Brevet FR3054038A1 — publié le 20180119

Procédé de détermination de paramètres définissant des lois cohésives représentant le comportement d'un joint de mortier entre deux pierres 1. DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui de la détermination de paramètres définissant une loi cohésive décrivant le comportement mécanique d'un assemblage de pierres ou briques réalisé par l'intermédiaire de joints de mortier. L'invention décrite dans la présente demande est applicable à la construction et au bâtiment. Cette détermination est obtenue plus particulièrement en utilisant deux dispositifs de test réalisant une mise en traction et un cisaillement d'échantillon de construction. La détermination des paramètres s'effectue en traitant les mesures effectuées au cours de ces essais et notamment lors de la phase adoucissante accompagnant l'endommagement progressif de l'assemblage. 2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Dans le domaine de la construction, il est souvent utile de réaliser des études de structures permettant d'évaluer la solidité d'une construction et de déterminer les caractéristiques des matériaux utilisés en vue d'assurer la solidité voulue, tels que des assemblages de pierres et de mortier. Lorsque le client impose certains types d'assemblages pour la construction d'un bâtiment, l'étude prend en compte les paramètres cohésifs de ces assemblages pour dimensionner la structure porteuse. Outre la complexité de son comportement, la maçonnerie rassemble une grande diversité d'assemblages possibles qui compliquent sa caractérisation. Pour ne pas courir de risques, la réglementation impose de prendre des marges de sécurité importantes qui conduisent à un surdimensionnement conséquent de ce type de structure. Dans le cas de la rénovation, la situation est plus complexe car la réglementation est plutôt adaptée à la construction neuve qu'à l'étude de bâtiments existants. De plus, la rénovation entraîne souvent l'utilisation de matériaux différents pour remplacer d'anciens matériaux difficiles à travailler ou trop coûteux. Il importe alors de déterminer si ces nouveaux assemblages réagissent de la même manière (ou mieux) 3054038 2 que les anciens assemblages. Par exemple : un mur ancien de pierres, comment un mur ancien se comporte dans un effort de cisaillement (vent, poussée de terre, ...). Pour répondre à cette question, il est nécessaire de définir le comportement des blocs assemblés les uns aux autres par des joints (au mortier par exemple). Un tel 5 comportement peut être défini par une loi cohésive relative au joint réalisant l'assemblage entre blocs de pierre, c'est à dire un loi dépendante du type de pierres assemblées et de la nature du mortier constituant le joint. Les paramètres de la loi cohésive permettent de définir les lois d'interaction entre blocs visant à traduire les comportements inter-blocs. Dans le cas des joints vifs, 10 cette loi d'interaction correspond à une loi de Coulomb (loi de frottement). Néanmoins, dans le cas plus courant correspondant à une maçonnerie présentant des joints de mortier, le comportement à décrire est plus complexe et doit prendre en compte le comportement quasi-fragile de l'interface traduisant l'endommagement progressif du joint et la dissipation d'énergie associée (appelé également comportement adoucissant) 15 précédant la rupture du joint. Les paramètres cohésifs décrivant cette loi d'interaction peuvent être déterminés à partir d'une caractérisation expérimentale du comportement de l'assemblage bloc/mortier considéré. Une fois que ces paramètres définissant une loi cohésive sont déterminés, leurs valeurs sont introduites en tant que paramètres d'entrée dans un logiciel de simulation 20 du comportement d'une structure utilisant un assemblage de pierre et de mortier. Un tel logiciel de simulation permet aux bureaux d'études d'estimer le comportement réel des joints de mortier utilisés dans les constructions maçonnées, que ces joints soient neufs ou anciens. C'est pourquoi la détermination des paramètres cohésifs est une étape essentielle du dimensionnement prédictif des ouvrages maçonnés. 25 On voit donc la nécessité de définir un protocole expérimental permettant d'estimer l'ensemble des paramètres mécaniques nécessaires à la définition de la loi d'interaction et ce à partir d'un nombre réduit d'essais. Il est également utile de fournir d'autres dispositifs permettant de fournir des essais avec un taux de rejet le plus faible possible. 