur toute sa longueur des verrous transversaux.

e Courbure La courbure d'un fil ou d'un toron est mesurée par la flèche maximale que présente un fil ou un toron reposant librement sur une surface plane entre sa génératrice intérieure et une ligne de base (corde) d'un mètre.

Méthodes d'essais applicables aux armatures de précontrainte

Les symboles et leur désignation sont donnés dans le tableau 1.

Tableau I - Symboles et désignations

Repère

1 1 Pm 1 glm

1 3 1 c 1 mm 1 Courbure 1

Symbole

Poids métrique

2 l

I mm 1 Largeur du relief entre empreintes I

Unité

SV

4

5

6

7

Désignation

5. Déterminations app

mm2

Pt

dz

a

P

9

s, torons et barres

Section réelle moyenne obtenue à partir du poids métrique Sv = P,/p, p : densité prise égale à 7,81 pour les fils et torons

p : densité prise égale à 7,85 pour les barres

5.1. Poids métrique (Pm)

mm

mm

mm

mm

B

Le poids métrique est le poids d'un mètre d'armature. II est déterminé en pesant une éprou- vette d'une longueur mesurée supérieure ou égale à 0'5 m, et en ramenant ce poids à la longueur unitaire d'un mètre. Céprouvette est prélevée dans une zone quelconque du produit, généralement à une de ses extrémités. Les coupes doivent être franches et perpendiculaires à l'axe longitudinal.

Pas de toronnage

Diamètre réel des fils constitutifs d'un toron lisse

Profondeur des empreintes d'un fil cranté

Écartement (pas) des empreintes

La longueur de l'éprouvette est mesurée avec un réglet ou un mètre ruban métallique avec une précision 1 millimètre.

mm Angle d'inclinaison des empreintes

I. Dékamina~on des carac6ristiques géoméwiques (fils, barres, krons)

Le poids de I'éprouvette est déterminé avec une balance ayant une précision égale ou supé- rieure à : P pour les fils et torons : 0,1 g, + pour les barres : 1 g.

Si P est le poids (en grammes) de I'éprouvette et L sa longueur (en mètres), le poids métrique est alors égal à : Pm = PIL.

5.2 Section réelle moyenne (Sv)

La section réelle moyenne est le quotient du poids métrique par la densité p. Elle s'exprime en mil- limètres carrés.

La densité de l'acier constitutif des fils et torons est prise égale à 7,81, celle de l'acier des barres à 7,85.

6. Déterminations app s et torons

6.1. Courbure (6)

La courbure est mesurée par la flèche maximale que présente un fil ou un toron reposant librement.

Sa détermination est réalisée à I'aide d'une éprouvette d'une longueur supérieure à 1 m. Elle peut se faire dans un plan horizontal ou un plan vertical.

Sur un plan horizontal (sol de l'atelier, plateau d'un établi), une ligne droite de 1 I 0,001 m est tra- cée et les extrémités repérées. Céprouvetîe est laissée libre sur le plan puis déplacée sans contrainte de façon à ce que deux points de sa génératrice interne viennent coïncider avec les repères d'ex- trémités (une latte fine de 1 m peut servir de référence et remplacer le tracé). La flèche maximale C en millimètres entre la ligne droite et la courbure interne de I'éprouvette est mesurée.

Dans un plan vertical (mur...), deux taquets distants de 1 I 0,001 m doivent être disposés sur une ligne horizontale. La ligne droite joignant les taquets est tracée. L'éprouvette'est placée libre en appui sur les deux taquets. La flèche maximale C en millimètres entre la ligne tracée et la courbure externe de I'éprouvette est mesurée.

Les mesures sont effectuées à I'aide d'un mètre ou d'un pied à coulisse avec une précision su- périeure ou égale à I 1 mm (annexe - fig. 2).

Remarque Le projet de norme européen EN 1013812-3 spécifie que la courbure maximale ne doit pas être supérieure à 25 millimètres.


7. Déterminations app aux torons

7.1. Pas de toronnage (Pt) Le pas de toronnage est la longueur du pas d'hélice d'enroulement des fils périphériques. II est déterminé sur le toron en mesurant, sur une génératrice, la distance entre n fils, n doit être supérieur à 3. Si N est le nombre de fils périphériques du toron, t la longueur mesurée entre n fils, le pas Pt est égal à : Pt = (l ln-1) x N.

La mesure de la longueur 1 est faite à partir des repères tracés sur les fils périphériques, à l'aide d'un réglet ou d'un mètre ruban avec une précision de I 1 mm (annexe - fig. 3) .

Plus le nombre de fils n est important, meilleure sera la détermination du pas Pt. Dans le cas de torons sept fils (six fils périphériques), il est recommandé de prendre n égal à 13 de façon à mesurer directement la longueur de deux pas Pt.

Une autre méthode consiste à relever le relief du toron sur un produit conservant son empreinte, par exemple en le marquant sur du papier de type carbone ,p. La mesure peut alors être ef- fectuée, au réglet, sur le relevé du relief. Cette méthode est pratique dans la mesure où l'on veut conserver une preuve du résultat, toutefois elle peut s'avérer moins précise car elle ne permet le relevé que d'un nombre limité de fils sur la génératrice.

II peut parfois être intéressant de relever le sens du pas de toronnage, à droite ou à gauche. Les torons destinés aux applications françaises n'ont pas de sens imposé. Certains fabri- cants produisent des torons dans les deux sens, d'autres avec un sens préférentiel.

7.2. Diamètre des fils constitutifs (d,)

La détermination du diamètre des fils constitutifs d'un toron doit être effectuée sur les fils élé- mentaires d'un échantillon de longueur supérieure à 0,3 m détoronné. Elle est réalisée à I'aide d'un pied à coulisse au 1150 mm ou d'un pied à coulisse numérique au 11100 mm présentant des becs fins.

Les mesures sont effectuées dans deux sections proches de chacune des extrémités des fils (5 cm). Dans ces deux sections, on recherchera, en donnant une rotation au fil, les dimensions du diamètre minimal et du diamètre maximal (annexe - fig. 4). Le résultat est la moyenne des quatre valeurs de diamètre relevées.

La mesure, bien que simple, est délicate car les fils périphériques conservent longitudinalement une forme hélicoïdale. Elle sera effectuée avec une pression suffisante mais non exagérée des becs du pied à coulisse. On portera une attention particulière au zéro du pied à coulisse.

I. Détermination des caracbiristiques géométriques (fils, barres, torons)

8. DQtermlnations app

8.11. Profondeur des empreintes (a) La profondeur des empreintes est la moyenne des profondeurs d'empreintes de chacun des chants. La profondeur d'empreintes d'un chant est la moyenne des profondeurs maximales d'au moins cinq empreintes différentes mesurées sur le chant considéré.

Les mesures doivent être réalisées sur la génératrice où la profondeur est maximale, de chacun des chants. Elles sont effectuées à l'aide d'un comparateur ou d'un capteur ayant une pré- cision égale ou supérieure à 11100 mm. Selon le type de comparateur utilisé (mécanique, nu- mérique, numérique avec remise à zéro), la méthode de mesure peut être manuelle, semi-automatique ou automatique avec enregistrement.

Dans tous les cas, l'échantillon est constitué d'un tronçon de fil d'au moins 20 cm de longueur. II est placé dans un vé pouvant se déplacer sous le palpeur du comparateurlcapteur selon I'axe longitudinal du fil, en suivant sa génératrice. Le tronçon est positionné en rotation de manière à ce que le palpage soit effectué sur la génératrice présentant les profondeurs maximales du chant. L'axe du palpeur doit passer par I'axe transversal du fil et être perpendiculaire à son axe longitudinal (annexe - fig. 5). Le fil doit être bridé sur le vé (mécaniquement ou magnétiquement).

La pointe de palpage doit être suffisamment fine pour discriminer efficacement le profil de la génératrice. La pression de palpage doit être suffisante pour suivre correctement le relief.

a Méthode manuelle Dans ce cas, l'opérateur présente au palpage, pour un sens de déplacement du vé, alter- nativement une zone de points hauts et une zone de points bas dont il note les valeurs ex- trêmes mesurées indiquées par le comparateur. Les différences (valeur [valeur haute 1 - valeur basse l ] , [valeur haute 2 - valeur basse 21, ...,[ valeur haute n - valeur basse n]) sont les profondeurs individuelles de chaque empreinte pour le chant considéré. Cette opération est reconduite pour les autres chants.

Méthode semi-automatique Cette méthode est applicable lorsque I'on utilise un comparateur numérique avec remise automatique à zéro. Elle est analogue à la précédente et n'en diffère que par la remise à zéro du comparateur pour chaque valeur maximale trouvée. Dans la zone des points hauts, pour la valeur maximale, l'opérateur fait le zéro du comparateur. La profondeur de chaque empreinte est alors lue directement lors du palpage dans la zone des points bas.

a~ Méthode automatique avec enregistrement Cette méthode est applicable lorsque I'on utilise un capteur permettant un enregistrement des mesures. Le signal du capteur, proportionnel à la cote du palpeur, est enregistré pour four- nir un diagramme représentant le relief de la génératrice palpée. L'enregistrement peut être réalisé dans le temps en déplaçant lentement de manière monotone le vé sous la pointe de palpage. Les profondeurs d'empreintes peuvent alors être mesurées sur le diagramme en- registré en tenant compte des gains d'amplification (annexe - fig. 6).

