Brevet FR2476838A1 — publié le 19810828

EXTENSOMETRE A BETON L'invention a pour objet un extensomêtre à béton, du type utilisé pour mesurer les déformations longitudinales, que subissent des éprouvettes normalisées, cylindriques, en béton, soumises à des charges de compression, et auquel peuvent être associés des dispositifs de mesure des déformations radiales ou transversales de ces éprouvettes, afin de pouvoir détermi- ner le coefficient de Poisson du matériau testé. Les extensomètres à béton connus comprennent deux couronnes quasiidentiques, maintenues, dans une position initiale prédéterminée, à l'aplomb l'une au-dessus de l'autre par des entretoises de liaison amovibles, cqui permettent,de plus, une mise en place simultanée des couronnes autour d'une éprouvette de béton. Chacune des couronnes est munie d'une pluralité de pointeaux (en général, trois, disposés à 1200 l'un des autres sur les couronnes), qui sont susceptibles d'être serrés contre l'éprouvette, de façon à solidariser, avant l'essai de com- pression sur leprouvette cylindrique en béton, chaque couronne a un plan de section de l'éprouvette, déterminé par les poin- teaux portés par cette couronne. Les déplacements relatifs des deux sections sont mesurés par des capteurs de déplacement longitudinaux, disposés entre les couronnes, ce qui permet ainsi de déterminer la déformation longitudinale de l'éprou- vette. Tous les extensomètres à béton connus utilisent des pointeaux liés aux couronnes par des liaisons hélicoïdales ordinaires (système vis-écrou) ; c'est-à-dire que les pointeaux, dont le corps présente un filetage externe, sont montés dans des per- çages taraudés pratiqués dans les couronnes. Ce type de liaison présente un jeu radial et ne permet pas de déplacement des pointeaux, parallèlement à eux-mêmes, par rapport aux couron- nes, lors des gonflements de l'éprouvette résultant de ses déformations transversales sous l'effet de la charge en com- pression. En conséquence, les extensométres à béton connus présentent les inconvénients suivants: l'éprouvette se trouve frettée par les deux couronnes, et ses déformations ne se produisent pas librement, les mesures effectuées sont donc inexactes, notamment les valeurs relevées des contraintes à la rupture. De plus, lors d'essais en chargement cyclique, seul l'enre- gistrement de la première mise en charge est correct.-En effet, au cours de cette phase, les pointeaux pénètrent dans l'éprouvette, qui subit des déformations non élastiques, et, lors du déchargement, il apparaît un jeu entre les pointeaux, et donc la couronne, et l'éprouvette, les cycles suivants ne sont donc pas comparables au premier. Enfin, les couronnes, qui sont-sollicitées radiaiement, se déforment, et ne peuvent donc pas être utilisées comme support de capteur de déplacement transversal. Par la présente invention, on se propose de remédier à ces inconvénients, en permettant une libre -dilatation de l'éprou- vette, une action quasiment constante des pointeaux sur toutes les éprouvettes que l'on viendrait à utiliser, sans pénétra- tion des pointeaux dans les éprouvettes, lors des phases de gonflement de ces dernières, ainsi que l'utilisation des cou- ronnes pour l'installation des capteurs transversaux. A cet effet, l'extensomètre à béton, selon l'invention, se caractérise en ce que chacun des pointeaux est lié à la cou- ronne correspondante par des moyens assurant un guidage pris- matique du pointeau dans ses déplacements, parallèlement à lui-même, vis-à-vis de la couronne, et en ce que chaque poin- teau est appliqué contre l'éprouvette par des moyens élasti- ques, ces moyens de guidage prismatiques étant, dans une forme préférée de réalisation, constitués, pour chaque pointeau, par une paire de lames flexibles, une extrémité de chacune des lames étant solidarisée à la couronne correspondante et l'au- tre extrémité de la lame