30 3054038 3 3. EXPOSÉ DE L'INVENTION Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un procédé de détermination de paramètres mécaniques définissant le comportement cohésif d'assemblages de pierres par un joint de mortier. Dans un premier temps des 5 assemblages de test composés desdites pierres et dudit mortier sont fabriqués. Le procédé comporte une étape de mise en traction d'au moins un assemblage et de mesure des déplacements en fonction des contraintes de traction exercées, une étape de cisaillement d'au moins un assemblage et de mesure des déplacements en fonction des contraintes de cisaillement exercées, une étape de traitement de l'ensemble des mesures 10 pour fournir une liste de valeurs de paramètres définissant une loi cohésive basée sur un comportement bilinéaire à partir du début de la rupture du joint, cette loi cohésive caractérisant ledit assemblage. De cette manière, le protocole expérimental permettant de définir les paramètres de loi cohésive s'appuie sur les résultats effectués au cours de deux type d'essais : un 15 essai de traction et un essai de cisaillement. Les premiers essais permettent la visualisation directe des comportements adoucissants lors d'ouverture de fissure. Les seconds essais en mode de glissement plan permettent de calculer les paramètres cohésifs et frictionnels. Les résultats de ces deux essais permettent de définir l'ensemble des paramètres cohésifs et notamment le comportement bilinéaire de la phase 20 adoucissante caractérisant ce type d'assemblage de pierre et de mortier. Selon un mode particulier de réalisation, l'évolution de la valeur de la contrainte exercée sur les assemblages comporte un extrémum suivi d'une forme concave, cette forme concave commençant par une diminution rapide de la contrainte suivie d'une diminution lente, l'absence de cette forme concave dans les mesures effectuées sur un 25 assemblage entraine le rejet de ces mesures pour le calcul des paramètres de loi cohésive. De cette manière, il est possible d'améliorer les résultats en rejetant certains essais sur des assemblages non représentatifs. Selon un autre mode de réalisation, les paramètres définissant la loi cohésive en traction comportent au moins les paramètres suivants : 3054038 4 - la raideur en traction du joint obtenue par une régression linéaire des mesures effectuées dans la partie initiale de la réponse précédant l'extrémum correspondant à la réponse élastique de l'assemblage avec un pic dans les valeurs de mesures, - l'énergie de rupture, 5 - la résistance en traction, - l'ouverture ultime. De cette manière, les paramètres de loi cohésive associés à l'essai de traction sont parfaitement définis. Selon un autre mode de réalisation, lors de l'étape de cisaillement, l'évolution de 10 la valeur de la contrainte exercée sur les assemblages décroit selon une pente qui va diminuant pour devenir quasi nulle, la valeur de contrainte appliquée lorsque la pente est quasi nulle constitue la contrainte résiduelle liée au phénomène de frottement. De cette manière, les paramètres de loi cohésive associés au test de cisaillement sont complétés par la prise en compte du frottement entre les blocs lorsque le joint est 15 complétement détruit. Selon un autre mode de réalisation, les paramètres définissant la loi cohésive en cisaillement comportent au moins les paramètres suivants : - raideur en traction du joint obtenue par une régression linéaire des mesures effectuées dans la partie initiale de la réponse précédant l'extrémum correspondant à la 20 réponse élastique de l'assemblage avec un pic dans les valeurs de mesures, - contrainte de cisaillement maximale, - énergie de rupture de mode II, - déplacement ultime de cisaillement, - coefficient de frottement. 25 De cette manière, les paramètres de loi cohésive associés à l'essai de cisaillement sont parfaitement définis. Les essais de traction et de cisaillement sont réalisés sous condition de déplacement imposé et régulé, et nécessitent à ce titre un asservissement de l'essai par rapport aux déplacements d'ouverture et de cisaillement mesurés au niveau du/des joints 30 de l'échantillon. 3054038 5 Selon un autre mode de réalisation, les étapes de mise en traction et de cisaillement comportent une étape de régulation du déplacement des pierres formant l'assemblage sous les contraintes exercées, la vitesse régulée du déplacement étant faible avant l'extrémum et plus importante ensuite. De cette manière, l'essai est plus 5 rapide. Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de test de traction pour la détermination de paramètres mécaniques définissant le comportement cohésif d'un assemblage composé de deux pierres assemblées par un joint de mortier, le dit dispositif utilisant au moins un assemblage de test composé desdites pierres et dudit mortier. Ce 10 dispositif comporte deux équipages formant des cavités dont les ouvertures se font face et s'éloignent l'un de l'autre sous l'action d'un module de contrôle, la forme de la cavité épousant les cotés de l'assemblage de test avec un certain jeu, la fixation de l'assemblage de test étant assurée par injection de colle entre les flancs internes des deux cavités et les cotés dudit l'assemblage, le dispositif de test comportant un moyen 15 de mesure de l'écartement entre les deux pierres en fonction de la force de traction pour éloigner l'un de l'autre les deux équipages. Selon un autre mode de réalisation, les flancs de chaque équipage sont amovibles et se sépare du fond de l'équipage pour le démontage du dispositif à la fin du test. De cette manière, le démontage du dispositif après le test pour mettre en place un 20 nouvel assemblage est facilité. Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de test de cisaillement pour la détermination de paramètres mécaniques définissant le comportement cohésif d'un assemblage composé de trois pierres juxtaposées et assemblées par deux joints de mortier, ledit dispositif utilisant au moins un assemblage de test composé de trois 25 desdites pierres alignées et assemblées par deux joints de mortier. Ce dispositif comporte deux supports horizontaux placés en-dessous de chaque pierre aux extrémités de l'assemblage, et un plateau mobile exerçant une pression verticale sur la pierre centrale de l'assemblage, le dispositif de test comportant un moyen de mesure du déplacement de la pierre centrale par rapport aux deux autres pierres sous la pression du 30 plateau. 3054038 6 Selon un autre mode de réalisation, au moins un support horizontal placé en-dessous d'une pierre aux extrémités de l'assemblage comporte une rotule permettant une rotation de la dite pierre autour de l'axe longitudinal de l'assemblage. De cette manière, le dispositif s'adapte au défaut de planéité de l'assemblage. 5 4. LISTE DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : 10 la figure 1 représente un certain nombre d'assemblages de test en cours de fabrication à l'aide d'un gabarit, la figure 2 illustre les principales étapes du procédé selon un exemple préféré de réalisation, la figure 3 présente un schéma d'un dispositif de test en traction directe selon un 15 exemple de réalisation, la figure 4 présente des images illustrant la préparation du test de traction selon un exemple de réalisation, la figure 5 présente une courbe type tracée à partir des mesures contrainte-déplacement effectuées lors d'un test de traction, 20 la figure 6 présente un schéma d'un dispositif de test en cisaillement selon un exemple de réalisation, la figure 7 présente une courbe type tracée à partir des mesures contrainte-déplacement effectuées lors d'un test de cisaillement, la figure 8 présente une façon d'illustrer les comportements cohésifs associés 25 aux modes purs I et II et les paramètres associés, la figure 9 présente en perspective un dispositif de test doté d'une rotule selon un perfectionnement, la figure 10 présente en détail la rotule du dispositif de test selon un perfectionnement. 30 3054038 7 5. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Sur toutes les figures du présent document, les éléments (ou les étapes) identiques sont désignées par une même référence numérique. 5 5.1 Fabrication des assemblages de test On présente maintenant, en relation avec la Fig. 1, une image représentant un certain nombre d'assemblages de test 1 en cours de fabrication. Pour garantir la reproductibilité des résultats, il importe que les assemblages utilisés pour les tests 10 permettent leurs représentativités et soient de même dimension. Pour cela, les assemblages sont composés de deux ou trois blocs de pierre 2 assemblés par une couche de mortier formant un joint 3 d'une épaisseur déterminée. Selon l'exemple de réalisation utilisé pour le prototype, les blocs de pierre ont une dimension de 7 x 10 x 10 centimètres, et l'épaisseur du joint est de 1cm +/- 1 millimètres. Les blocs utilisés 15 doivent être taillés précisément (faces perpendiculaires et tolérance dimensionnelle de ±0,5mm). De plus, afin de garantir deux faces de référence perpendiculaires, les assemblages de test sont assemblés dans des gabarits 4 représentés à la Fig.1. Après assemblage, les assemblages de test 1 sont humidifiés pendant 5 jours afin d'éviter une prise trop rapide du mortier et limiter les fissures dues au retrait. Le mortier utilisé selon 20 le procédé est un mélange de sable et de ciment ou de chaux, ou tout autre liant hydraulique se solidifiant avec le temps et adhérant à la pierre. Ces assemblages sont soumis à des essais de traction pure (appelés par la suite essais en mode I) et des essais de cisaillement pur (appelés par la suite essais en mode II). Ces deux types d'essais conduisent à des cinétiques de rupture en mode I et en mode 25 II. Les essais consistent à appliquer une certaine contrainte sur l'assemblage et à mesurer le déplacement des blocs de pierre jusqu'à la rupture totale. Les paramètres mécaniques définissant la loi d'interaction (ou « loi cohésive ») sont déterminés à partir des mesures contrainte-déplacement effectuées lors des essais. L'observation de la phase adoucissante qui intervient après le pic (ou « post pic »), se caractérise par une 30 diminution progressive de la contrainte transférable par le joint associée à 3054038 8 l'endommagement, nécessite des équipements de test qui seront détaillés dans