Méthdes d'essais applicables aux armatures de précontrainte

Résultat Le compte rendu des mesures doit présenter : N soit, la moyenne des mesures de la profondeur de chaque chant et la profondeur des em-

preintes résultantes (moyenne des profondeurs de chaque chant) ; N soit, si le nombre de mesures réalisées sur chaque chant est le même, plus grand ou

égal à 5, la moyenne générale et l'écart type associé.

8.2. Écartement des empreintes (p) Cécartement des empreintes est le pas.

Le pas d'un chant d'empreintes est mesuré en prenant, sur la génératrice du chant considéré la distance entre n empreintes (n doit être supérieur ou égal à 11). Si 1 est la longueur mesurée entre n empreintes, l'écartement des empreintes du chant est égal à p = 1 /(ml) - (annexe - fig. 7).

La mesure est réalisée avec un pied à coulisse à becs fins dont la précision est supérieure ou égale à O, 1 mm.

8.3. La largeur du relief entre empreintes (b) La largeur du relief entre empreintes est la moyenne des largeurs moyennes de chaque chant d'empreintes. La largeur moyenne du relief entre empreintes de chaque chant d'empreintes est le résultat moyen de la largeur entre au moins 4 empreintes consécutives (3 mesures).

La mesure de la largeur du relief entre empreintes ne peut être réalisée avec satisfaction qu'avec un système optique approprié (loupe, binoculaire, projecteur de profil, ...) permettant des grandissements supérieurs à 5. Des grandissements compris entre 10 et 50 sont recommandés. Les systèmes optiques doivent comporter des réticules permettant la mesure et un dispositif d'éclai- rement de l'échantillon. Le grandissement du système optique doit être vérifié périodiquement.

La largeur du relief entre empreintes est mesurée en partie haute sans prendre en compte les pentes et les pieds des reliefs. Lorsque les empreintes ont une forme parabolique, la mesure

. est réalisée sur la génératrice pour laquelle la largeur est la plus faible (annexe - fig. 8).

Pour une détermination rapide, il peut être toléré des mesures réalisées à I'aide d'un pied à coulisse à becs fins. En cas de contestation, seuls ne seront retenus que les résultats obtenus à partir de mesures effectuées à I'aide de moyens optiques assurant un grandissement suffisant.

8.4. Angle d'inclinaison des empreintes (P) Cinclinaison des empreintes est l'angle que fait le relief bordant les empreintes avec I'axe longitudinal du fil (moyenne des angles des empreintes de chaque chant).

La mesure est effectuée en relevant, au projecteur de profil, le relief des chants d'empreintes. Cangle peut être calculé trigonométriquement à partir du relevé en prenant comme référence le bord du fil. Le chant d'empreintes doit être correctement placé sous le système optique de fa~on à ce que la géométrie des empreintes soit symétrique par rapport à I'axe longitudinal du fil. Lorsque les reliefs ont une forme parabolique, il convient de les linéariser au mieux.

Pour une détermination rapide, un rapporteur d'angle, dont la référence sera parallèle à I'axe longitudinal du fil, peut-être utilisé.

I. Détermination des caractéristiques géomébiques (fils, barres, nsons)

8.5. Pouvcentage du périmètre couvert par les mprelntes Le pourcentage du périmètre couvert (P,) par les empreintes est le complément au pourcentage non couvert (P,,) qui est déterminé en mesurant sur une section la longueur des cordes des arcs de la circonférence du fil non couverts par les empreintes (annexe - fig. 9). La somme des longueurs des cordes (E = el + e2 + e3), ramenée (en pour cent) à la longueur de la cir- conférence nominale (calculée à partir du diamètre nominal D, du fil), est dite égale au pourcentage de périmètre non couvert : P,, = 100 (E/nD,).

Le pourcentage couvert p, est alors égal à : P, = 100 - P,, = 100 (1 - E/nD,).

Le pourcentage du périmètre couvert par les empreintes est une caractéristique qui n'a qu'une valeur indicative. Elle peut être réalisée avec un pied à coulisse à becs fins au 1/10 mm ou à I'aide d'un système optique de grandissement suffisant (5 à 20) comportant un système réti- culé pour effectuer les mesures. Sa détermination n'est pas aisée. La principale difficulté est de définir exactement le pied des empreintes.

9. Déterminations app aux barres non

Les déterminations des caractéristiques géométriques des barres nervurées reprennent les principes de mesures exposés précédemment pour les fils crantés en ce qui concerne le pas, la profondeur des reliefs ainsi que le pourcentage de relief couvert.

Les déterminations des caractéristiques géométriques des filetages des barres filetées sont plus spécifiques. Elles impliquent l'utilisation de calibres. En leur absence, le contrôle peut être effectué sur des coupes longitudinales réalisées à I'aide de tronçonneuse de type métallogra- phique. Cexamen et les mesures seront alors effectués en utilisant des moyens appropriés (pied à coulisse, systèmes optiques).

Le procès-verbal d'essai doit comporter les renseignements suivants : > la référence à la présente méthode,

% le nom du demandeur, 9 les noms de la société et de l'usine productrice de l'échantillon,

M la désignation de l'échantillon : diamètre, section, classe, type de surface, référence du lot (numéro de coulée, numéro de bobine, etc.),

> une brève description des moyens d'essais, 9 le résultat des mesures avec le relevé des valeurs individuelles, % les conditions d'essai non conformes aux présents modes opératoires.

