3. - Ifsttar

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3. - Ifsttar

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d'essai
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de l'Aménagement et des Transports
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Méthode d'essai LPC no53
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
Michel Darcel
Laboratoire régional de l'Ouest parisien
Bi Ce document est disponible au :
IST-Diffusion des Éditions
58, boulevard Lefebvre
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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 1167-489X
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 manufacturés 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 producteurs 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'élasticité 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 posttension. 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 longitudinale 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 résultats 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 essentiellement 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 insuffisante, 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 détermination 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 10138 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 semblables 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 enroulée 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 géométriques des empreintes étant difficilement mesurables sur le toron, elles ne sont contrôlées 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
2
1
Unité
Symbole
1
Pm
1
SV
1
Désignation
glm
Poids métrique
mm2
Section réelle moyenne obtenue à partir du poids métrique
p : densité prise égale à 7,81 pour les fils et torons
Sv = P,/p,
p : densité prise égale à 7,85 pour les barres
1
3
1 c
4
Pt
mm
Pas de toronnage
5
dz
mm
Diamètre réel des fils constitutifs d'un toron lisse
6
a
mm
Profondeur des empreintes d'un fil cranté
7
P
mm
Écartement (pas) des empreintes
I
9
B
mm
mm
1
mm
Courbure
Largeur du relief entre empreintes
Angle d'inclinaison des empreintes
5. Déterminations app
s, torons et barres
5.1. Poids métrique (Pm)
Le poids métrique est le poids d'un mètre d'armature. II est déterminé en pesant une éprouvette 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.
La longueur de l'éprouvette est mesurée avec un réglet ou un mètre ruban métallique avec une
précision 1 millimètre.
l
1
I
I. Dékamina~ondes carac6ristiques géoméwiques (fils, barres, krons)
Le poids de I'éprouvette est déterminé avec une balance ayant une précision égale ou supérieure 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 millimètres 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.
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 tracée 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'extrémités (une latte fine de 1m 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 supérieure ou égale à I1 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.
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 = (lln-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 1mm (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 effectuée, 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 fabricants 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 élémentaires 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.DQtermlnationsapp
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 précision égale ou supérieure à 11100 mm. Selon le type de comparateur utilisé (mécanique, numérique, 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, alternativement une zone de points hauts et une zone de points bas dont il note les valeurs extrêmes 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 fournir 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 enregistré 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 empreintes 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, 1mm.
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'éclairement 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
f a ~ o nà 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 circonférence 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 réticulé pour effectuer les mesures. Sa détermination n'est pas aisée. La principale difficulté est
de définir exactement le pied des empreintes.
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 métallographique. 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,
9les noms de la société et de l'usine productrice de l'échantillon,
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,
9le résultat des mesures avec le relevé des valeurs individuelles,
% les conditions d'essai non conformes aux présents modes opératoires.
M
- -
dz
a
b
'•
1
,.1
l
l
l
l
_L--~---~~--------~-~-~-------~------Jp
,
1
1
Fig. 1 - Géométrie des fils crantés.
~~~~---------------
1m
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
n (6)
2
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 (fils, 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)
P
Allongement pour cent obtenu sous charge maximale eng obant les allongements de déformation élastique et plastique.
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.
CSSection 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.
CBCharge
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
Repère
Symbole(*)
Unité
Désignation
Éprouvette
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1O
11
Dn
dn
Do
do
DU
mm
mm
mm
mm
mm
du
mm
Lo
Lu
Le
Lt
Sn
mm
mm
mm
mm
mm2
mm2
mm2
so
SU
Z
YO
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
12
A,
YO
13
Agt
YO
14
Ar
YO
15
AU
YO
16
AI
YO
Allongement pour cent sous charge maximale
(déformation plastique uniquement)
Allongement total pour cent sous charge
maximale (déformation plastique + déformation 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
17
18
Fr (Fm)
Fr,
N
N
19
F~O,
1
N
20
21
22
23
Ftl
Fe
Rm
R ~ ~ , l
N
N
N/mm2(**)
N/mm2(**)
24
25
Rti
E
N/rnm2(**)
N/rnm2(**)
(*) voir figures en annexe.
(**) 1 ~ / r n r n
=~
1 MPa.
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,I1 Sn
Limite d'extension de 1 % : Rtl = Ftl 1 Sn
Module d'élasticité
>>
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 spécifications (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 manuellement 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 procès-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. Celleci 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 déterminations 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'extensomètre (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'extensomètre, 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 premiers fils rompus qui permet de valider I'essai. Dans ce cas, I'essai peut être arrêté sans produire 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 détermination 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 mesuré au ras de la cassure sur un des brins. Dans le cas des barres pouvant présenter une ovalisation, 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 %) :
Z = 100[(S,
- Su) 1 Sn], peut aussi s'exprimer par Z = 100[(D, 2 - Du2) 1 D, 2]
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[(dn2 - 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'ordonnée 0,2 Frset 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'ordonnée 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 linéaire, 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,,
* pour les barres : E = [(0,7 Frs- 0'2 Fr,)
- Ao,~)].