les chapitres suivants. La Fig. 2 illustre les principales étapes du procédé objet de la présente invention. Ce procédé comporte une étape préalable de fabrication d'assemblages de test composés 5 de blocs de pierres et de mortier (étape 2.1). Au cours de l'étape 2.2, au moins un de ces assemblages est soumis à un test de mise en traction au cours duquel le déplacement des deux blocs formant l'assemblage est mesuré. Au cours de l'étape 2.3, au moins un autre assemblage est soumis à un test de cisaillement au cours duquel le déplacement des trois blocs formant l'assemblage est mesuré. Une fois ces deux tests effectués, au cours de 10 l'étape 2.4, les mesures sont traitées par un moyen de calcul, typiquement un ordinateur déroulant un programme, pour fournir une liste de valeurs de paramètres définissant la loi cohésive caractérisant les assemblages. Le protocole expérimental comporte seulement deux types de test (un essai de traction et un essai de cisaillement) pour définir les paramètres mécaniques nécessaires 15 à la définition de la loi d'interaction. Chacun de ces tests peut s'effectuer sur un seul assemblage, mais il est conseillé d'en faire plusieurs et de prendre la moyenne des valeurs. Ces deux tests mettent notamment en évidence les comportements adoucissants en mode d'ouverture de fissure (mode I) et en mode de glissement plan (mode II) pour mieux évaluer les paramètres cohésifs et frictionnels qui les caractérisent. 20 Les étapes de test ainsi que les équipements utilisés vont maintenant être décrits. 5.2 Test en traction (mode I) On présente maintenant, en relation avec la Fig 3, le schéma d'un dispositif de test en traction directe selon un exemple de réalisation. Ce dispositif est 25 particulièrement avantageux car il permet de minimiser le moment de flexion au niveau du joint, et d'améliorer la précision de la mesure du comportement adoucissant, dans la mesure ou' le comportement des assemblages en traction est particulièrement fragile et met en jeu des déplacements très faibles (de l'ordre de quelques microns). Le dispositif de test 10 représenté sur la Fig. 3 comporte deux équipages 10 30 situés l'un au-dessus de l'autre et formant des cavités dont les ouvertures se font face. 3054038 9 Les cavités sont rectangulaires, de préférence carrées, possèdent un fond plat et quatre flancs 11 d'une hauteur inférieure à la hauteur d'un bloc de pierre 3, de façon à laisser le joint 4 apparent et deux centimètre de pierre visibles de part et d'autre du joint. Les flancs sont avantageusement amovibles et se fixent en partie basse au fond par des vis 5 12. Par exemple, pour un bloc de 70 millimètres de haut, le flanc dépasse du fond de 50 millimètres. Dans tous les cas, la forme de la cavité épouse les cotés de l'assemblage de test avec un certain jeu. Par exemple, pour un bloc de section 100 millimètres par 100 millimètres, les réservations présentent une section légèrement supérieure : 105 millimètres par 105 millimètres. La liaison entre le spécimen et l'équipage est assurée 10 par collage (colle époxy par exemple), la colle étant injectée entre l'équipage et l'échantillon par des orifices d'injection disposés en partie basse des équipages. Seules les faces latérales de l'échantillon sont ainsi collés aux équipages. Pour éviter le collage au fond des équipages, une feuille de matériau inerte peut être placée (du téflon par exemple). 15 Au cours de l'essai, les équipages 10 se déplacent en s'éloignant selon une direction normale au fond de la cavité sous l'action d'un module de contrôle. Le déplacement représenté par la flèche en haut de la figure, est guidé par un vérin pour maintenir un bon parallélisme entre les fonds de équipages. Le module de contrôle (non représenté sur la Figure) applique une force de traction déterminée sur l'un et/ou l'autre 20 équipage 10 pour assurer une vitesse d'éloignement constante, selon une régulation de type PID. Cette régulation permet d'améliorer le temps de réaction de la machine d'essai et de produire la courbe en pic caractéristique de ce type d'assemblages. La mesure du déplacement d'ouverture est réalisée au niveau du joint. Selon un mode préféré de réalisation, la mesure s'effectue par 4 extensomètres 13 placés aux 25 quatre coins de l'éprouvette. En reprenant les mesures des blocs et des équipages mentionnées précédemment, 4 centimètres ajoutés à l'épaisseur du joint sont disponibles pour placer les extensomètres de chaque coté du joint 3, en fixant les extrémités aux blocs de pierre 3. Le nombre et la localisation des extensomètres permettent de détecter une ouverture non uniforme du joint qui s'amorcera 30 préférentiellement à partir d'un angle. En effet, malgré l'utilisation d'un montage 3054038 10 encastré, le joint a généralement tendance à s'ouvrir à partir d'un angle tandis qu'il se referme du coté de l'angle opposé sous l'effet de la flexion induite. Au cours de l'essai, l'unité de contrôle reçoit les signaux provenant des extensomètres et calcule la moyenne des mesures. 