- - dz

a

'• b 1 ,.1

l l l l

_L--~---~~--------~-~-~-------~------J-, 1 p 1

Fig. 1 - Géométrie des fils crantés.

~~~~---------------

1 m

Fig. 2 - Courbure des fils et torons (plan horizontal).

1 1

~.·"1.: .. ·.···.,1:· .. · ~i . . . ~8

Pasn=7

(toron 6 fils périphériques)

Fig. 3 - Détermination du pas de toronnage.

Oui

Non

Fig. 4 - Détermination du diamètre des fils constitutifs d'un toron.

Enveloppe de la courbure du fil

2 n (6)

n (6)

p (pas) = / / (n - 1)

Fig. 7 - Détermination de l'écartement des empreintes.

Fig. 8 - Détermination de la largeur du relief entre empreintes.

Fig. 9 - Détermination du périmètre couvert par les empreintes.

sI barres, torons

1. Objet el domaine d'application

2. Références

3. Principe de I'essai

4. Définitions


6. Éprouvette

7. Dispositifs d'essai

8. Conditions d'exécution de l'essai

9. Détermination des caractéristiques


ANNEXE


1. Objet et domaine d'app

La présente méthode d'essai s'applique aux fils, torons et barres en acier utilisés comme armatures de précontrainte. Sont exclus du domaine d'application les câbles fabriqués à partir de ces éléments.

Elle définit les propriétés mécaniques que permet de déterminer l'essai de traction et fixe des prescriptions du mode opératoire.

2. Références

EN 10002-1 Matériaux métalliques, essai de traction - méthode d'essai (à la température ambiante)

EN 10002-2 Vérification du système de mesure de la charge de la machine d'essai de traction

ISO 2566-1 Conversion des valeurs d'allongement (aciers au carbone et aciers faiblement alliés)

a PR EN 10138-1-2-3-4-5 Armatures de précontrainte

3. Principe de

L'essai consiste à soumettre une éprouvette à un effort de traction, généralement jusqu'à rupture, en vue de déterminer les caractéristiques définies plus loin. Sauf spécifications contraires, I'essai est effectué à la température ambiante dans les limites comprises entre 10 et 35 OC.

4. Définitions

4.1. Longueur e~ Longueur totale de i'éprouvene (Lt)

Longueur totale de l'éprouvette y compris la longueur nécessaire à la prise des mors dans la machine.

e Longueur entre repères (L) À un instant donné de I'essai, longueur de I'éprouvette sur laquelle est mesuré l'allongement.

81 - Essai de haéticm (f i ls, barres, torons)

On distingue en particulier : X- longueur initiale entre repères (L,) : longueur entre repères avant l'application

de la charge, P longueur ultime entre repères (Lu) : longueur entre repères après rupture de I'éprouvette.

a~ Longueur de base de I'extensomètre (Le) Longueur de la partie de I'éprouvette utilisée pour la mesure de I'allongement au moyen d'un extensomètre (cette longueur peut différer de L,).

4.2. Allongement ta Allongement, extension (di..)

À un instant donné de l'essai, accroissement de la longueur initiale entre repères (L,) ou de la longueur de base de I'extensomètre (Le).

Allongement pour cent (A) Allongement (extension) exprimé en pourcentage de la longueur initiale entre repères (L,) ou de la longueur de base de I'extensomètre (Le).

Allongement pour cent sous charge maximale (Ag) Allongement pour cent obtenu sous charge maximale n'incluant pas la déformation élastique (uniquement I'allongement de déformation plastique, correspondant à une mesure faite après retour à charge nulle).

a Allongement total pour cent sous charge maximale (A t)

mation élastique et plastique. P Allongement pour cent obtenu sous charge maximale eng obant les allongements de défor-

a Allongement pour cent après rupture Allongement pour cent rémanent de la longueur entre repères [100(L, - L,) / L,] après rupture. On distingue : X- I'allongement réparti pour cent après rupture (A,), lorsque la rupture survient hors de la zone

entre repères ; I'allongement total pour cent après rupture (At), lorsque la rupture survient dans la zone entre repères.

4.3. Section e Section nominale (Sn)

Aire de la section droite de I'éprouvette définie par les spécifications pour l'armature considérée.

CS Section initiale (Sol Aire mesurée de la section droite de I'éprouvette avant I'application de la charge.

e Section ultime (Su) Aire mesurée de la section droite minimale de I'éprouvette après rupture.

e Coefficient de striction (Z) Variation maximale de l'aire de la section transversale produite par l'essai (S,-Su) exprimée en pourcentage de I'aire de la section initiale (S,). Perte de section (%) de I'éprouvette dans la zone rompue.

Méshodes d'essais applicables aux armatures de précontrainte

4.4. Charge - Résistance @ Charge maximale (Fr ou Fm)

Charge maximale supportée par I'éprouvette au cours de I'essai après dépassement de la limite d'élasticité. (Fm est le symbole retenu par la norme européenne EN 10002 qui n'a pas été acceptée par la CIP qui lui préfère Fr).

e Charge maximale spécifiée (F,,) Charge maximale spécifiée par la norme <( produit )), pour l'armature considérée.

CB Charge unitaire (R) (contrainte) À chaque instant de I'essai, quotient de la charge par l'aire de la section nominale (Sn).

m Résistance à la traction (R,) Charge unitaire correspondant à la charge maximale (Fr).

Charge à la limite conventionnelle d'élasticité à 0,1 % (FPo,,) Charge à laquelle correspond une extension non proportionnelle égale à 0,1 % de la longueur de base de I'extensomètre.

Limite conventionnelle d'élasticité à 0,1 % (RPo,,) Charge unitaire correspondant à la charge à la limite conventionnelle d'élasticité.

Charge à la limite conventionnelle d'élasticité « PC » (Fe) Ordonnée du point d'intersection de la droite de pente 200 000 NImm2 (MPa) passant par les coordonnées (0,l % - O) avec le diagramme de traction.

@ Charge à la limite d'extension (allongement) de 1 % (F,,) Charge pour laquelle l'extension (allongement) totale est de 1 %.

Limite d'extension (allongement) de 1 % (R,,) Charge unitaire correspondant à la charge à la limite d'extension de 1 %.

4.5. Diagramme de traction - Module d'élasticité @ Diagramme de traction (F,A)

Courbe représentative en coordonnées rectangulaires de la charge F (en ordonnée) en fonction de l'allongement pour cent A (en abscisse) de l'éprouvette pendant I'essai de traction jusqu'à la charge maximale.

@ Module d'élasticité (E) Coefficient de la pente passant par les points du diagramme de traction d'ordonnée FI et F2, ramené en contrainte en utilisant la section nominale Sn (les charges FI et F2 peuvent être prises respectivement égales à 0'2 et 0,7 de la charge maximale spécifiée F,).

81 - Essai de traction (fils, barres, torons)

Les symboles et leurs désignations sont donnés dans le tableau 1 .

Tableau I - Symboles et désignations

Désignation

Éprouvette

Diamètre nominal des fils, barres ou torons Diamètre nominal des fils constitutifs d'un toron Diamètre initial des fils, barres ou torons Diamètre initial des fils constitutifs d'un toron Diamètre de la section minimale après rupture des fils ou barres Diamètre de la section minimale après rupture des fils élémentaires de toron Longueur initiale entre repères Longueur ultime entre repères Longueur de base de I'extensomètre Longueur totale de l'éprouvette Aire de la section nominale de l'éprouvette Aire de la section mesurée de l'éprouvette Aire minimale de la section après rupture Coefficient de striction : 1 OO(So - Su) / So

Allongement

Allongement pour cent sous charge maximale (déformation plastique uniquement) Allongement total pour cent sous charge maximale (déformation plastique + déforma- tion élastique) : Ag, = Ag + 100Rm / E Allongement pour cent après rupture réparti (n'incluant pas la déformation de striction) Allongement pour cent après rupture total (incluant la déformation de striction) Extension de 1 %, allongement de 1 % de la longueur Le

Charge - Résistance & la traction - Limite d'élasticité

Charge maximale Charge maximale nominale fixée par les spécifications Charge à la limite conventionnelle d'élasticité à 0, l % Charge à la limite d'extension de 1 % Charge à la limite conventionnelle d'élasticité << PC >>

Résistance à la traction : Fr 1 Sn Limite conventionnelle d'élasticité à 0, l % : Rp O,I = F~o,I 1 Sn Limite d'extension de 1 % : Rtl = Ftl 1 Sn

Module d'élasticité

(**) 1 ~ / r n r n ~ = 1 MPa.

Unité

mm mm mm mm mm

mm

mm mm mm mm mm2 mm2 mm2 YO

YO

YO

YO

YO

YO

N N

N

N N N/mm2(**) N/mm2(**)

N/rnm2(**)

N/rnm2(**)

Repère

1

2

3

4 5 6 7 8 9

1 O 11

12

13

14

15

16

17 18

19

20 21 22 23

24

25

(*) voir figures en

Symbole(*)

D n

dn Do do DU

du

Lo Lu Le Lt Sn so SU Z

A,

Agt

Ar

AU

AI

Fr (Fm) Fr,

F~O, 1

Ftl Fe R m

R ~ ~ , l

Rti E

annexe.


6. Éprouvette

6.1 Forme Céprouvette d'essai est constituée d'un tronçon du produit brut, (fil, barre ou toron). Elle doit être rectiligne avant l'essai.

Pour les fils et torons, si la courbure de I'éprouvette dépasse la limite admise par les spécifi- cations (flèche inférieure à 25 mm pour 1 m), la flèche sera mesurée et notifiée au procès-verbal. Dans la mesure du possible, l'essai sera réalisé sur I'éprouvette en l'état.

Pour les fils, si la courbure est telle qu'un dressage soit nécessaire, il sera effectué manuelle- ment à l'aide d'un maillet en bois ou tout autre matériau tendre, I'éprouvette étant placée sur une surface plane en matériau non dur.