supportant le pointeau, lié à la couronne par un quadrilatère déformable, et dont l'axe longi- tudinal est maintenu perpendiculaire à l'axe du cylindre défini par les couronnes. On assure ainsi une libre dilatation de l'éprouvette, ainsi que l'absence de pénétration des poin- teaux dans l'éprouvette dans les phases de gonflement de celle-ci, ce qui est particulièrement avantageux lors des essais en chargement cyclique. Avantageusement, de plus, la position de chaque pointeau est réglable par un écrou de positionnement, coopérant avec une extrémité filetée du pointeau, opposée à l'extrémité destinée a venir au contact de l'éprouvette, et disposée vers l'exté- rieur de la couronne, sur un support de pointeau dans lequel le pointeau est monté sur les moyens assurant son guidage prismatique. Chaque support de pointeau peut comprendre une butée intérieure et une butée extérieure, solidarisées, respectivement, à la face interne et à la face externe de la couronne correspondan- te, en appliquant contre cette dernière respectivement, le pointeau, et un chapeau, reliant les butées intérieure et ex- térieure, et présentant vers l'intérieur du bottier-support de pointeau ainsi défini par le chapeau, la couronne et les butées, un appui pour un ressort prenant également appui con- tre un épaulement du pointeau, et constituant les moyens élas- tiques appliquant le pointeau contre l'éprouvette. On obtient ainsi que l'action des pointeaux sur l'éprouvette peut être considérée comme constante, et toujours la même pour toutes les éprouvettes. Pour que cette action quasiment constante des pointeaux puisse être réglable, l'épaulement du pointeau est constitué par un écrou vissé sur une partie filetée du pointeau, et réalisant un écrou de réglage de l'effort d'application du pointeau con- tre l'éprouvette, délivré par le ressort. Afin d'éliminer la composante longitudinale du déplacement des pointeaux, déplacés parallèlement à eux-mêmes vis-à-vis des deux couronnes, et résultant de la déformation du quadrilatère déformable, les moyens assurant le guidage prismatique des pointeaux sont disposés de manière identique sur les deux couronnes. Les couronnes d'un tel extensométre, sollicitées de manière constante, ne se déforment pas pendant les essais, et consti- tuent donc des références géométriques sures pour l'installa- tion de supports susceptibles de recevoir un capteur sensible aux déformations transversales de l'éprouvette. Dans le cas d'un tel montage de supports de capteurs transver- ' saux sur l'une et/ou l'autre des couronnes, il est avantageux d'utiliser, pour ce faire, les moyens de montages des entre- toises sur les couronnes, ces dernières étant amenées en appui contre des épaulements correspondants sur les entretoises pour assurer le positionnement initial des couronnes. Les pointeaux ainsi que leur moyen de guidage prismatique et leur moyen d'application contre l'éprouvette, sont associés par paire de pointeaux, dont l'un, lié à la couronne supérieu- re, est disposé à l'aplomb au-dessus de l'autre, lié à la cou- ronne inférieure. Les paires de pointeaux ainsi associés, les entretoises et les capteurs de déplacements longitudinaux constituent trois ensembles de trois éléments, pour lesquels les éléments sont décalés à 1200 l'un par rapport aux autres sur les couronnes, les ensembles étant également décalés angulairement l'un par rapport aux autres, les informations des trois capteurs de déplacements longitudinaux étant reçus par un conditionneur électronique calculant leur moyenne et délivrant un signal de mesure de ces déplacements. L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple particu- lier de réalisation qui est décrit ci-après, à titre non li- mitatif, en référence aux figures annexes dans lesquelles: - la figure 1 est une demi-vue de dessus de l'extensomètre, partiellement coupée au niveau du boîtier-support