5 Un tel dispositif a pour avantage de favoriser un endommagement uniforme au sein du joint engendré par le chargement de traction et de limiter la rotation des extrémités de l'assemblage lors de la propagation de la fissure. La Fig. 4 présente sous la forme de trois images la préparation du test de traction. Sur l'image de gauche, l'équipage inférieur et la cavité constituée par les 10 quatre flancs sont clairement visibles. Sur l'image du milieu, l'assemblage est positionné sur l'équipage inférieur. Sur l'image de droite, l'équipage supérieur est placé au-dessus de l'assemblage. La colle peut alors être injectée à travers les flancs par des orifices pratiqués à cet effet. La Fig. 5 présente une courbe type tracée à partir des mesures contrainte- 15 déplacement effectuées lors d'un test de traction. Cette courbe est obtenue par l'unité de contrôle pilotant le déplacement des équipages et recevant les mesures des extensomètres. La courbe présente l'éloignement des deux blocs de pierre 3 en millimètres par rapport à la contrainte de traction exprimée en MégaPascal. Cette contrainte représente le rapport de la force de traction sur la section de l'échantillon se 20 présentant perpendiculairement à la direction de traction. Cette courbe présente un pic significatif jusqu'à un extrémum. En aval de ce pic, l'assemblage résiste à la traction et le déplacement est quasi nul. Soumis à une certaine valeur de contrainte, le joint commence à s'ouvrir, la force appliquée diminue alors brutalement et les blocs commence à s'éloigner nettement. L'endommagement du joint 25 provoque une diminution rapide de la contrainte de traction appliquée aux équipages et un retour élastique des parties saines du spécimen et des joints collés assurant la liaison équipages/spécimen. Ce retour élastique doit être compensé par le dispositif de traction afin d'éviter la rupture brutale du joint. L'asservissement en déplacement s'effectue en prenant en compte la moyenne des valeurs mesurées par les quatre extensomètres. Lors 30 de l'augmentation de la force de traction et jusqu'après le pic de contrainte, la vitesse 3054038 11 d'ouverture du joint (c'est à dire, la vitesse du déplacement d'une pierre par rapport à l'autre) est fixée à 0,5pm/min. Durant la phase de post-pic, la vitesse d'ouverture peut être progressivement augmentée de manière à réduire la durée de l'essai. Le traitement des résultats des essais de traction consiste tout d'abord à filtrer les 5 essais. En effet, au cours de certains essais effectués sur certain assemblage, la courbe après le pic n'est pas exploitable. Lorsque, pour un essai, les mesures de déplacement des équipages après le pic ne comportent pas un tracé de forme concave, alors cet essai doit être rejeté et ses valeurs ne sont pas prises en compte pour l'élaboration des paramètres cohésifs. Ce nouveau dispositif de test produit des taux de rejet d'environ 25 10 % au lieu des 75 % pour les dispositifs antérieurs. Après filtrage, les essais sont moyennés et une courbe représentative de la cohésion des assemblages est produite. Cette courbe, représentée à la fig. 5, comporte trois parties : - Pré-pic : augmentation rapide de la contrainte, très peu de déplacement 15 (quelques microns seulement), cette partie correspond à la réponse élastique de l'assemblage, - Post-pic 1 : Diminution rapide de la contrainte, peu de déplacement, - Post-pic 2 : Diminution lente de la contrainte, beaucoup de déplacement. Les courbes issues de valeurs de mesures sont approximées par des droites sur la 20 base des moindre carrés, ou par approximation linéaire. Les deux segments de droite obtenus par approximation linéaire pour les parties Post-picl et Post-pic2 représentent une approximation bilinéaire de la partie concave des mesures après le pic c'est à dire la partie adoucissante. La courbe théorique est alors formée de trois segments de droite formant une ligne brisée. Le premier segment commence au point représentant un 25 allongement nul et une force nulle et se termine à l'extrémum de la force El, avec un déplacement quasi nul (régime élastique). Les second et troisième segments approximent la phase adoucissante de l'essai. Deux segments se rejoignant en un point sont placés de façon approximative sur les mesures, et on calcule les écarts entre le point obtenu expérimentalement et le point le plus proche sur le segment. Les écarts 30 sont mis au carré et les résultats sont sommés pour fournir une première valeur. En 3054038 12 bougeant les segments légèrement, on peut obtenir une autre valeur. En comparant les valeurs obtenues, on obtient des segments dont les valeurs sont minimales. Le second segment démarre approximativement à partir du pic, et le troisième segment se termine au point de la courbe où la variation de contrainte est quasi nulle. 