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; 8° Des essais de fusibilité sur les alliages ternaires. Les cinq premières séries d'essais ont été effectuées sur plomb et alliages bruts de coulée; la sixième et la septième sur des laminés, la réduction de section ayant été de moitié; nous noterons d'ailleurs plus loin l'aspect des produits après laminage. Nous remercions la Société Electro-Câble qui a bien voulu effectuer ces laminages et contrôler dans ses laboratoires les teneurs chimiques de nos alliages. Résultats d'essais. Composition chimique Ecrasement Brinell II:) Brinell £ « Traction S 1 QI Q N« cherchée obtenue £ £ «a a.®-"a 2 S LI Sn Cd Sn R E A « S g-a « g III CI voisine o trac..straces 1,5 de 0 31,0 8,5 13,0 4,8 1,1 7 1 1,5 — 1,74 traces 3,4 1,0 15,5 4,5 9,5 8,3 2,1 5 2 3,0 — 2,89 traces 4,8 2,0 13,5 3,0 9,0 11,4 2,4 3 3 — 1,5 0,15 1,54 1,9 0,5 33,5 7,0 11,0 5,4 1,8 6 4 — 3,0 0,25 2,65 2,3 0,7 30,0 5,5 10,5 5, 6 2,0 4 5 0,5 1,0 0,65 0,95 2,9 0,9 23,5 4,5 10,0 7,6 2,0 5 6 0,5 2,0 0,66 1,76 3,0 1,1 25,0 4,5 9,5 8,0 2,2 4 7 1,0 1,0 1,04 0,96 3,5 1,0 23,5 3,5 9,5 9,5 2,2 4 8 1,0 0,5 1,42 0,48 3,4 1,2 20,0 4,0 9,0 8,6 2,3 4 9 2,0 0,5 1,98 0,52 4,0 1,0 19,5 4,5 9,0 9,3 2,3 4 Résultats obtenus. — Les résultats obtenus dans les six premières séries d'essais sont groupés dans le tableau ci-dessus ; les valeurs indiquées pour E sont les limites de proportionnalité approximativement déterminées sur les courbes enregistrées à la traction (fig. 4). Au point de vue du laminage, l'aspect des lames permet un classement approximatif d'après l'état des surfaces et des bords; Ceci est important à souligner, car les alliages s'écrouent à la température ordinaire, contrairement au plomb pur, ce qui les met dans un état initial défavorable par rapport à ce métal pour la comparaison des résultats de pliages répétés et de corrosion. l'ordre par qualité décroissante est le
8,0 2,2 4 7 1,0 1,0 1,04 0,96 3,5 1,0 23,5 3,5 9,5 9,5 2,2 4 8 1,0 0,5 1,42 0,48 3,4 1,2 20,0 4,0 9,0 8,6 2,3 4 9 2,0 0,5 1,98 0,52 4,0 1,0 19,5 4,5 9,0 9,3 2,3 4 Résultats obtenus. — Les résultats obtenus dans les six premières séries d'essais sont groupés dans le tableau ci-dessus ; les valeurs indiquées pour E sont les limites de proportionnalité approximativement déterminées sur les courbes enregistrées à la traction (fig. 4). Au point de vue du laminage, l'aspect des lames permet un classement approximatif d'après l'état des surfaces et des bords; Ceci est important à souligner, car les alliages s'écrouent à la température ordinaire, contrairement au plomb pur, ce qui les met dans un état initial défavorable par rapport à ce métal pour la comparaison des résultats de pliages répétés et de corrosion. l'ordre par qualité décroissante est le suivant : 5, 6, 4, 7, 3, 8, 9, 1, 2 ; le plomb pur présente des craquelures, par suite d'une légère oxydation à la fusion, et se classerait seulement entre le n° 9 et le n° 1; il y a lieu de remarquer à ce sujet l'influence heureuse des additions de cadmium agissant comme désoxydant. Au point de vue fusibilité, les zones de fusion se situent approximativement comme suit : 3270 1 320 à 3150 environ 2 310 à 300° environ 3 Quelques degrés autour de 322° 4 — 315° 5 — 319° 6 — 316° 7 — 311° 8 — 318° 9 — 314° Enfin, au point de vue corrosion, nous avons choisi les réactifs attaquant le plus vivement le plomb ; nous pouvons résumer comme suit les résultats, d'après un dosage rapide des solutions et une application des dégagements gazeux. Dans l'acide sulfurique à 65° 5 B, les alliages ne présentent pas avec le plomb de différence sensible d'attaque ; Dans l'acide chlorhydrique concentré commercial, le cadmium seul donne une légère amélioration ; l'étain seul en amène une nettement plus importante, à condition de ne pas atteindre FIG. 4. — Courbes de traction comparées des alliages essayés.