6.2. Dimensions @ Section

Les dimensions de la section droite de I'éprouvette sont celles du produit brut. Un contrôle de la conformité de cette caractéristique peut être réalisé par une mesure de poids métrique Pm (cf. Détermination des caractéristiques géométriques). Si ce contrôle aboutit à une valeur de section ne répondant pas aux spécifications du produit, le résultat sera notifié au pro- cès-verbal.

@ Longueur * Fils et barres

La longueur libre entre ancrages doit être suffisante pour tracer sur I'éprouvette au moins trois longueurs initiales entre repères (L,) égales (prendre de préférence L, = 100 mm). La longueur totale de I'éprouvette (Lt) doit être égale ou supérieure à (3L,) plus 200 mm. Au cas où l'on utilise un extensomètre capable d'atteindre la charge maximale, le tracé de repères n'est plus impératif et la longueur totale de I'éprouvette peut être ramenée à la longueur de base de I'extensomètre (Le) à laquelle on ajoute 200 millimètres.

* Torons La longueur totale de I'éprouvette doit être supérieure à deux fois la longueur du pas de toronnage à laquelle on ajoute 200 millimètres.

7. Dispositifs d'essai

7.1. Machine d'essai de traction La machine d'essai doit satisfaire aux règles des normes en vigueur. Elle doit être vérifiée conformément aux prescriptions de la norme EN 10002-2 et doit être au moins de la classe 1.

7.2. Attaches Les éprouvettes doivent être maintenues par des moyens appropriés. Tout doit être mis en œuvre pour que les éprouvettes soient fixées, de façon à ce que la charge soit appliquée aussi axialement que possible. Dans le cas d'une éprouvette de toron, les fils élémentaires ne doivent pas glisser les uns par rapport aux autres.

li - Essai de traction (fils, barres, torons)

7.3. Mesures des charges La charge doit être mesurée par un capteur de charge adapté à la machine de traction. Celle- ci doit comporter un système de mémorisation de la charge maximale. Ce système peut être un affichage numérique, un affichage au cadran ou un enregistrement de la charge (soit dans le temps, soit en fonction de l'allongement - déformation de I'extensomètre ou déplacement du piston de la machine). Pour certaines machines, lorsque la charge est lue sur un cadran, elle doit être sans interpolation entre les divisions de la graduation.

Dans tous les cas, l'échelle de mesure doit être choisie pour permettre la détermination de la charge maximale avec une précision supérieure à 1 % de la charge maximale spécifiée (F,).

7.4. Extensometre Les armatures de précontrainte ne présentant pas une limite d'élasticité apparente, les déter- minations des charges aux limites conventionnelles d'élasticité à (Fpo,, , Fe), de la limite d'extension à 1 % (Ftl) et du module d'élasticité (E) nécessitent l'utilisation d'un extensomètre.

Cextensomètre doit comporter un capteur de déformation adapté à la longueur de base de l'ex- tensomètre (Le) de façon à ce que l'erreur absolue sur l'allongement pour cent (A) soit inférieure à 0,02 % sur la plage de (A) allant de O à 1 %. Pour des extensomètres capables de supporter la charge maximale, les capteurs doivent avoir la précision requise précédemment et conserver une erreur absolue inférieure à 0,05 O/O au-delà d'un allongement pour cent de 1 %.

e Longueur de base de I'extensomètre Dans le cas de fils, la longueur de base de I'extensomètre (Le) doit être supérieure ou égale à 100 mm. Dans le cas de barres, elle doit être supérieure ou égale à cinq fois le diamètre nominal (D,). Dans le cas de torons, elle doit être supérieure ou égale à deux fois le pas du toron.

8. Conditions d'exécution de

8.1. Vitesse de montée en charge Dans le domaine élastique et jusqu'à 1 % d'allongement, la vitesse de mise en charge doit être comprise entre 6 et 30 N/mm2/s. Au-delà de 1 %, dans le domaine plastique, la vitesse de la machine doit être réglée de façon à provoquer un allongement inférieur à 0,25 % par seconde.

Dans un domaine comme dans l'autre, la vitesse d'écartement des têtes de la machine doit être aussi constante que possible ; la variation de vitesse éventuelle au passage du premier domaine au second doit se faire sans à coup.

Si l'on utilise un extensomètre qui ne supporte pas la rupture, l'arrêt temporaire de la machine est permis lorsqu'un certain allongement est atteint. Cet arrêt permet l'enlèvement de I'exten- somètre, il ne doit pas entraîner de perturbations sur les déterminations de la charge maximale et de l'allongement correspondant.

8.2. Détermination du diagramme de traction Le diagramme de traction doit être enregistré à partir d'une charge au plus égale à 10 % de la charge maximale spécifiée (Fr,). Corigine du diagramme est déterminée sur l'enregistrement : c'est le point d'intersection de l'axe des abscisses avec la droite tracée dans le prolongement de la partie linéaire du diagramme (annexe - fig. 1).


8.3. Rupture Lorsque la rupture survient dans I'ancrage (distance entre la rupture et la sortie de I'ancrage inférieure à 1 cm), le résultat correspondant peut être annulé et I'essai recommencé. Cannulation est toujours effective lorsque les caractéristiques spécifiées ne sont pas atteintes. Dans le cas contraire, une observation doit être inscrite au procès-verbal.

Dans le cas des torons, la rupture fil par fil peut survenir, c'est la localisation du ou des pre- miers fils rompus qui permet de valider I'essai. Dans ce cas, I'essai peut être arrêté sans pro- duire la rupture des autres fils.

9. Déteanninatisn des caractéristiques

9.1. Section initiale (S,) Les caractéristiques mécaniques (R,, Rp, E) sont calculées à partir de la section nominale Sn. La section initiale S, est nécessaire pour déterminer le coefficient de striction, dans le cas de barres ou de fils, ou simplement pour vérifier la conformité de cette caractéristique aux prescriptions.

Dans le cas des fils et des barres lisses, la section initiale S, peut être obtenue par la déter- mination du diamètre Do (moyenne de deux mesures dans deux directions perpendiculaires).

Dans tous les cas, fils lisses et crantés, barres lisses et nervurées, torons, la section initiale S, peut être déterminée à partir de la masse linéique de I'éprouvette. Cette méthode est préférable à la précédente. La valeur de la masse volumique des fils et torons à utiliser pour calculer la section est 7,81 kgldm3, celle à utiliser pour les barres est 7,85 kgldm3. Céprouvette est pesée et sa longueur mesurée, le rapport du poids à la longueur permet d'obtenir la masse linéique. On détermine la section en millimètres carrés en faisant le quotient de la masse linéique (en grammes par mètre) par 7,81 ou 7,85, selon le cas.

9.2. Section ultime (Su) Dans le cas des fils et des barres, la section ultime correspond à l'aire de la section droite minimale de I'éprouvette après rupture. Elle est obtenue par la détermination du diamètre Du me- suré au ras de la cassure sur un des brins. Dans le cas des barres pouvant présenter une ova- lisation, Du est la moyenne de deux mesures dans deux directions perpendiculaires.

Dans le cas des torons, la section ultime correspond au produit de la valeur moyenne des sections ultimes individuelles de fils rompus par le nombre de fils constitutifs de I'éprouvette. Elle peut être calculée à partir du diamètre moyen Du, obtenu à partir des mesures de diamètre de chacun des fils constitutifs rompus. La mesure peut ne concerner qu'un seul fil élémentaire, car l'essai peut être arrêté après la rupture d'un seul fil.

9.3. Coefficient de striction (Z) Dans le cas des fils tréfilés, le coefficient de striction est calculé à partir de la section nominale Sn, sauf si la section initiale S, déroge aux spécifications (tolérance sur la section + 2 %) :

2 2 2 Z = 100[(S, - Su) 1 Sn], peut aussi s'exprimer par Z = 100[(D, - Du ) 1 D, ]

II - Essai de traction (fils, barres, torons)

Si la section initiale S, déroge aux spécifications, elle est utilisée dans la formule à la place de la section initiale Sn. Dans le cas des barres, le coefficient de striction est calculé à partir de la section initiale S, :

Z = 100[(So - Su) 1 S,], peut aussi s'exprimer par Z = 100[(DO2 - Du2) / ~ ~ ~ 1 .

Dans le cas des torons, le coefficient de striction est calculé à partir de la section initiale Sn : Z = 100[(Sn - Su) / Sn], peut aussi s'exprimer par Z = 100[(dn

2 - du2) / dn2].

Le diamètre dn correspond au diamètre nominal des fils périphériques et du diamètre moyen de striction des fils rompus. Le tableau II donne les principaux diamètres nominaux à prendre en compte pour les torons usuels.

Tableau II

1 Pour d'autres torons, se renseigner auprès du fabricant.

En contrôle courant de fils et de torons, où la striction est visible à l'oeil, la mesure du diamètre de striction et le calcul du coefficient de striction ne sont pas obligatoires.

9.4. Charge maximale (Fr) La charge maximale Fr est lue sur le système de mémorisation de la machine.

9.5. Charge à la limite conventionnelle d'élasticité à 0,1 % (FpO,l) La charge à la limite conventionnelle d'élasticité est déterminée à partir de l'enregistrement du diagramme de traction obtenu à l'aide de I'extensomètre. Elle correspond à l'intersection de la courbe de traction avec une droite parallèle à sa partie rectiligne proportionnelle (déformation élastique) distante de celle-ci de 0,1 % (annexe - fig. 2).