5 Les valeurs particulières de paramètres définissant la loi cohésive sont calculées à partir de la courbe théorique. Les paramètres issus du test de traction sont au nombre de quatre : - la raideur en traction du joint obtenue par une régression linéaire des mesures effectuées dans la partie Pré-pic, exprimée en N/m3, 10 - l'énergie de rupture (aire de la courbe délimitée par les trois segments de droite et l'axe des abcisses), exprimée en J, - la résistance en traction (contrainte, El), exprimée en Pa, - l'ouverture ultime, exprimée en m. 15 5.3 Test en cisaillement (mode II) On présente maintenant, en relation avec la Fig. 6, le schéma d'un dispositif de test en cisaillement selon un exemple de réalisation. Les assemblages de test utilisés sont fabriqués à partir de trois blocs alignés 2 assemblés avec deux joints 3, un soin particulier est mis dans l'alignement des faces des trois blocs afin de garantir une 20 surface de référence plane sur une des faces latérales de l'éprouvette. L'obtention d'une surface de référence permettra par la suite de limiter les efforts de flexion ou de torsion parasites lors de l'essai. L'assemblage est placé sur un dispositif de test 20 comportant un bâti 21 doté de deux supports 22 situés de part et d'autre d'un plateau de cisaillement 23. Les deux 25 blocs aux extrémités de l'assemblage sont fixés l'un et l'autre sur chacun des supports 22 solidarisés au bâti à l'aide d'un clamp supérieur 24 s'étendant devant et derrière sur la figure par des lèvres horizontale. Un système de vis et d'écrou 25 serre solidement le bloc entre le support 22 et le clamp supérieur 24. Le support ne s'étend pas au niveau du joint 3. Le plateau de cisaillement 23 est posé au dessus du bloc au centre de 30 l'assemblage sans recouvrir le joint 3. Le plateau de cisaillement est de plus rotulé en 3054038 13 partie supérieure à l'aide d'un élément rotule 26 afin de ne pas transmettre de couple entre le dispositif et le plateau de cisaillement. De cette manière, ce plateau 23 appuie de manière uniforme sur la quasi totalité du chant du bloc de pierre au centre de l'assemblage. La mesure du déplacement du bloc au centre de l'assemblage par rapport 5 aux deux blocs latéraux est réalisée au niveau des joints. Selon un mode préféré de réalisation, la mesure s'effectue par 4 capteurs de déplacement linéaire 27, ou LVDT (de l'Anglo-saxon « Liner Variable Differential Transformer ») placés de chaque coté du bloc au centre, les deux capteurs pour un même joint étant disposés sur deux faces opposés de l'assemblage. L'unité de contrôle 10 pilote en déplacement l'essai à partir de l'abaissement du plateau de cisaillement 23. La vitesse de déplacement mesurée étant de 0,060 millimètres par minute avant le pic, et accélère ensuite. L'unité de contrôle applique une contrainte de cisaillement qui est définie comme la force verticale divisée par la surface des deux joints cisaillés (en l'occurrence 15 2 x 100 x 100 = 2.104 millimètres carré). Pour chaque essai, une courbe est tracée montrant l'évolution de la contrainte de cisaillement en fonction du déplacement de glissement plan moyen des joints et permettant de visualiser directement le comportement cohésif du joint suivi du palier de frottement lié à la contrainte normale au joint. 20 La Fig. 7 présente une courbe type tracée à partir des mesures contrainte- déplacement effectuées lors d'un test de cisaillement. Cette courbe est obtenue par l'unité de contrôle pilotant le déplacement du plateau de cisaillement et recevant les mesures des quatre LVDT. La courbe présente le glissement du bloc du centre par rapport aux blocs latéraux en millimètres par rapport à la contraintye de cisaillement 25 exprimée en MégaPascal. Cette courbe présente un pic significatif. Avant le pic, l'assemblage résiste au cisaillement, le déplacement est quasi nul et caractérise le comportement élastique de l'assemblage. Après l'extrémum, la courbe théorique est décomposée en termes de (1) frottement et (2) de comportement cohésif. Le palier de frottement visualisable sur les courbes après le comportement cohésif (et lié à la 30 contrainte normale QI appliquée au joint) est estimé à partir de la contrainte résiduelle 3054038 14 de cisaillement obtenue pour des valeurs de déplacement de glissement plan importantes. L'estimation des contraintes résiduelles obtenues pour différentes valeurs de la contrainte normale appliquée au joint permet une estimation du coefficient de frottement du joint une fois rompu à partir de la régression linéaire des contraintes 5 résiduelles en fonction des contraintes normales (régression passant par zéro). Une fois cette contrainte résiduelle estimée, la réponse cohésive de Mode II est isolée par soustraction de la contrainte résiduelle liée au frottement du comportement total. En d'autre termes, on retrouve au-dessus de la ligne horizontale en-dessous de laquelle les forces sont dues au frottement, la même forme de courbes que celle de type 