additions de cadmium agissant comme désoxydant. Au point de vue fusibilité, les zones de fusion se situent approximativement comme suit : 3270 1 320 à 3150 environ 2 310 à 300° environ 3 Quelques degrés autour de 322° 4 — 315° 5 — 319° 6 — 316° 7 — 311° 8 — 318° 9 — 314° Enfin, au point de vue corrosion, nous avons choisi les réactifs attaquant le plus vivement le plomb ; nous pouvons résumer comme suit les résultats, d'après un dosage rapide des solutions et une application des dégagements gazeux. Dans l'acide sulfurique à 65° 5 B, les alliages ne présentent pas avec le plomb de différence sensible d'attaque ; Dans l'acide chlorhydrique concentré commercial, le cadmium seul donne une légère amélioration ; l'étain seul en amène une nettement plus importante, à condition de ne pas atteindre FIG. 4. — Courbes de traction comparées des alliages essayés. Section des éprouvettes : 150 mm3. 3 d'étain ; il est probable qu'il y a déjà non-miscibilité à cette teneur, d'où une accélération de la corrosion chlorhydrique; avec tous les alliages ternaires essayés, les résistances sont bonnes, les meilleurs résultats étaient obtenus avec les nos 5, 6 et 7 ; Dans une solution d'acide azotique à 30 %, le cadmium n'a pas d'influence bien nette ; pour l'étain, même remarque qu'à propos de l'acide chlorhydrique ; les alliages ternaires donnent là aussi une sensible amélioration, surtout les nos 5, 6, 7 et 8; Dans l'eau de Javel, le cadmium a peu d'influence; les alliages binaires à l'étain et les alliages ternaires sont supérieurs; les meilleurs sont les nos 5 et 6. Enfin, dans une solution sulfurée d'ammoniaque, le cadmium amène une légère amélioration, l'étain n'ayant pas d'influence sensible. Conclusions. — On voit que, au point de vue des essais mécaniques : 1° Le cadmium seul amène une élévation rapide des résistances et de l'élasticité, mais une chute, rapide elle aussi, de la malléabilité; 2° L'étain n'altère que très faiblement la malléabilité, mais il améliore bien peu les résistances et l'élasticité ; 3° Dans les alliages ternaires, les actions s'ajoutent et
Dans une solution d'acide azotique à 30 %, le cadmium n'a pas d'influence bien nette ; pour l'étain, même remarque qu'à propos de l'acide chlorhydrique ; les alliages ternaires donnent là aussi une sensible amélioration, surtout les nos 5, 6, 7 et 8; Dans l'eau de Javel, le cadmium a peu d'influence; les alliages binaires à l'étain et les alliages ternaires sont supérieurs; les meilleurs sont les nos 5 et 6. Enfin, dans une solution sulfurée d'ammoniaque, le cadmium amène une légère amélioration, l'étain n'ayant pas d'influence sensible. Conclusions. — On voit que, au point de vue des essais mécaniques : 1° Le cadmium seul amène une élévation rapide des résistances et de l'élasticité, mais une chute, rapide elle aussi, de la malléabilité; 2° L'étain n'altère que très faiblement la malléabilité, mais il améliore bien peu les résistances et l'élasticité ; 3° Dans les alliages ternaires, les actions s'ajoutent et les propriétés de certains d'entre eux deviennent ainsi très intéressantes : le cadmium relève les résistances et l'élasticité, et l'abaissement de la malléabilité est freiné par l'étain. La présence de l'étain est également obligatoire pour la non-oxydabilité du bain. Au point de vue des vibrations, on sait que c'est la limite élastique qui régit la résistance à ce genre de sollicitations : c'est donc le cadmium qui joue le rôle prépondérant. Quant aux améliorations de tenue à la corrosion, les alliages aux alentours de 0,75 de cadmium et 1,5 d'étain paraissent réunir les meilleures qualités. Nous dirons donc que les résultats généraux optima sont obtenus avec la présence simultanée de cadmium et d'étain, les proportions pouvant être fixées à : Cadmium : 0,5 à 1 Etain : 1 à 2 La teneur en étain doit rester sensiblement double de celle en cadmium ; la quantité totale d'additions est choisie dans les limites ci-dessus, suivant les propriétés générales désirées : Cadmium 0,5 et étain 1 %, pour des résistances et une élasticité moyennes avec une bonne malléabilité ; Cadmium 1 et étain 2 %, pour des résistances et une élasticité élevées avec une malléabilité moyenne. Notons d'ailleurs que, pour ces dernières