Dans certains cas (barres), la déformation élastique n'est pas parfaitement proportionnelle et linéaire, elle est alors linéarisée en utilisant la droite passant sur les points de la courbe d'or- donnée 0,2 Frs et 0,7 Frs (Fr, : charge maximale spécifiée).

Mébhodes d'essais applicables aux armatures de précontrainte

9.6. Charge à Ba limite conventionnelle d'élasticitk ( 4 PC >) (IF,) Elle est déterminée sur le diagramme de traction conformément à sa définition donnée à la page 24 et par la figure 3 de l'annexe page 33.

9.7. Charge à la limite d'extension de 1 % (Ftl) La charge à la limite d'extension de 1 % est définie sur le diagramme de traction comme I'or- donnée du point d'abscisse 1 % (annexe - fig. 4).

9.8. Module d'élasticité (E) Le module d'élasticité est la pente de la partie rectiligne (déformation élastique) du diagramme de traction ramené en contrainte et en déformation. Si la partie rectiligne n'est pas parfaitement li- néaire, le module est calculé en utilisant la droite passant par les points du diagramme de traction correspondant en ordonnée à 0'2 et 0,7 Frs (Fr, : charge maximale spécifiée) (annexe - fig. 5). À ces points correspondent les allongements A0,2 et A0,7.

La section à prendre en compte pour ramener la charge à une contrainte est la section nominale Sn dans le cas d'éprouvettes de fils et de torons. Pour des barres on utilisera la section initiale S,.

Cexpression du module est la suivante : * pour les fils et torons : E = [(0,7 Frs - 0'2 Fr,) / Sn] Cl00 / (A0,, - Ao,~)].

* pour les barres : E = [(0,7 Frs - 0'2 Fr,) / S,] [IO0 1 (A0,7 - Ao,~)].

Lorsque I'on utilise un système informatique recueillant les données charge-machine et défor- mation-extensomètre, le module peut être calculé par une méthode de régression linéaire ap- pliquée aux points de la partie élastique linéaire. La méthode devra être justifiée et qualifiée.

9.9. Allongement total pour cent sous charge maximale (Agt) Callongement total pour cent sous charge maximale Agt est défini comme l'abscisse du point du diagramme de traction dont la tangente est horizontale.

Lorsque I'on utilise un extensomètre capable de supporter la rupture de l'éprouvette, I'allongement est déterminé sur le diagramme enregistré comme défini ci-dessus.

Lorsque I'extensomètre ne permet pas d'atteindre des allongements supérieurs à 1'5 % et qu'il est enlevé après avoir atteint cette extension, la mesure de Agt doit être explicitée et justifiée.

Pour les barres et les fils, l'allongement total pour cent sous charge maximale peut être calculé à partir de l'allongement réparti pour cent après rupture A,, mesuré sur I'éprouvette. La mesure de A, doit se faire sur une base de mesure, de longueur initiale entre repères L,, où la rupture n'est pas intervenue et où les écoulements de la déformation de striction ne sont pas sensibles. Dans ce cas, Agt est peu différent de : Agt = Ar + (Fr 1 Sn x 2000).

Pour les torons, la méthode de mesure de Ag à partir des déformations mesurées à l'aide du capteur de déplacement du piston de la machine doit être explicitée (cf. annexe page 34).

II - Essai de traction (fils, barres, torons)

1 O. Procès-verba d'essai

Le procès-verbal d'essai doit comporter les renseignements suivants : x-- la référence à la présente méthode d'essai, * le nom du demandeur,

les noms de la société et de l'usine productrice de l'échantillon, p la désignation de l'échantillon : diamètre, section, classe, type de surface, référence du lot

(numéro de coulée, numéro de bobine, etc.), * une brève description des moyens d'essais : machine, extensomètre, p les résultats d'essai : Fr, FpO,l, Agt, Z, éventuellement El Fe, Ftl,... selon la norme ou le rè-

glement dont le demandeur fait référence, x-- les conditions d'essai non conformes à la présente méthode d'essai (vitesse de la machine,

localisation de la rupture, température d'essai, détermination de Agt etc.).


1. Figures

Charge (N)

Fr ---------------------------+---:=:::========-;"""":::::::;:-~-+

Ft F 1

Po,1

0,1%

I

1

1 1

1

1 1

1

Fig. 1 - Détermination du diagramme de traction.

Charge

F Po,1

0 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 Allongement A (%)

1 1

,, ,, 1 1

1

Agt Au Allongement A(%)

Fig. 2 - Détermination de la charge à la limite conventionnelle d'élasticité à 0, 1 % Fp

0,1

%.

Charge

Fe -------------------

0 0,10,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 Allongement A (%)

Charge

Ft1 - - - - - - - - - - - - - - -

0 0,5 1,5 2 Allongement A (%)

Charge (N)

0,7 Frs ______________ _

E = ((0,7 Frs - 0,2 Fr5) /Sa] x (100 / (A0,7 - A0,2)]

0 Ao,2 Ao,7 Allongement A (%)


2. Détermination de l'allongement total pour cent sous charge maximale

Application aux éprouvettes de toron Mesure à partir des déplacements mesurés sur la machine de traction

Cette méthode peut s'appliquer lorsque l'extensomètre n'est pas capable d'avoir une extension suffisante ou de supporter la rupture de l'éprouvette. Elle peut s'envisager lorsqu'un capteur permet de suivre le déplacement du piston de la machine lors de l'essai. Le principe est de corréler ce déplacement avec l'allongement obtenu à l'aide de l'extensomètre jusqu'à l'apparition marquée du phénomène de déformation plastique.

!.:extensomètre dans la partie élastique donne à chaque instant un allongement relatif Aï, Ai = Ri I E, Ri contrainte appliquée pour atteindre Ai et E module d'élasticité réel de l'éprouvette. Dans le domaine plastique, on peut considérer que l'allongement total est la somme d'une déformation élastique et d'une déformation plastique ep : A = Ai + ep.

Dans la partie élastique linéaire du diagramme de traction, le déplacement du piston de ia machine (Pi) est la somme de l'allongement de l'éprouvette (Ae = [R1 x La] I E) pour ta longueur (La) entre ancrages, des mouvements éventuels dans les ancrages (p) et de la déformation élastique de la machine (K' Fi), soit P = Ae + p + K' Fi.

Charge (Fi) / contrainte (Ri)

Fm Rm~~~~~~~~~--::--:--:-~....-~~-:=;::::::::=-i

1

Diagramme~; - -

partir de l'extensomètre Ai= Ri/ E Am = A91 = Sm - b - Rm / K

(partie linéaire K = (E x E') I (E - E') élastique)

Diagramme enregistré à partir du piston de la machine

Bi= Ri/ E' + B (partie linéaire élastique)

1

1

Sm , Allongement (%)

En ramenant ce déplacement à la longueur entre ancrages de l'éprouvette, on obtient un allongement relatif apparent Bi = Pi I La.

En posant K' Fi / LaS =Ri I K et b = p/La (S: section de l'éprouvette, K: module de déformation élastique de la machine dans sa configuration d'essai) , on trouve:

Hors de la zone de basses contraintes où les mouvements d'ancrage (p) sont sensibles, la courbe donnant l'allongement relatif de !'éprouvette Bi à partir du capteur de déplacement de piston est une droite, on peut écrire que: Bi - b =Ri I E'.

E' est le module d'élasticité apparent obtenu à l'aide du déplacement du piston de la machine dans la configuration de l'essai.

On a

On trouve K = EE' I (E - E').

À partir des données expérimentales, par corrélation linéaire dans la zone élastique linéaire : sur les Aï (données de l'extensomètre) et Rh on peut atteindre E module d'élasticité de l'éprouvette puisque Ai: Rï I E. sur les Bi {données du piston) - hors zone de mouvement d'ancrages, non linéaire - et Ri> on peut atteindre E' (module d'élasticité apparent) et b (mouvements d'ancrages), puisque Bï - b = Rï I E'.

t.:allongement réel, à partir de K calculé à partir de E, E' et b trouvés, est Aï = Bi - b - Ri I K.

Cette relation peut s'appliquer au domaine de déformation plastique:

Ce qui permet de déterminer l'allongement sous charge maximale A91 avec les données Bm et Rm.

On a alors : Agt = Am = Bm - b - Rm /K.

La validation des coefficients E, E' et b, obtenus par corrélation, est nécessaire en appliquant à des points du domaine plastique du diagramme jusqu'à 1 % voir 1,5 % ou plus de déformation.

SSA DE T ON DEV

torons de diannetre

supérieur ou 6cga 12,s mm


2. Principe de I'essai

3. Symboles et définitions

4. Échantillons

5. Dispositif d'essai

6. Conditions d'essai

7. Réalisation de l'essai


Méthodes d'essais applicables aux armatures de precontrainte

Cessai a pour but de déterminer la perte de charge maximale à la traction résultant d'une dé- viation définie, imposée au toron. La présente méthode d'essai s'applique aux torons de diamètre nominal supérieur ou égal à 12,5 mm en acier à haute résistance utilisés dans les ouvrages et les constructions en béton précontraint. Ces torons sont définis par les textes réglementaires ou par le projet de norme européen PR EN 10138-3. Cette méthode d'essai ne s'applique pas aux fils et aux barres de précontrainte.

2. Principe de

Une éprouvette de toron est déviée d'un angle de 20"' sur un mandrin spécifié (galet), d'environ à mi-longueur et soumise à une charge croissante en traction jusqu'à rupture d'au moins un de ses fils. La charge de rupture est comparée à celle obtenue lors de I'essai de traction uniaxial.

3. Définitions et çymbo

3.1. Définitions aa Échantillon