10 I, c'est à dire obtenues lors d'essai de traction. Dès lors, après soustraction, le traitement est similaire et consiste à décomposer la courbe expérimentale en une courbe théorique en forme de ligne brisée correspondant respectivement au régime élastique de l'assemblage, et à l'approximation bilinéaire du comportement adoucissant. Les points d'intersection des lignes brisées et les aires délimitées par ces segments de droites 15 fournissent les éléments de calcule pour la détermination des paramètres cohésifs liés à un essai de mode II, à savoir : - la raideur en traction du joint obtenue par une régression linéaire des mesures avant le pic (c'est à dire lors du régime élastique), exprimée en N/m3, - contrainte de cisaillement maximale, exprimée en Pa, 20 - énergie de rupture de mode II, exprimée en J, - déplacement ultime de cisaillement (mesurée lorsque la contrainte appliquée ne varie plus, le joint est alors complétement détruit, seules restent en jeu les forces de frottement), exprimée en mètres, - coefficient de frottement (obtenu par régression linéaire des cntraintes 25 résiduelles en fonction des contraintes normales (régression passant par zéro). Ces paramètres peuvent être directement calculés à partir des courbes théoriques déterminées à partir des mesures. La raideur initiale est obtenue par régression linéaire de la partie initiale (élastique) de la courbe contrainte-déplacement (voir Fig. 7). Cette raideur initiale ne 30 peut être déterminée que si les mesures appliquées aux joints gauche et droit sont 3054038 15 analogues. L'énergie de rupture est déterminée en calculant directement l'aire sous la courbe expérimentale, au-dessus du palier relatif au frottement. Comme pour le Mode I, l'approximation bilinéaire de la partie adoucissante peut être estimée par ajustement de la courbe expérimentale (selon la méthode des moindres carrés). Le déplacement ultime 5 à l'extrême droite de la courbe est estimé à partir de l'intersection entre la réponse cohésive et la contrainte résiduelle (ligne horizontale représentant le frottement). 5.4 Formulation de la loi cohésive de mode mixte Les phases adoucissantes des comportements cohésifs expérimentaux de mode 10 purs I et II sont dans un premier temps approximés à partir d'un comportement bilinéaire. Cette approximation de l'adoucissement concave constaté expérimentalement et illustrée dans les chapitres précédents, présente l'intérêt de séparer les deux principaux mécanismes cohésifs activés lors de l'endommagement quasi fragile de l'assemblage, à savoir la microfissuration et le pontage de fissure et notamment les 15 énergies associées à ces mécanismes. L'approximation bilinéaire de l'adoucissement permet en outre de piloter aisément la forme de la partie adoucissante. Il est possible de représenter les comportements cohésifs associés aux modes purs I et II par les formes théoriques présentées par la Fig. 8. La loi cohésive du mode I peut être représentée par une courbe composée d'une 20 ligne brisée formée par trois segments. La loi cohésive du mode II peut être représentée par deux courbes dont l'une est composée d'une ligne brisée formée par trois segments et l'autre d'une ligne représentant le frottement de Coulomb. Les paramètres cohésifs ainsi déterminés par le présent procédé permettent de caractériser le comportement des assemblages formés de blocs de pierre assemblés par 25 au moins un joint de mortier. En les normalisant, il sera possible de les introduire dans des logiciels pour simuler le comportement de bâtiments fabriqués avec ces assemblages. Il sera notamment possible d'étudier la réaction de ces bâtiments face à des événements soudains tels que des secousses sismiques et ainsi éprouver leurs solidités. 30 3054038 16 5.5 Perfectionnement du dispositif de test en cisaillement. Dans le dispositif illustré par la Fig. 6, les appuis sur lesquelles reposent les deux extrémités de l'assemblage sont sur le même plan. Si le coté de l'assemblage présente un défaut de planéité, alors une extrémité va reposer sur une arête du coté et 5 non , sur une face, ce qui va fausser la mesure par un effort de torsion. Selon un perfectionnement, le dispositif de test en cisaillement comporte une rotule permettant à au moins une extrémité de l'assemblage une légère rotation autour de l'axe longitudinal de l'assemblage. Ce dispositif amélioré est illustré en perspective par la Fig. 9. Un bloc d'extrémité de l'assemblage est monté sur le chant d'une rotule 30 qui peut ainsi 10 légèrement pivoter. Les blocs d'extrémité sont serrés sur la rotule 30 et sur le support 22 par des languettes 24 fixées sur le dessus par des vis et écrous De cette manière, le dispositif 20 s'adapte à tous les défauts dimensionnels initiaux de l'assemblage. La Fig. 10 présente un détail de la rotule dont la partie basse en arc de cercle coulisse sur une ouverture de même forme formée dans le bâti du dispositif de test. 