limite élastique qui régit la résistance à ce genre de sollicitations : c'est donc le cadmium qui joue le rôle prépondérant. Quant aux améliorations de tenue à la corrosion, les alliages aux alentours de 0,75 de cadmium et 1,5 d'étain paraissent réunir les meilleures qualités. Nous dirons donc que les résultats généraux optima sont obtenus avec la présence simultanée de cadmium et d'étain, les proportions pouvant être fixées à : Cadmium : 0,5 à 1 Etain : 1 à 2 La teneur en étain doit rester sensiblement double de celle en cadmium ; la quantité totale d'additions est choisie dans les limites ci-dessus, suivant les propriétés générales désirées : Cadmium 0,5 et étain 1 %, pour des résistances et une élasticité moyennes avec une bonne malléabilité ; Cadmium 1 et étain 2 %, pour des résistances et une élasticité élevées avec une malléabilité moyenne. Notons d'ailleurs que, pour ces dernières teneurs, les allongements sont encore les deux tiers de ceux du plomb pur. Comme contre-partie, au point de vue industriel, nous avons : d'abord, une légère augmentation du prix de revient ; ensuite une dépense de force plus considérable pour le filage, ce qui peut entraver la mise en application sur des presses trop faibles ; on doit cependant remarquer que les différences des résistances à l'écrasement des alliages par rapport à celle du plomb pur, s'atténuent sensiblement à chaud. Jean COURNOT, Ancien élève de l'Ecole Polytechnique. MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION PRESCRIPTIONS SUISSES ET ALLEMANDES pour l'emploi des bois dans les constructions. Dans son numéro du 21 janvier 1928, le Génie Civil a donné l'analyse d'une brochure publiée par la Société suisse des Ingénieurs et Architectes, concernant les règles adoptées par cette Société, pour le projet et l'exécution des constructions en bois : bâtiments, échafaudages, cintres, ponts, etc. Antérieurement, en septembre 1925, le Laboratoire d'essais des matériaux annexé à l'Ecole polytechnique de Zurich avait publié trois brochures consacrées au même sujet. La première : « Règles de la S. I. A. pour les constructions en bois », donne les résultats des très nombreuses expériences exécutées au laboratoire, en 1924-1925, pour servir
sur des presses trop faibles ; on doit cependant remarquer que les différences des résistances à l'écrasement des alliages par rapport à celle du plomb pur, s'atténuent sensiblement à chaud. Jean COURNOT, Ancien élève de l'Ecole Polytechnique. MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION PRESCRIPTIONS SUISSES ET ALLEMANDES pour l'emploi des bois dans les constructions. Dans son numéro du 21 janvier 1928, le Génie Civil a donné l'analyse d'une brochure publiée par la Société suisse des Ingénieurs et Architectes, concernant les règles adoptées par cette Société, pour le projet et l'exécution des constructions en bois : bâtiments, échafaudages, cintres, ponts, etc. Antérieurement, en septembre 1925, le Laboratoire d'essais des matériaux annexé à l'Ecole polytechnique de Zurich avait publié trois brochures consacrées au même sujet. La première : « Règles de la S. I. A. pour les constructions en bois », donne les résultats des très nombreuses expériences exécutées au laboratoire, en 1924-1925, pour servir de base à ces prescriptions, les règles à suivre pour le calcul des pièces, et le résumé des discussions auxquelles a donné lieu leur établissement. La seconde : « La construction des ponts de bois en Suisse », donne les vues de nombreux ponts construits depuis le XIIe siècle jusqu'à ces dernières années. Certains de ces ouvrages, soigneusement protégés contre les intempéries par une toiture, sont restés en service plusieurs siècles, ou même existent encore. Dans la troisième brochure : « La construction d'échafaudages et de grandes fermes en bois, en Suisse », on trouve des vues de cintres établis pour la construction d'ouvrages divers, en maçonnerie, béton, béton armé, etc. des boisages de galeries souterraines, et des vues de grandes fermes en bois construites suivant les méthodes modernes, fermes dont le Génie Civil a donné quelques exemples dans son numéro du 15 mars 1924 (S). Enfin, la Compagnie des Chemins de fer de l'Etat allemand a adopté, pour ses constructions en bois, un règlement en date du 12 décembre 1926, qui porte le titre « Prescriptions provisoires pour les fermes en bois » (3). Nous nous proposons de donner ici, d'après cet ensemble de publications, quelques indications sur les
ces dernières années. Certains de ces ouvrages, soigneusement protégés contre les intempéries par une toiture, sont restés en service plusieurs siècles, ou même existent encore. Dans la troisième brochure : « La construction d'échafaudages et de grandes fermes en bois, en Suisse », on trouve des vues de cintres établis pour la construction d'ouvrages divers, en maçonnerie, béton, béton armé, etc. des boisages de galeries souterraines, et des vues de grandes fermes en bois construites suivant les méthodes modernes, fermes dont le Génie Civil a donné quelques exemples dans son numéro du 15 mars 1924 (S). Enfin, la Compagnie des Chemins de fer de l'Etat allemand a adopté, pour ses constructions en bois, un règlement en date du 12 décembre 1926, qui porte le titre « Prescriptions provisoires pour les fermes en bois » (3). Nous nous proposons de donner ici, d'après cet ensemble de publications, quelques indications sur les « normes » suisses et allemandes, après avoir cité les principaux résultats des expériences faites au Laboratoire fédéral de Zurich. Dans ses numéros des 20 et 27 décembre 1919 (4), le Génie Civil a indiqué ceux des recherches commencées en 1915 à (1) Voir le Génie Civil, t. XCII, n, 3, p. 77. (2) Voir le Génie Civil, t. LXXXIV, n° 11, p. 256. (3) Une brochure de 20 pages, éditée par la librairie Wilhelm Ernst, à Berlin. (4) Voir le Génie Civil, t. LXXV, nos 25 et 26, p. 627 et 657. Paris, au laboratoire du Conservatoire des Arts et Métiers, par M. Monnin, en collaboration avec M. Guinier (actuellement directeur de l'Ecole nationale des Eaux et Forêts, à Nancy). Ces recherches ont été poursuivies dans les laboratoires de l'Aéronautique militaire, par M. Monnin, avec la collaboration de M. P. Breuil, et continuées depuis par M. Monnin seul. Avant d'aborger l'étude approfondie des conditions de travail du bois dans telle ou telle pièce, du choix de l'essence, des formes et dimensions les plus avantageuses, etc., la première question qui s'est posée a été la recherche de méthodes, simples et sûres, permettant de voir si un bois présentait, ou non,
3, p. 77. (2) Voir le Génie Civil, t. LXXXIV, n° 11, p. 256. (3) Une brochure de 20 pages, éditée par la librairie Wilhelm Ernst, à Berlin. (4) Voir le Génie Civil, t. LXXV, nos 25 et 26, p. 627 et 657. Paris, au laboratoire du Conservatoire des Arts et Métiers, par M. Monnin, en collaboration avec M. Guinier (actuellement directeur de l'Ecole nationale des Eaux et Forêts, à Nancy). Ces recherches ont été poursuivies dans les laboratoires de l'Aéronautique militaire, par M. Monnin, avec la collaboration de M. P. Breuil, et continuées depuis par M. Monnin seul. Avant d'aborger l'étude approfondie des conditions de travail du bois dans telle ou telle pièce, du