du connec- teur de liaison entre les capteurs et le conditionneur élec- tronique. - la figure 2 est une coupe partielle selon II-Il sur la fi- gure 1. - la figure 3 est une coupe partielle selon III-III sur la figure 1. - la figure 4 est une coupe partielle selon IV-IV sur la fi- gure 1. - la figure 5 est une vue en perspective d'un support de cap- teur transversal pouvant se monter sur l'extensomètre selon les figures 1 à 4. Enfin, la figure 6 est une courbe donnant l'évolution des contraintes en fonction des déformations mesurées par l'exten- somètre selon les figures précédentes, pour une mesure longi- tudinale et une mesure transversale. En référence aux figures 1 à 4, l'extensomètre est constitué de deux couronnes annulaires 1 et 2, quasi-identiques, de sec- tion rectangulaire, dont l'une, la couronne supérieure 1, est maintenue à l'aplomb au-dessus de l'autre, la couronne infé- rieure 2, par trois entretoises 3, disposées à 120 l'une des autres. Les entretoises 3, qui se fixent, chacune, aux deux couronnes 1 et 2, par deux vis d'assemblage 4 coopérant avec des perçages radiaux taraudés 5 aménagés dans les couronnes 1 et 2, présentent, de plus, des épaulements 6 contre lesquels les couronnes 1 et 2 sont mises en appui, afin d'assurer le main- tien de la couronne supérieure 1 dans une position initiale prédéterminée vis-à-vis de la couronne inférieure 2. Ces entre- toises 3, au moyen desquelles se réalise l'assemblage des deux couronnes 1 et 2, remplissent deux fonctions qui sont, d'une part, de permettre une mise en place simultanée des deux cou- ronnes 1 et 2 autour d'une éprouvette en béton, cylindrique et normalisée, à tester, en posant l'extensomètre sur une couronne de positionnement, non représentée, préalablement disposée à plat sur une table de travail autour de l'éprouvette, et, d'au- tre part, de définir une longueur de base, de 160 mm par exem- ple, entre le plan de section défini par trois pointeaux supé- rieurs 15, et le plan de section défini par trois pointeaux inférieurs 15, comme expliqué plus en détail ci-après. Sur chacune des deux couronnes 1 et 2, sont montés trois bottiers- supports 7, décalés à 120 les uns des autres, et tels que chacun des boîtiers-supports 7 de la couronne supérieure 1, soit à l'aplomb, audessus de l'un des bottiers-supports 7 de la couronne inférieure 2, les paires de bottiers-supports 7 ainsi définies étant décalées angulairement de 30 par rapport aux entretoises 3. Chaque boîtier-support 7 est constitué d'une butée, intérieure 8, vissée par son pied sur la face latérale interne de la cou- ronne 1 ou 2 correspondante, en appliquant contre cette cou- ronne l'extrémité inférieure d'une lame flexible 9, d'une butée extérieure 10, vissée également par son pied sur la face laté- rale externe de la couronne correspondante 1 ou 2, en appli- quant contre cette couronne l'extrémité inférieure d'une autre lame flexible 11, de même longueur que la lame 9, avec inter- position d'une cale d'épaisseur 12, et enfin, d'un chapeau 13, reliant les butées intérieure 8 et extérieure 10, et fixé sur ces dernières. L'extrémité supérieure de la lame flexible 9 est retenue entre un écrou 14 et un épaulement 16 d'un pointeau 15, dont la pointe 17 prolonge une partie filetée 18, sur laquelle est reçue l'écrou 14 correspondant, et qui traverse une lumière 19 pra- tiquée dans la butée intérieure 8. De façon analogue, l'extrémité supérieure de la lame flexible 11 est retenue entre un autre écrou 14 et un épaulement 20 du - pointeau 15, cet autre écrou 14 étant reçu sur une queue file- tée 21 du pointeau 15, qui traverse une lumière 22 pratiquée dans la butée extérieure 10, et sur laquelle est également vissé un écrou 23 de positionnement du pointeau 15, une ron- delle 24 étant interposée entre l'écrou 23 et la butée inté- rieure 10, vers l'intérieur du bo:tier-support 7, le chapeau 13 présente