15 REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de paramètres mécaniques définissant le comportement cohésif d'assemblages de pierres par un joint de mortier, comportant une étape préalable de fabrication d'assemblages de test composés desdites pierres et dudit mortier, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mise en traction d'au moins un assemblage et de mesure des déplacements en fonction des contraintes de traction exercées, une étape de cisaillement d'au moins un assemblage et de mesure des déplacements en fonction des contraintes de cisaillement exercées, une étape de traitement des mesures pour fournir une liste de valeurs de paramètres définissant une loi cohésive basée sur un comportement bilinéaire à partir du début de la rupture du joint, cette loi cohésive caractérisant ledit assemblage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évolution de la valeur de la contrainte exercée sur les assemblages comporte un extrémum suivi d'une forme concave, cette forme concave commençant par une diminution rapide de la contrainte suivie d'une diminution lente, l'absence de cette forme concave dans les mesures effectuées sur un assemblage entraine le rejet de ces mesures pour le calcul des paramètres de loi cohésive 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les paramètres définissant la loi cohésive en traction comportent au moins les paramètres suivants : - la raideur en traction du joint obtenue par une régression linéaire des mesures effectuées avant l'extrémum, - l'énergie de rupture, - la résistance en traction, - l'ouverture ultime. 3054038 18 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lors de l'étape de cisaillement, l'évolution de la valeur de la contrainte exercée sur les assemblages décroit selon une pente qui va diminuant pour devenir quasi nulle, la valeur de contrainte appliquée lorsque la pente est quasi nulle constituant la contrainte 5 résiduelle liée au phénomène de frottement. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes sous la dépendance de la revendication 2, caractérisé en ce que les paramètres définissant la loi cohésive en cisaillement comportent au moins les paramètres 10 suivants : - raideur en traction du joint obtenue par une régression linéaire des mesures effectuées avant l'extrémum, - contrainte de cisaillement maximale, - énergie de rupture de mode II, 15 - déplacement ultime de cisaillement, - coefficient de frottement. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes sous la dépendance de la revendication 2, caractérisé en ce que les étapes de mise en 20 traction et de cisaillement comportent une étape de régulation du déplacement des pierres formant l'assemblage sous les contraintes exercées, la vitesse régulée du déplacement étant faible avant l'extrémum et plus importante ensuite. 3054038 19 7. Système de test pour la détermination de paramètres mécaniques définissant le comportement cohésif d'un assemblage de pierres par un joint de mortier, le dit système utilisant au moins un assemblage de pierres assemblées par au moins un joint de mortier, caractérisé en ce que ledit système comporte au moins un 5 dispositif de test en traction et un dispositif de test en cisaillement, ledit dispositif de test en traction utilisant un assemblage composé de deux pierres, le dit dispositif de test en traction comportant deux équipages formant des cavités dont les ouvertures se font face et s'éloignant l'un de l'autre sous l'action d'un module de contrôle, la forme de la cavité épousant les cotés de 10 l'assemblage de test avec un certain jeu, la fixation de l'assemblage de test étant assurée par injection de colle entre les flancs internes des deux cavités et les cotés dudit l'assemblage, le dispositif de test comportant un moyen de mesure de l'écartement entre les deux pierres en fonction de la force de traction pour éloigner l'un de l'autre les deux équipages, 15 ledit dispositif de test en cisaillement utilisant un assemblage composé de trois pierres alignées, ledit dispositif comportant deux supports horizontaux placés en-dessous de chaque pierre aux extrémités de l'assemblage, et un plateau mobile exerçant une pression verticale sur la pierre centrale de l'assemblage, le dispositif de test comportant un moyen de mesure du déplacement de la pierre 20 centrale par rapport aux deux autres pierres sous la pression du plateau. 8. Système de test selon la revendication 7, caractérisé en ce que les flancs de chaque équipage du dispositif de test en traction sont amovibles et se séparent du fond de l'équjpage pour le démontage du dispositif à la fin du test. 25 9. Système de test selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins un support horizontal du dispositif de test en cisaillement placé en-dessous d'une pierre aux extrémités de l'assemblage comporte une rotule permettant une 30 rotation de la dite pierre autour dé l'axe longitudinal de l'assemblage.