Instrumentation

L'instrumentation adoptée au cours de la phase expérimentale se compose de jauges de déformationet de capteurs lasers enplus des signaux de la force et des déplacements pro-

venant du contrôleur de la presse. L'acquisition des données a été faite à une fréquence de deux échantillons par seconde (2 Hz) par un système d'acquisition connecté aux instru- ments.

Jauges de déformation

Dans le but de quantier les déformations engendrées par la traction, quatre jauges uni- axiales ont été installées sur la cornière et quatre autres sur la plaque de renforcement de chaque spécimen. La Figure 3.7 présente la position et l'identication des jauges de déformation. Les mêmes positions ont été retenues pour les cornières non renforcées (Fi- gure 3.7a) et celles renforcées (Figure 3.7b).

De même, chaque plaque de renforcement a été instrumentée par quatre jauges de défor- mation. Étant donné que les trous de boulons sont centrés par rapport à la plaque, la position des jauges a été identique sur chaque face de la plaque. Comme illustré sur la Figure 3.7c, les jauges JR1 et JR3 présentent les jauges homologues des deux faces de la

plaque dont leurs axes de lecture coïncident avec l'axe des trous de boulons. Alors que les jauges JR2 et JR4 présentent les jauges homologues installées sur les deux faces de la

plaque à 20 mm de l'axe des trous de boulons. Les mêmes positions ont été retenues pour les plaques de calibration. La méthodologie de détermination des eorts dans la plaque de renforcement à partir des essais de calibration a été décrite dans le chapitre 5.

Capteurs laser

Durant la phase expérimentale, quatre capteurs de déplacement laser ont été utilisés au to- tal. La Figure 3.8 illustre les positions des capteurs lasers ainsi que leurs cibles. Le capteur L60A mesurait le déplacement relatif entre la plaque de gousset (Réf#1) et l'extrémité inférieure de la cornière. La mesure du déplacement relatif entre la cornière (Réf#2) et la plaque de gousset (Réf#1) est assurée par le capteur L60B. Les mêmes positions des cap- teurs L60A et L60B ont été retenues pour les cornières non renforcées et celles renforcées. Quand ils'agit d'une connexion renforcée, deux capteurs supplémentaires L10A et L10B ont été mis en place pour mesurer les déplacements des extrémités de la plaque de ren- forcement par rapport à la cornière et à la plaque de gousset. Le capteur L10A mesurait le déplacement relatif entre la cornière (Réf#2) et l'extrémité supérieure de la plaque de renforcement. Le capteur L10B assure la mesure du déplacement relatif entre la plaque de gousset (Réf#1) et l'extrémité inférieure de la plaque de renforcement. Tous les capteurs ont été excités à 24,0 V par une source d'énergie externe. Les capteurs L60A et L60B ont une plage de mesure de 120±60 mm, tandis que les capteurs L10A et L10B ont une plage de mesure de 50± 10 mm.

3.4. ESSAIS DE TRACTION SUR LES CONNEXIONS 41

3.4.3 Contrôle du serrage des boulons

Dans le contexte des pylônes à treillis, les membrures sont assemblées avec des boulons dont le serrage correspond à la condition snug − tight. Par dénition, le serrage à la condition snug − tight est l'installation d'un boulon à l'aide d'une clé à fourche par un monteurd'acieren mettant tous ses eorts [S16-14]. Cependant, cette condition de serrage n'est pas quantiée physiquement ce qui rend sa répétabilité problématique. Pour résoudre ce problème, des essais expérimentaux ont été eectués pour évaluer le couple de serrage correspondant à la condition snug − tight. Les essais consistent à mesurer le couple de serrage moyen d'un boulon M14 produit par quatre personnes à l'aide d'un torque-mètre comme illustré sur la Figure 3.9. Le couple de serrage adopté est de 50 lbf ·ft (67,8 N·m). Dans la pratique courante par Hydro-Québec le couple de serrage d'un boulon de diamètre 14 mm devrait être compris entre 44 et 55 lbf·ft. Ceci montre que ces valeurs sont en concordance avec les essais eectués.

3.4.4 Protocole expérimental

Le présent protocole décrit la procédure des essais en traction des connexions boulonnées non renforcées et renforcées par des plaques d'acier. Il couvre les diérentes étapes à suivre depuis la préparation des spécimens jusqu'à la récupération des données. L'élaboration des plans et des dessins techniques présente une étape importante qui précède la fabrication des pièces constituant chaque spécimen et l'installation des instruments de mesure. Le protocole suivant a été respecté pour tous les spécimens testés.