une butée 25 contre laquelle s'applique une extré- mité d'un ressort 26 dont l'autre extrémité prend appui contre un écrou 27 vissé sur le filetage externe présenté par l'épau- lement 16 de pointeau 15, de sorte que l'écrou 27 constitue un écrou de réglage de la force d'application du pointeau 15 con- tre l'éprouvette, qui est choisie de l'ordre de 10 daN. De la sorte, chacun des six pointeaux 15, monté sur un quadri- latère déformable, et dont l'axe longitudinal est maintenu perpendiculaire à l'axe du cylindre défini par les couronnes 1 et 2 (c'est-à-dire à l'axe de l'éprouvette cylindrique), est lié à la couronne 1 ou 2 correspondante par les lames élasti- ques 9 et 11, réalisant un guidage prismatique sans jeu, chacun des pointeaux 15 étant plaqué contre l'éprouvette par un ressort 26 à effort réglable, la position de chacun des pointeaux 15 étant réglable grâce à l'écrou de positionnement 23;chacune des couronnes 1 et 2 peut ainsi être rendue solidaire d'un plan de section d'une éprouvette grâce. aux trois pointeaux 15 qui lui sont liés. Les pointeaux 15 sont reliés aux couronnes 1 et 2 par un en- semble d'éléments, notamment de guidage, qui sont montés de manière identique sur les deux couronnes 1 et 2. Dans notre exemple, les pointeaux sont montés de manière identique au- dessus des deux couronnes 1 et 2. On élimine ainsi la compo- sante longitudinale du déplacement de chaque pointeau 15, qui résulte de la déformation du quadrilatère déformable constitué par le pointeau 15 monté sur ses deux lames flexibles 9 et 11 fixées sur la couronne 1 ou 2. Les déplacements relatifs des deux plans de section définis respectivement par trois pointeaux supérieurs et trois poin- teaux inférieurs portés respectivement par ces deux couronnes 1 et 2 sont mesurés par trois capteurs de déplacements longi- tudinaux 28, du type à transformateur différentiel, logé cha- cun dans un carter 29, dans lequel le capteur 28 est retenu par des vis de pression à bout plat. Les trois carters 29 pré- sentent chacun une embase 30 par laquelle ils se trouvent vissés sous la couronne supérieure 1, à-120 l'un des autres, avec un décalage angulaire de 30 par rapport aux entretoises 3 et de 600 par rapport aux boltierssupports 7 recevant les pointeaux 15. La tête 31 de chacun des capteurs 28 s'appuie contre la tête 33 d'une vis micrométrique 32, vissée sur la couronne inférieure 2 qu'elle traverse, et dont l'extrémité de la tige 341. fait office de pied pour l'extensomètre. Ces vis micrométriques 32 permettent chacune d'effectuer le réglage du zéro du capteur 28 correspondant. Un contre-écrou 35, monté sur la vis 32, entre la tête 33 de cette dernière et la surface supérieure de la couronne inférieure 2, permet de bloquer la vis micrométrique 32 dans une position qui correspond au zéro du capteur 28. Les trois capteurs 28 sont reliés par des câbles, disposés dans la saignée 36 pratiquée dans la face inférieure de la couronne supérieure 1, & un boltier-support de connec- teur 37, porté par la couronne supérieure 1, et dans lequel peut se brancher un connecteur de liaison à un conditionneur électronique, recevant les informations fournies par les trois capteurs 28 et calculant leur moyenne pour délivrer un signal de mesure de la déformation longitudinale de l'éprouvette. Sur la figure 5, on a représenté l'un des supports de capteurs de déformations transversales, susceptibles d'être montés sur lextensomètre décrit en référence aux figures 1 à 4. Ce sup- port est réalisé au moyen d'un barreau 38 de section en forme de I, dont l'extrémité inférieure des ailes a été découpée, d'un même côté, pour constituer des épaulements 39, 40 par les- quels le support 38 vient en appui sur les faces supérieure et extérieure de la couronne inférieure 2, l'âme du support en I 38 étant percée d'un orifice 41, susceptible d'être aligné avec l'un des perçages radiaux