Longueur continue de toron sept fils prélevée dans une couronne représentative.

CB Éprouvette Longueur de toron prélevée dans l'échantillon sur laquelle est réalisé un essai individuel de traction déviée ou de traction uniaxiale.

e Mandrin Outil assurant la déviation de I'éprouvette.

Coté actif Longueur de la partie de I'éprouvette située entre le mandrin et I'ancrage côté mise en charge (fig. 1).

e~ Coté passif Longueur de la partie de I'éprouvette située entre le mandrin et I'ancrage passif (fig. 1).

Vitesse de mise en charge Vitesse d'application de la contrainte (N/mm2/s) du coté actif de I'éprouvette.

3.2. Syrnboises D, diamètre nominal du toron. S, section nominale du toron. Fa charge maximale mesurée coté actif sur une éprouvette lors de I'essai de traction déviée. Fr charge maximale mesurée lors de I'essai de traction uniaxiale.

@ F r valeur moyenne de Fr (m 2 2) obtenue lors des essais de traction uniaxiaux. @ a angle de déviation.

118 - Essai de traction déviée (torons de diarn6tre supérieur ou égal 6 12,5 mm)

Ancrage Ancrage

A Déplacement du toron pendant l'essai en C incluant : 3 - - le glissement entre le toron et les clavettes - la rentrée des clavettes dans les ancraaes max 5 mm

Fig. 1 - Principales caract6ristiques du dispositif d'essai de traction dévi6e.

Di coefficient d'essai de traction déviée en % pour une éprouvette, Di = (1 -Fa / F,,,) 100. %a D valeur moyenne de Di (en %) pour au moins cinq éprouvettes, D = l / n . CDi, ou n est

le nombre d'essais. LI longueur coté passif. LS longueur coté actif.

On doit prélever un échantillon d'une longueur suffisante pour confectionner au moins douze éprouvettes contiguës.

Les deux éprouvettes, prélevées à chacune des extrémités de l'échantillon, doivent être utilisées pour l'essai de traction uniaxiale afin de déterminer la charge maximale du prélèvement Fr,,.

Le reste de l'échantillon doit être partagé en au moins dix éprouvettes pour la réalisation des essais de traction déviée. Cinq éprouvettes, choisies au hasard, servent aux essais initiaux. Les cinq autres sont conservées pour les essais complémentaires éventuels.

Dans le cas général de torons clairs, ou dans le cas des torons galvanisés, les éprouvettes ne doivent être soumises à aucun traitement de préparation autre que leur découpe.

Dans le cas particulier de torons gainés, la gaine de chaque éprouvette doit être ôtée sur au moins 20 cm dans la zone de frottement avec le mandrin (10 cm de part et d'autre) ainsi qu'aux extrémités pour assurer l'ancrage. Dans le cas de torons graissés ou cirés, le produit de pro- tection (graisse, cire) doit être éliminé à l'aide d'un solvant approprié dans ces mêmes zones.


5. Dispositif d'essai

5.L Description générale Le dispositif d'essai doit disposer d'une rigidité suffisante et remplir les prescriptions des para- graphes 5.2, 5.3 et 5.4. La mise en charge de l'éprouvette doit être conforme à la description faite au paragraphe 5.5.

Le dispositif d'essai comporte : - un ancrage passif fixe, t- un ancrage actif mobile, qui est muni d'un dispositif de mise en charge et d'un dispositif de

mesure de la charge, =- un mandrin fixe présentant une gorge de dimensions spécifiées au paragraphe 5.4, selon le

diamètre du toron.

5.2. Dimensions essentielles Les caractéristiques essentielles du dispositif d'essai (fig. 1) sont les suivantes : - LI = 700 mm + 50 mm, P L2 2 750 mm, P a = 20" + 0,5"

Caxe du mandrin doit être perpendiculaire au plan formé passant par les ancrages (actif et passif) et le centre du mandrin.

5.3. Ancrage Cancrage doit répondre aux prescriptions suivantes : - les essais de traction simple réalisés avec le dispositif d'ancrage (clavettes, porte-clavettes,

manchons filés, etc.) utilisé pour l'essai de traction déviée doivent conduire à une charge maximale au moins égale à 95 % de la charge maximale obtenue en traction uniaxiale (EN 18882-1) ;

P lors des essais, le déplacement du toron dans le corps d'ancrage, coté passif, doit être inférieur à 5 millimètres,

P le fil central du toron doit rester solidaire des fils périphériques.

5.4. Mandrins Le mandrin doit être en acier << à outil )). Sa composition chimique, sa microstructure et son traitement thermique doivent être tels qu'il possède une forte résistance à l'usure, sans être fra- gile. La dureté de surface doit être supérieure à 58 HRC 1670 Vickers.

La définition d'usinage de la gorge du mandrin à l'état neuf doit être au maximum de N7 selon la norme ISO 468, soit une rugosité de surface Ra maximum de 1,6 Pm. Les caractéristiques de dureté et de rugosité doivent être certifiées par le fournisseur.

Les dimensions du mandrin sont fonction du diamètre du toron. La figure 2 indique la forme et les dimensions à appliquer pour les trois types de mandrin. Les dimensions géométriques sont indiquées dans le tableau I .

111 - Essai de traction déviée (torons de diamétre supérieur ou égal 6 12,s mm]

Fig. 2 - Mandrins - Définitions et vérification.

Tableau I

Mandrin

Diamètre hors tout $A (min)

Angle des flancs de la gorge

Rayon à la base de la gorge R

Profondeur de la gorge D

Largeur de la gorge C (pour min)

Diamètre intérieur de la gorge $,

Diamètre de la jauge cylindrique @E

Diamètre avec les deux jauges qB

Toron 12,s 12,9

Toron 15,2 1 S,?

Toron 17 18

MBtloodes d'essais applicables aux armatures de précontrainte

Le mandrin doit être fixé rigidement de sorte qu'aucune rotation ou autre mouvement ne soit possible compte tenu des tolérances d'usinage et jeux fonctionnels nécessaires à la mise en place du dispositif et de ses fixations.

5.5. Mise en charge Le dispositif de mise en charge doit être vérifié conformément à la norme EN 10002-2. La pré- cision de la charge appliquée doit être égale ou supérieure à I 1 %, pour des charges 2 10 % de l'étendue totale de mesure. La vitesse de mise en charge doit pouvoir être ajustée et satisfaire la prescription suivante : 9 à partir de 50 % de la charge prévue ou de la rupture effective, la vitesse de mise en

charge doit être comprise entre 30 et 60 N/mm2 par seconde.

9 en dessous de 50 % de la charge prévue ou de la rupture effective, la vitesse de mise en charge n'a pas une influence significative sur les résultats d'essai, elle n'est pas spécifiée.

6. Condltisns d'essai

La surface de la gorge du mandrin doit être soigneusement nettoyée avant le début des essais. Si le toron est légèrement courbé, I'éprouvette doit être placée dans la gorge du mandrin de façon à ce que la courbure soit dans la même direction que la déviation pendant l'essai.

L'alignement correct de I'éprouvette doit être vérifié après sa mise en place dans les ancrages, avant application de toute charge. Durant la mise en charge, le système d'ancrage doit assurer le serrage de I'éprouvette sans glissement.

La vitesse de mise en charge doit être conforme au paragraphe 5.5.

La valeur de Fa (charge maximale de I'éprouvette), mesurée coté actif, doit être relevée avec la précision indiquée au paragraphe 5.5.

Le nombre de fils rompus de chaque éprouvette doit être relevé. Seules les ruptures survenues sur les fils en contact avec le mandrin peuvent être validées. La rupture d'un ou de plusieurs fils dans les ancrages rend le résultat de I'éprouvette nul.

7.1. Essais de traction uniaxial Les deux éprouvettes prélevées à chacune des extrémités de l'échantillon sont essayées en traction uniaxiale. La moyenne des charges maximales relevées est la charge maximale moyenne F,,,

7.2. Essais initiaux L'essai est réalisé sur les cinq premières éprouvettes (i = 1 à 5). Les charges maximales Fari, validées, sont relevées. Le coefficient d'essai de traction dévié Di pour chaque éprouvette est égal à Di= 100 (1 - Fa,i / F,,,). La valeur moyenne D ainsi que l'écart type S sur les Di sont calculés.

III - Essai de traction déviée (torons de diamètre supérieur ou égal à 12,s mm)

Si le coefficient de variation V appliqué à Dl V = IOOSID, est inférieur à 15 %, la valeur de D est considérée comme le résultat de l'essai. Sinon il y a lieu de procéder aux essais complé- mentaires sur les cinq éprouvettes restantes.

7.3. Essais complémentaires Cessai est poursuivi sur les cinq éprouvettes complémentaires. Censemble des résultats (essais initiaux + essais complémentaires) est examiné. Le coefficient de traction déviée D, ainsi que l'écart type S et le coefficient de variation V sont calculés à partir des résultats obtenus sur les dix éprouvettes.

8. Procès-verba d'essai

Le procès-verbal doit comporter les renseignements suivants :

z=- la référence à la présente méthode d'essai ;

z=- les noms de la société et de l'usine productrice de l'échantillon ;

z=- la désignation de l'échantillon : diamètre, section, classe, type de surface, référence du lot ; (numéro de coulée, numéro de bobine, etc.) ;

P une brève description des moyens d'essais ;

P la vitesse de mise en charge appliquée à partir de 50 % de la charge de rupture ;

P les résultats d'essai : - les charges maximales (Fr) mesurées lors des essais de traction uniaxiale, la moyenne F,,,, - la charge maximale (Fa) de chacune des éprouvettes, validées, rompues en traction déviée, - le coefficient de traction déviée (Di) des essais individuels, - le nombre de fils rompus des essais individuels ni, - la valeur moyenne du coefficient de traction déviée D et l'écart type associé S, - la valeur du coefficient de variation V = IOOSID.