choix de l'essence, des formes et dimensions les plus avantageuses, etc., la première question qui s'est posée a été la recherche de méthodes, simples et sûres, permettant de voir si un bois présentait, ou non, les diverses qualités physiques et mécaniques requises pour tel ou tel emploi dans les fabrications de l'armée, et en premier lieu pour les besoins de l'aviation. Les essais, effectués en nombre considérable, ont porté sur des bois d'essences très variées, et de toutes provenances. Les expériences de Zurich ont eu pour but essentiel l'étude détaillée de toutes les propriétés mécaniques, intéressant l'ingénieur-constructeur, des bois qu'il emploie le plus généralement, donc surtout des résineux du pays suisse. Pour chaque mode de sollicitation, tel que traction ou compression parallèle aux fibres, normale aux fibres, compression centrée ou excentrée de pièces longues, flexion, cisaillement parallèle ou normal aux fibres, on a cherché à déterminer la résistance, la relation entre les efforts unitaires et les déformations, la limite des déformations proportionnelles, celle des déformations élastiques, qui ne se confond pas nécessairement avec la précédente ; l'influence sur toutes ces propriétés des facteurs principaux tels que le degré d'humidité, l'épaisseur des couches annuelles ; les effets des défauts naturels, de diverses causes d'affaiblissement : entailles, trous de boulons, etc. On sait combien la résistance est variable, suivant la proportion de l'eau d'imbibition dans le bois"; en outre, les conditions de climat, du sol, de croissance,
pour but essentiel l'étude détaillée de toutes les propriétés mécaniques, intéressant l'ingénieur-constructeur, des bois qu'il emploie le plus généralement, donc surtout des résineux du pays suisse. Pour chaque mode de sollicitation, tel que traction ou compression parallèle aux fibres, normale aux fibres, compression centrée ou excentrée de pièces longues, flexion, cisaillement parallèle ou normal aux fibres, on a cherché à déterminer la résistance, la relation entre les efforts unitaires et les déformations, la limite des déformations proportionnelles, celle des déformations élastiques, qui ne se confond pas nécessairement avec la précédente ; l'influence sur toutes ces propriétés des facteurs principaux tels que le degré d'humidité, l'épaisseur des couches annuelles ; les effets des défauts naturels, de diverses causes d'affaiblissement : entailles, trous de boulons, etc. On sait combien la résistance est variable, suivant la proportion de l'eau d'imbibition dans le bois"; en outre, les conditions de climat, du sol, de croissance, qui agissent sur la densité du bois, et même les conditions d'abatage, de débit et de conservation, modifient plus ou moins profondément les propriétés mécaniques. Il ne faut donc pas s'étonner si les résultats des essais accusent en général une assez forte « dispersion », c'est-à-dire des écarts, par rapport aux moyennes, qui arrivent, même à degré d'humidité comparable, à dépasser parfois 50 ESSAIS DE TRACTION. — 1° Traction dans le sens des fibres. Jusqu'à la limite de proportionnalité, les déformations permanentes sont inappréciables ; le module d'élasticité prend une valeur moyenne, voisine de 1300 kg/mm2. 12 essais ont été faits sur de grosses éprouvettes dont le corps prismatique mesurait 5 X 10 cm sur 22 cm de longueur, entre deux têtes plus fortes saisies par les mâchoires de la machine d'essai, et 61 sur de petites éprouvettes avec corps prismatique de 1,5 X 2,5 cm de section sur 20 cm de longueur. Les limites de proportionnalité et les charges de rupture ont varié à peu près du simple au double, en passant de la série des grosses à celle des petites éprouvettes, débitées dans des conditions idéales en ce qui concerne la structure anatomique et la direction des fibres.