taraudés 5 de la couronne infé- rieure 2, de sorte que le support 38 puisse se monter sur la couronne inférieure 2 en utilisant les vis d'assemblage 4 uti- lisées pour la fixation des. entretoises 3, et l'âme du support présentant également un second orifice 42 dans lequel peut être retenu,par tout moyen convenable connu,un capteur de dé- formations transversales. Bien entendu, on utilisera un montage de trois capteurs de déformations transversales reliés de façon analogue à un condi- tionneur électronique. On pourrait également utiliser un dispositif de fixation de ces supports de _type "serre-joints". L'extensomètre qui vient d'être décrit, est utilisé de la 1maniere suivante: après branchement et réglage de la sensi- bilité de l'appareillage électronique associé, on desserre les vis d'assemblage 4 des entretoises 3 pour s'assurer que les couronnes 1 et 2 portent bien sur les épaulements 6 des entretoises 3. Puis, on resserre les vis 4, et on efface les pointeaux 15, c'est-à-dire qu'on les fait se déplacer vers l'extérieur des couronnes 1 et 2 en vissant les écrous de positionnement 23. On dispose une éprouvette surfacée au soufre jet ébavurée sur une surface plane-, et la couronne de position- nement (non représentée) à plat autour de l'éprouvette. On positionne ensuite l'extensométre autour de l'éprouvette en le posant sur la couronne de positionnement. On dévisse progressivement les trois écrous de positionnement 23 d'une couronne 1 ou 2, de manière à ce que les pointeaux correspondants arrivent simultanément au contact de-l'éprou- vette, et ce jusqu'à ce que les écrous 23 soient libres. Puis, on effectue la mâme opération pour l'autre couronne. L'extensométre est alors solidaire de l'éprouvette. On transporte l'ensemble, moins la couronne de positionnement, entre les plateaux d'une presse et on branche le connecteur sur le boitier-support 37. On procède au réglage du "zéro électrique" sur chacun des capteurs 28 en agissant sur les têtes 33 des vis micrométriques 32, puis on bloque ces vis 32 à l'aide des contre-écrous 75. On enlève les entretoises 3, et on monte les capteurs trans- versaux éventuellement. On peut ensuite procéder à l'essai de compression simple ou cyclique de l'éprouvette. Pour dégager l'extensomètre des ruines de l'éprouvette, qu'il est conseillé de ne pas écraser après la rupture, afin de ne pas détériorer l'extensomètre, il est indiqué de remettre les entretoises 3, d'effacer les pointeaux 15, puis de dégager l'extensomètre. On constate sur la figure 6, o les courbes 43 et 44 corres- pondent aux enregistrements de l'évolution des contraintes en fonction des déformations, respectivement, pour une mesure longitudinale et une mesure transversale effectuées au moyen de l'extensomètre à béton selon l'invention, que ce dernier permet d'obtenir des résultats aussi bons que ceux obtenus par des dispositifs à jauges de déformations classiques, sans nécessiter la préparation de l'éprouvette requise avec ces dispositifs à jauges de déformations, et en obtenant des résul- tats immédiatement exploitables. 24 76e38 R E V E N D I C A T I 0 N S 1/ Extensomètre à béton, comprenant une couronne supérieure, maintenue dans une position initiale prédétermi- née, à l'aplomb d'une couronne inférieure, par des entretoises de liaison amovibles, permettant, de plus, la mise en place simultanée des couronnes autour d'une éprouvette de béton, chacune des couronnes étant munie d'une pluralité de pointeaux susceptibles d'être serrés contre l'éprouvette, de façon à solidariser les couronnes à des plans de section de l'éprou- vette, dont les déplacements longitudinaux relatifs sont mesu- rés,après enlèvement des entretoises et sous charge de l'é- prouvette, par au moins un capteur de déplacement préalable- ment disposé entre les couronnes, caractérisé en ce que cha- cun des pointeaux est lié à la coutonne correspondante par des moyens assurant un guidage prismatique du pointeau dans ses déplacements, parallèlement à lui-même, vis-à-vis de la couronne, et en ce que chaque pointeau est appliqué contre l'éprouvette par des moyens élastiques. 