LA LONGUEUR QNNELLE

CELLEMENT


2. Références

3. Principe de I'essai - Conditions de réalisation


5. Définition

6. Préparation de l'essai

7. Mode opératoire

8. Mesures

9. Validité des résultats

1 0. Procès-verbal d'essais

ANNEXE INFORMATIVE

Mehodes d'essais applicables aux armatures de précontrainte

1. Objet et domaine d'app

La présente méthode d'essai a pour but de définir les conditions de détermination de cc la longueur conventionnelle de scellement )) définie par la longueur d'enrobement de béton néces- saire pour assurer le transfert de la force de précontrainte totale de l'armature au béton, dans des conditions conventionnelles d'essai.

La longueur conventionnelle de scellement est une valeur qui caractérise l'adhérence d'une armature déterminée à un béton type : elle permet de comparer entre elles des armatures de pré- contrainte présentant des caractères géométriques différents, au point de vue de leur capacité d'ancrage dans le béton.

La présente méthode d'essai s'applique aux fils autres que ronds et lisses et aux torons en acier à haute résistance, lisses ou crantés, utilisés dans la construction en béton précontraint par pré- tension.

e Commentaire La longueur réelle de scellement d'une armature dans un élément de structure est suscep- tible de différer notablement de la longueur conventionnelle de scellement. II appartient donc à l'utilisateur de déterminer la longueur réelle de scellement des armatures dans les conditions spécifiques de leur utilisation, indépendantes de leurs caractéristiques propres. Les conditions principales à prendre en considération sont les suivantes :

* la contrainte initiale dans les armatures, leur disposition dans l'élément de structure,

* les caractéristiques du béton : composition, résistance et âge au moment de la mise en précontrainte,

* les contraintes dans le béton,

* les traitements thermiques éventuels.

L'application des principes de la présente méthode permet de déterminer la longueur réelle de scellement d'une armature.

2. Références

e BPEL 91 Fascicule 62 - Titre I - Section II

e Recommandation WILEMIFIPICEB - RPC 6 Détermination du caractère d'adhérence des armatures de précontrainte (juin 1979)

e FIP - Technical Report - Prestressing Steel 7 Test for the determination of tendon transmission length under static conditions (january 1982)

Méthode d'essai n09 des LPC Essai de traction des armatures de précontrainte

NF P 18-406 Béton - Essai de compression

IV - B)ékrmination de la longueur conven6onneile de scellement par adhérence

3. Principe de Conditions de

L'essai consiste à mesurer l'évolution de la rentrée des armatures de précontrainte aux deux extrémités des éprouvettes de béton, à partir du début de la mise en précontrainte de celles-ci par relâchement lent et progressif des armatures.

La rentrée des armatures représente le déplacement relatif de l'acier et du béton qui se trou- vaient avant relâchement, dans la section d'about de l'éprouvette.

Sauf spécification particulière, I'essai est effectué à la température ambiante dans des limites de températures comprises entre 15 et 25 OC.

4. Symbo es et désignations

e Les Longueur conventionnelle de scellement de I'armature.

a L Longueur des éprouvettes de béton.

e h,b Hauteur et largeur des éprouvettes de béton.

e B Section droite des éprouvettes de béton (B = h x b).

@ a Épaisseur d'enrobage de l'armature.

e D, Diamètre nominal de I'armature.

S, Aire de la section nominale de I'armature.

Fprg Charge maximale spécifiée de I'armature.

@ Fpo,lg Charge à la limite conventionnelle d'élasticité à 0,1 %, spécifiée de I'armature.

e E, Module d'élasticité de I'armature.

CB Fm Charge maximale de I'armature définie comme la valeur moyenne des charges maximales de traction mesurées sur deux éprouvettes prélevées à chacune des extrémi- tés de l'échantillon.

e elaF Allongement pour cent, de I'armature sous la charge F,

a9 Fi Charge initiale de l'armature à la mise en tension.

F i Charge résiduelle de I'armature au moment du relâchement.

e f i Résistance à la compression du béton au jour j de I'essai. Cette résistance est la moyenne d'un essai portant sur au moins trois éprouvettes cylindriques 16 x 32 cm.

@ Ebj Module d'élasticité du béton au jour j de I'essai.


Contrainte théorique moyenne dans le béton au moment de la mise en précontrainte @ Ob (O,, = Fi / B, en négligeant les pertes).

@ 6 Rentrée de l'armature dans le béton, donnée par la différence des raccourcissements de l'acier (Ala) et du béton (Alb) sur la longueur de scellement, provoqués par le relâchement des armatures 6 = Ala - Alb.

@ 6m Moyenne des rentrées de toutes les armatures. La rentrée des armatures (( 6 ,) est égale à la différence entre la lecture (( 6' ,) don- née par l'appareil de mesure fixé sur I'armature à la distance / de la face terminale du béton et le raccourcissement élastique de cette longueur / d'armature lors du re- lâchement : 6 = 6' - AI = 6' - E', Fi x /.

@ &ab Déformation relative de l'acier (a) et du béton (b).

La longueur conventionnelle de scellement d'une armature de précontrainte est la longueur d'enrobement de béton nécessaire pour assurer la transmission de la totalité de la force de pré- contrainte de I'armature au béton.

Elle est déterminée à partir des mesures de rentrées des armatures dans des éprouvettes en béton où les conditions conventionnelles d'essai sont les suivantes : * charge initiale des armatures à la mise en tension, Fi = 0,85 Fprg, * contrainte moyenne dans le béton à la mise en précontrainte, O,, = (1 5 * 1 ,O) MPa,

résistance à la compression du béton, fcj = (30 I 1,5) MPa ou (40 * 2) MPa ou (50 I 2,5) MPa.

La classe de résistance à la compression du béton au moment de sa mise en précontrainte est fixée par le demandeur de l'essai.

6.1. Les armatures Les armatures de précontrainte en acier sont livrées au laboratoire à l'état brut et non oxydées, sous forme de couronne d'une longueur suffisante pour réaliser la totalité des essais prévus. Elles sont utilisées à l'état de livraison, sauf indication particulière du demandeur.

Elles sont désignées normalement par : + l'identification de la société et de l'usine productrice, - la famille et la sous-famille,

le diamètre nominal, + la classe de résistance, + la classe de relaxation, + la classe de crantage (cas des fils à empreintes).

IV - Dékrmination de Ia longueur conventionnelle de scellement par adhérence

Les caractéristiques mécaniques et géométriques de la couronne sont fournies au laboratoire par le producteur au moment de la livraison.

Le laboratoire vérifie la conformité de ces caractéristiques sur un échantillon prélevé à chacune de deux extrémités de la couronne.

6.2. Le béton P Les constituants du béton sont conformes aux normes en vigueur : - le ciment est un CEM I de classe 52.5 ou 52.5 R, - les granulats sont conformes à la norme XP P 18-541, - l'eau de gâchage est une eau potable (ou conforme au projet de norme Pr EN 1008), - un superplastifiant conforme au projet de norme Pr EN 934-2 peut être utilisé pour amé-

liorer la maniabilité du béton de façon à ce qu'il présente un affaissement au cône de (7 I 2) centimètres ;

Fig. 1 - Fuseau béton. Longueur conventionnelle de scellement.


P La teneur minimale en ciment et le rapport maximal eaulciment (EIC) sont conformes aux spécifications de la norme ENV 206, pour la classe d'environnement 5 : - pour les bétons de résistance à la compression < 35 MPa, E/C est inférieur ou égal à 0,50, - pour les bétons de résistance à la compression > 35 MPa, EIC est inférieur ou égal à 0,45 ;

% La composition pondérale du béton est définie de façon à ce que son fuseau granulaire soit situé à l'intérieur du fuseau de référence (fig. 1) ;

P L'annexe informative jointe précise les compositions pondérales de trois bétons types 830, 840 et B50, fabriqués avec des granulats roulés provenant de la carrière Palvadeau de Challans (Vendée).

6.3. Les éprsuvettes dkessâi Les éprouvettes d'essai sont de forme prismatique à section rectangulaire ou carrée. La longueur L des éprouvettes est au moins égale à 2 m pour les fils autres que ronds et lisses et pour les torons constitués de trois fils et à 2,50 m pour les torons constitués de sept fils. En outre, L ne peut être inférieure à 2 L,, + 30 centimètres.

La section des éprouvettes est approximativement égale au quotient de l'effort initial dans les armatures par 15 MPa.

Les armatures sont disposées symétriquement dans la section droite des éprouvettes, avec un enrobage minimal de 20 mm pour les fils de diamètre 5 5 mm et de 25 mm pour les autres armatures.

Lorsque les éprouvettes comprennent plusieurs armatures, la distance minimale entre ces armatures est de : % 30 mm pour les fils de diamètre inférieur ou égal à 5 et pour les torons trois fils, % 50 mm pour les autres armatures.

Les dimensions transversales ne sont pas inférieures à : P 50 mm, pour les armatures de diamètre nominal inférieur ou égal à 5 millimètres, % 80 mm, pour les armatures de diamètre nominal supérieur à 5 millimètres.