aux moyennes, qui arrivent, même à degré d'humidité comparable, à dépasser parfois 50 ESSAIS DE TRACTION. — 1° Traction dans le sens des fibres. Jusqu'à la limite de proportionnalité, les déformations permanentes sont inappréciables ; le module d'élasticité prend une valeur moyenne, voisine de 1300 kg/mm2. 12 essais ont été faits sur de grosses éprouvettes dont le corps prismatique mesurait 5 X 10 cm sur 22 cm de longueur, entre deux têtes plus fortes saisies par les mâchoires de la machine d'essai, et 61 sur de petites éprouvettes avec corps prismatique de 1,5 X 2,5 cm de section sur 20 cm de longueur. Les limites de proportionnalité et les charges de rupture ont varié à peu près du simple au double, en passant de la série des grosses à celle des petites éprouvettes, débitées dans des conditions idéales en ce qui concerne la structure anatomique et la direction des fibres. En effet, les limites de proportionnalité ont été, en moyenne, respectivement de 160 et 300 kg/cm2 les charges de rupture de 255 et 511 kg/cm2. 2° Traction normale aux fibres. — La résistance moyenne a atteint 20 kg/cm2, avec l'effort agissant dans le sens radial ; elle a été de même ordre, mais assez irrégulière, dans le sens tangentiel, en raison des tensions et fissures dues au retrait. ESSAIS DE COMPRESSION. — 1° Dans le sens des fibres. — Les essais ont porté sur des éprouvettes de forme cubique : 88 grosses, jusqu'à 24 x 24 cm, et 197 petites, de 10 X 10 cm. Aucune différence systématique n'a été remarquée entre les deux séries. La limite de proportionnalité moyenne a atteint environ 150 kg/cm2. Le rapport entre la compression unitaire et le raccourcissement relatif (mesuré sur l'éprouvette même et non entre les plateaux de la machine) a été voisin de 1160 kg/cm2 pour la déformation totale, environ 1230 kg/cm2 pour la partie élastique de cette déformation; les déformations permanentes apparaissaient nettement ici au-dessous de la limite de proportionnalité. Pour les bois séchés à l'air, la résistance moyenne a atteint 323 kg/cm2. D'autres essais de compression dans le sens des
même ordre, mais assez irrégulière, dans le sens tangentiel, en raison des tensions et fissures dues au retrait. ESSAIS DE COMPRESSION. — 1° Dans le sens des fibres. — Les essais ont porté sur des éprouvettes de forme cubique : 88 grosses, jusqu'à 24 x 24 cm, et 197 petites, de 10 X 10 cm. Aucune différence systématique n'a été remarquée entre les deux séries. La limite de proportionnalité moyenne a atteint environ 150 kg/cm2. Le rapport entre la compression unitaire et le raccourcissement relatif (mesuré sur l'éprouvette même et non entre les plateaux de la machine) a été voisin de 1160 kg/cm2 pour la déformation totale, environ 1230 kg/cm2 pour la partie élastique de cette déformation; les déformations permanentes apparaissaient nettement ici au-dessous de la limite de proportionnalité. Pour les bois séchés à l'air, la résistance moyenne a atteint 323 kg/cm2. D'autres essais de compression dans le sens des fibres ont été faits en superposant deux pièces, soit avec concordance des couches annuelles, donc des parties les plus résistantes (les deux parties de l'éprouvette obtenues par sciage d'un prisme unique), soit avec discordance des couches, auquel cas la résistance a été réduite de 30 environ. Enfin, des graphiques montrent l'influence de l'humidité et de l'épaisseur des couches annuelles. 2° Compression normale aux fibres. — Les essais ont été faits en appliquant un prisme de bois avec fibres en long, sur la face latérale d'un second prisme, normalement aux fibres de ce dernier. On obtient une résistance de l'ordre de 65 kg/cm², si la surface d'appui occupe toute la largeur de la traverse, et 30 de plus environ si cette surface d'appui n'occupe qu'une partie de la largeur, cas auquel on a donné le nom de « poinçonnement ». D'ailleurs, ce sont ici les déformations au contact, et non les résistances, qui fixent les charges pratiques admissibles, et l'enfoncement du poinçon atteint déjà 1 mm pour une pression de 15 kg/cm². ESSAIS DE FLEXION. — On a utilisé des éprouvettes de section carrée, de 10 X 10 à 24 X 24 cm; d'autres très hautes, avec section rectangulaire dont le