2/ Extensomètre selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens de guidage prismatique sont cons- titués, pour chaque pointeau, par une paire de lames flexibles une extrémité de chacune des lames étant solidarisée à la couronne correspondante et l'autre extrémité de la lame sup- portant le pointeau, lié à la couronne par un quadrilatère déformable, et dont l'axe longitudinal est maintenu perpendi- culaire à l'axe du cylindre défini par les couronnes. - 3/ Extensomètre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la position de chaque pointeau est réglable par un écrou de positionnement, coopérant avec une extrémité filetée du pointeau, opposée à l'extrémité des- tinée à venir au contact de l'éprouvette, et disposée vers l'extérieur de la couronne, sur un support de pointeau dans lequel le pointeau est monté sur les moyens assurant son gui- dage prismatique. 4/ Extensomètre selon la revendication 3, caracté- risé en ce que chaque support de pointeau comprend une butée intérieure et une butée extérieure, solidarisées, respecti- vement, à la face interne et à la face externe de la couronne correspondante, en appliquant contre cette dernière respecti- vement l'une et l'autre des deux lames flexibles supportant 2476-838 1 1 le pointeau, et un chapeau, reliant les butées intérieure et extérieure, et présentant vers l'intérieur du -boîtier-support de pointeau ainsi défini par le chapeau, la couronne et les butées, un appui pour un ressort prenant également appui contre un épaulement du pointeau, et constituant les moyens élastiques appliquant le pointeau contre l'éprouvette. / Extensomètre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens assurant le guidage pris- matique des pointeaux sont disposés de manière identique sur les deux couronnes, de façon à éliminer la composante longitu- dinale du déplacement des pointeaux, déplacés parallèlement à eux-mêmes vis-à-vis des couronnes, et résultant de la déforma- tion du quadrilatère déformable.. 6/ Extensomètre selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'épaulement du pointeau est cons- titué par un écrou vissé sur une partie filetée du pointeau, et réalisant un écrou de réglage de l'effort d'application du pointeau contre l'éprouvette, délivré par le ressort. 7/ Extensomètre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'une et/ou l'autre des couronnes peut porter au moins un support susceptible de recevoir un capteur sensible aux déformations transversales de l'éprouvette. 8/ Extensomètre selon la revendication 7, caracté- risé en ce que le ou les supports de capteurs sensibles aux déformations transversales de l'éprouvette se montent sur l'une et/ou l'autre des couronnes en utilisant les moyens de montage des entretoises sur ces couronnes. 9/ Extensomètre selon l'une des revendications 1 a 8, caractérisé en ce que les pointeaux ainsi que leur moyen de guidage prismatique et leur moyen d'application contre l'éprouvette, associés par paire de pointeaux & l'aplomb l'un, lié & la couronne supérieure, audessus de l'autre, lié & la couronne inférieure, d'une part, les entretoises d'autre part, et les capteurs de déplacements longitudinaux enfin, consti- tuent trois ensembles de trois éléments, pour lesquels les éléments sont décalés & 1200 l'un par rapport aux autres sur les couronnes, les ensembles étant également décalés angulai- rement l'un par rapport aux autres. 1o/ Extensomètre selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le positionnement initial des deux couronnes, l'une par rapport à l'autre, est assuré par l'appui de chacune d'elles contre des épaulements correspondant des entretoises.