7. Mode opératoire

L'essai est réalisé sur un banc de mise en tension de longueur suffisante pour permettre de disposer au moins trois éprouvettes en série.

Celles-ci doivent reposer sur un même plan horizontal pendant toute la durée de l'essai. Le dé- placement libre des éprouvettes dans le plan horizontal doit être assuré dans toute la mesure du possible de manière à ne créer aucune contrainte parasite au cours de la mise en précontrainte.

À cette fin : % le moule repose sur la table par l'intermédiaire de rouleaux,

= le fond de moule est revêtu d'un produit anti-friction ou, à défaut, d'un produit de démoulage,

% les faces verticales de l'éprouvette sont démoulées avant la mise en précontrainte pour éviter tout frottement du béton.

1V - Dékrminotion de la longueur conventionnelle de scellement par adheuence

7.1. mise en tension des armatures Les armatures sont tendues 24 h avant le bétonnage à une force Fi = 0,85 Fprg. La mise en tension est réalisée en trois paliers, au moins, avec relevé simultané des charges et des allongements, pour comparaison avec la courbe effort-allongement des éprouvettes essayées préa- lablement en traction, de façon à éviter toute erreur dans la valeur de la tension initiale Fi.

La mise en tension de chaque armature est réalisée individuellement. L'effort de traction doit être rétabli avant bétonnage dans l'ordre inverse de la mise en tension initiale.

Les dispositifs d'ancrage ne doivent permettre ni glissement ni rotation des armatures après mise en tension de celles-ci.

L'effort de traction est mesuré immédiatement avant le bétonnage de façon à s'assurer du res- pect des conditions requises pour l'exécution de l'essai.

À défaut, l'effort de traction doit être rétabli juste avant le bétonnage.

7.2. Bétonnage Le bétonnage est réalisé avec une seule gâchée de béton.

Le volume de cette gâchée doit permettre de confectionner les éprouvettes prismatiques d'essai et des cylindres 16 x 32 cm en nombre suffisant pour suivre l'évolution, à échéance régu- lière, de la résistance à la compression du béton afin de décider du moment de la mise en pré- contrainte.

II peut être intéressant d'utiliser une méthode non destructive telle que l'auscultation sonique pour estimer la résistance du béton et limiter le nombre de cylindres. Une telle méthode nécessite une vérification préalable de la formule de béton utilisée ; elle ne dispense pas de vérifier la valeur de la résistance à la compression du béton fcj, juste avant sa mise en précontrainte.

La mise en place du béton est assurée soit par vibration externe à I'aide d'un vibreur fixé sur le moule, soit par vibration interne à I'aide d'une aiguille vibrante ; le diamètre de celle-ci est alors adapté à la dimension de l'éprouvette, à l'espacement et à l'épaisseur d'enrobage des armatures afin d'éviter toute action directe sur celles-ci.

L'homogénéité du béton étant primordiale vis-à-vis de la régularité des résultats de l'essai, il est indispensable d'assurer une cure efficace pour limiter autant que possible la dessiccation de la face supérieure des éprouvettes. Pour protéger le béton, on peut utiliser soit un film plastique soit un produit de cure bénéficiant du droit d'usage de la marque NF.

Les cylindres 16 x 32 cm sont conservés dans les mêmes conditions que les éprouvettes d'essai.

7.3. Mise en précontrainte La mise en précontrainte est réalisée lorsque la résistance du béton a atteint la valeur fixée :

fcj = (30 I 1,5) MPa ou (40 + 2) MPa ou (50 I 3) MPa.

Elle est effectuée par relâchement lent, progressif et simultané de toutes les armatures,'en évi- tant tout choc et toute excentricité soit à I'aide d'un automate, soit à I'aide de tout moyen permettant d'assurer que la diminution instantanée de tension des armatures reste inférieure à 5 MPa/seconde.

Trois paliers de détension, d'une durée maximale de 10 min., permettent de mesurer la rentrée des armatures à trois niveaux croissants de contrainte du béton : 0,60 ob ; 0,75 ob et 0,90 ob.


Après relâchement, les éprouvettes doivent rester rectilignes, les tronçons d'armatures situés entre deux éprouvettes consécutives ne doivent pas présenter de flambement. II est possible de supprimer ce flambement en interposant un coupleur sur chaque tronçon d'armatures.

7.4. Nombre d2prouvettes d'essai Pour chaque essai, le nombre d'éprouvettes doit être au moins égal à 3 et être tel que l'on dis- pose d'au moins douze résultats de rentrée des armatures pour calculer une moyenne repré- sentative CC 6, )).

8. Mesures

8.1. Calcul de la longueur conventionnelle de scellement La longueur de scellement est déduite de la moyenne des mesures de rentrée des armatures par la formule :

La longueur conventionnelle de scellement est calculée à 7 jours, comptés à partir de la mise en précontrainte.

Les dispositifs de mesure doivent permettre de déterminer Lcs avec une incertitude relative de + 5 %.

8.2. Mesures sur les armatures Les mesures consistent à déterminer, aux deux extrémités des éprouvettes, la rentrée 6 )) de chaque armature.

Les mesures de la rentrée 6 )) sont effectuées au moyen de comparateurs ou de capteurs de déplacement permettant d'obtenir une précision de 0,01 mm. Les appareils de mesure sont fixés sur chacune des armatures à une distance (C [)) de l'about des éprouvettes d'essais.

L'indication donnée par l'appareil de mesure 6' est la somme de la rentrée réelle 6 et du raccourcissement élastique AI de I'armature sur la longueur :

E', Fi est l'allongement relatif moyen de I'armature pour la force Fi, relevé sur les diagrammes effort-déformation des deux échantillons testés en traction.

Les mesures des rentrées des armatures sont effectuées à : > to, fin de la détension complète des armatures,

+ to + 1 heure,

> to + 6 heures,

P to + 24 heures,

> to + 7 jours.

IV - Détermination de Ba longueur conventionnelle de scellement par adhérence

8.3. Mesures optisririel!es sur le béton À titre optionnel, il est possible de relever la répartition des déformations longitudinales sur toute la longueur des éprouvettes en béton, soit à l'aide de bases de mesures judicieusement choisies et fixées sur les deux faces latérales, soit au moyen de jauges de déformation noyées dans le béton.

Ces mesures sur le béton permettent de tracer les diagrammes des déformations longitudinales ; les longueurs de scellement correspondent aux zones des déformations croissantes.

\

La longueur conventionnelle de scellement est la longueur moyenne obtenue sur les deux ex- trémités de toutes les éprouvettes d'essai.

Comparateurs I

Fig. 2 - Mesures optionnelles sur le bdton.

Méthodes d'essais applicables aux armatwres de précontrainte

Idité des résu

Les résultats de I'essai de détermination de la longueur conventionnelle de scellement sont consi- dérés comme valables si les conditions suivantes sont remplies pour chacune des deux séries :

8 L,, I (L - 30) / 2, L,, et L exprimés en cm.

63 Les rentrées des armatures, en fonction du temps, se stabilisent :

6, à 24 h 2 0,9 x 6, à 7 jours.

63 Le coefficient de variation V de l'ensemble des mesures de rentrée des armatures à 7 j est inférieur à 30 % :

V I 0,30 avec V = s / 6, et s (écart-type) = C(?ji - 6,)2 / n - 11 0,5

n étant le nombre de mesures de rentrées.

Q Aucune fissuration ou éclatement du béton n'apparaît à la surface des éprouvettes pendant toute la durée de l'essai.

Fig. 3 - Illesure de la longueur de scellement à partir des déformations du béton.

1V - Dkkrniinatéon de Bo longueur conventionnelle de scellement par odhhrence

1 0. Procès-verba d'essai

Le procès-verbal d' essai doit mentionner notamment les informations suivantes : * la référence à la présente méthode d'essai ; * l'identification précise de l'armature soumise aux essais ; + les conditions de réalisation des essais :

- la composition du béton utilisé, sa résistance à la compression et son âge lors de la mise en précontrainte,

- le nombre et les dimensions des éprouvettes, - le schéma de disposition des armatures, - les dispositifs de mesures de rentrées utilisés, - la tension initiale des armatures, et les diagrammes effort-déformation des échantillons sou-

mis à I'essai de traction, - la température, - les dispositifs de mesures de déformations du béton, s'il y a lieu ; les valeurs individuelles des résultats de rentrées réelles à chacune des échéances ;

* le coefficient de variation des rentrées à 7 jours ; + le calcul des longueurs conventionnelles de scellement à chaque échéance ;

la justification de la validité des résultats ; * la date des phases de l'essai (mise en tension, gâchée du béton, mise en précontrainte, etc.).

Sable 1/4 230 kg/m3

Gravillons 4/8 425

Gravillons 8/20 695

Ciment 350 kg/m3

Eau 175 tlm3

Document par le LCPC sous le numéro 502 377

r~"'"'"''''"'';'"'' et réalisation LCPC - !ST - Ruth Amar

Dessins LCPC - IST-

l".3<:'1n<l!"l0 et ,..,.,,,,,,",""""'

ARCARA

1 er trimestre 1999

et

230 230 kg/m3

435 430

710 700

400 425

150 150

% 3%

Le patrimoine scientifique de l'Ifsttar · Au bout d'une période, ... La régularité de la...

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