/ S], [IO0 1 (A0,7- Ao,~)].
Lorsque I'on utilise un système informatique recueillant les données charge-machine et déformation-extensomètre, le module peut être calculé par une méthode de régression linéaire appliquée 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)
1O. 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 règlement 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
F
---------------------------+---:=:::========-;"""":::::::;:-~-+
,,,,
Ft
1 1
1
1
Po,1
1
1
1
1
1
1
1
1
I
1
0,1%
Agt Au
Allongement A(%)
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 (%)
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 / (A 0,7 - 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
Diagramme~; - partir de l'extensomètre
Ai= Ri/ E
(partie linéaire
élastique)
1
Am = A91 = Sm - b - Rm / K
K = (E x E') I (E - E')
1
1
Diagramme enregistré à
partir du piston de la machine
Bi= Ri/ E' + B
(partie linéaire élastique)
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 déviation 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,
S,
Fa
Fr
F r
@a
diamètre nominal du toron.
section nominale du toron.
charge maximale mesurée coté actif sur une éprouvette lors de I'essai de traction déviée.
charge maximale mesurée lors de I'essai de traction uniaxiale.
valeur moyenne de Fr (m 2 2) obtenue lors des essais de traction uniaxiaux.
angle de déviation.
118 - Essai de traction déviée (torons de diarn6tre supérieur ou égal 6 12,5 mm)
Ancrage
Ancrage
Déplacement du toron pendant l'essai en C incluant :
A
- 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
%aD
LI
LS
coefficient d'essai de traction déviée en % pour une éprouvette, Di = (1 -Fa / )F
,,
100.
valeur moyenne de Di (en %) pour au moins cinq éprouvettes, D = l / n . CDi, ou n est
le nombre d'essais.
longueur coté passif.
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 protection (graisse, cire) doit être éliminé à l'aide d'un solvant approprié dans ces mêmes zones.
3
-
5.Dispositif d'essai
5.L Description générale
Le dispositif d'essai doit disposer d'une rigidité suffisante et remplir les prescriptions des paragraphes 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
P
lors des essais, le déplacement du toron dans le corps d'ancrage, coté passif, doit être
inférieur à 5 millimètres,
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 fragile. 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
Toron
12,s
12,9
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
15,2
1S,?
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 e n charge
Le dispositif de mise en charge doit être vérifié conformément à la norme EN 10002-2. La précision 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 :
9à 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.
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.
9
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 complémentaires 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 ;
désignation de l'échantillon : diamètre, section, classe, type de surface, référence du lot ;
(numéro de coulée, numéro de bobine, etc.) ;
z=-la
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
10. 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 nécessaire 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 précontrainte 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 prétension.
e Commentaire
La longueur réelle de scellement d'une armature dans un élément de structure est susceptible 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)ékrminationde 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 trouvaient 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.
aL
Longueur des éprouvettes de béton.
e h,b
Hauteur et largeur des éprouvettes de béton.
eB
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 extrémités 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.
Fi
Charge résiduelle de I'armature au moment du relâchement.
ef i
@
Ebj
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.
Module d'élasticité du béton au jour j de I'essai.
@
Ob
@
6
@
6m
Contrainte théorique moyenne dans le béton au moment de la mise en précontrainte
(O,,
= Fi / B, en négligeant les pertes).
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.
Moyenne des rentrées de toutes les armatures.
La rentrée des armatures 6 est égale à la différence entre la lecture 6' donnée 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 relâchement : 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 précontrainte 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,,= (15 1 ,O) MPa,
résistance à la compression du béton, fcj= (30 I1,5) MPa ou (40 2) MPa ou (50 I2,5) 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 d e Ia longueur conventionnelle d e 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 améliorer la maniabilité du béton de façon à ce qu'il présente un affaissement au cône
de (7 I2) centimètres ;
-
Fig. 1 Fuseau béton. Longueur conventionnelle de scellement.
P
%
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) ;
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 déplacement 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 préalablement 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 respect 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 régulière, de la résistance à la compression du béton afin de décider du moment de la mise en précontrainte.
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
I1,5)
MPa ou (40
+ 2) MPa ou (50 I3)
MPa.
Elle est effectuée par relâchement lent, progressif et simultané de toutes les armatures,'en évitant 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 dispose d'au moins douze résultats de rentrée des armatures pour calculer une moyenne représentative 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,
+ 6 heures,
P to + 24 heures,
> to + 7 jours.
> to
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 extrémités 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 considérés 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
-
62
),
/ 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
10.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 soumis 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.).
et
Sable 1/4
230 kg/m3
230
230 kg/m3
Gravillons 4/8
425
435
430
Gravillons 8/20
695
710
700
Ciment
350 kg/m3
400
425
Eau
175 tlm3
150
150
%
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
1er trimestre 1999
3%

3. - Ifsttar

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