1. Préparation des spécimens.

 Usinerles pièces constituant la connexion à testerconformément aux dimensions prescrites dans les plans et les dessins techniques : Découpage des pièces, perçage des trous de boulons, etc. En pratique, les trous additionnels dans la cornière doivent être faits en chantier. Cependant, dans le cadre de cette étude, il a été décidé de pré-percerpourassurerun meilleurcontrôle des dimensions.

 Éliminer la couche d'oxyde ferrique ou la couche de galvanisation, s'il s'agit d'un aciergalvanisé, au niveau des emplacements des jauges surles cornières et les plaques de renforcement.

 Tracer les centres des jauges sur les cornières et les plaques de renforcement.  Couvrir les emplacements réservés aux jauges par un ruban adhésif.

 Peindre la zone à quadriller de la cornière en blanc ou en gris an de créer un fond clair du quadrillage prévu.

 Tracer le quadrillage autour des trous de boulons sur les deux ailes de la cornière à l'aide d'un stylo feutre noir ou bleu en respectant les espacements entre les lignes indiquées dans le plan.

2. Instrumentation des spécimens avec des jauges de déformation

Comme indiqué dans la partie 3.4.1, chaque spécimen est équipé par des jauges de déformation sur les deux faces de la plaque de renforcementetsur chaque aile de la cornière. Des capteurs lasers seront prévus pour mesurer le déplacement relatif entre la cornière, la plaque de goussetetla plaque de renforcement.

 Installer les jauges de déformation selon la procédure recommandée par le four- nisseur des jauges.

 Acheminer les ls des jauges d'une façon à ne pas gêner la réalisation du montage etla prise des photos lors de l'essai. Pour ce faire, il estpréférable de réorganiser les ls et les xer sur l'arête intérieure de la cornière par un ruban adhésif.  À l'aide d'un multimètre, vérier que les jauges sont correctement installées sur

les cornières etles plaques de renforcement. 3. Mise en place du montage

 Écarter complètement les mâchoires an de maximiser le dégagement entre les mâchoires supérieures etinférieures.

 Fixer en premier l'ensemble de plaques (conçu pour attacher le bout supérieur de la cornière) à la mâchoire supérieure de la presse. Puis, assembler l'extrémité supérieure de la cornière à l'ensemble de plaques avec huitboulons.

 Placer les boulons dans les trous de la cornière et ceux de la plaque de gousset. Puis centrer les boulons par rapportaux trous en agissantverticalementsur la mâchoire inférieure.

 Fermer la mâchoire inférieure sur la plaque de gousset. NB : Pour les spécimens à jeu maximal, soulever la plaque de goussetde façon à créer le maximum du jeu possible dans la connexion.

 S'il s'agitd'une connexion renforcée, monter la fourrure etla plaque de renforce- ment.

 Placer les écrous et serrer les boulons par un torque-mètre avec un couple de serrage (50 lbf·ft).

 Vérier la verticalité du spécimen à l'aide d'un niveau à bulle.

 En se référantaux plans etdessins, installer les capteurs lasers etleurs cibles. Puis, positionner les lasers de façon à avoir une gamme de mesure susante.  Brancher les jauges de déformation au système d'acquisition des données.

3.4. ESSAIS DE TRACTION SUR LES CONNEXIONS 43  Mettre en place un appareil photo et une caméra pour avoir des photos en vue de

face et en vue de droite ou gauche. 4. Déroulement d'un essai

 Saisir dans le système d'acquisition les valeurs de calibration fournies par le fabri- cant.

 Congurer le système pour avoir un seul chier d'acquisition des données. Cette option permettra d'éviter le changement aléatoire des canaux au cours de l'essai.  Activer l'option du ltre sur les mesures des jauges pour minimiser le bruit du

signal électrique.

 Saisir la fréquence d'acquisition des données à une valeur de 2 lectures/seconde.  Enregistrer la conguration une fois avant la réalisation d'un groupe d'essai.  Avant de déclencher l'essai, mettre à zéro les lectures sur les capteurs lasers et les

jauges de déformation par le système d'acquisition des données.

 Pour maintenir les conditions de chargement statique et éviter une augmentation les résistances à la traction dues à une vitesse de déplacement élevée, la vitesse de déplacement doit être inférieure à 0.006 mm/mm/min (0.5 mm/min pour notre cas) [ASTM 370].

 L'acquisition des données et l'enregistrement de la séquence vidéo doivent être déclenchées avant le démarrage de l'essai.

 Lancer le chargement au taux de déplacement voulu.

 La rupture du spécimen ne signie pas que l'essai est terminé, il faut poursuivre le déplacement jusqu'à ce que la force appliquée soit inférieure à 25% de la force maximale.

 Récupérer les chiers des données à la n de l'essai et les enregistrer dans le répertoire convenable.

(a) Montage

(b) Ensemble de plaque supérieure (c) Ensemble de plaque inférieure

3.4. ESSAIS DE TRACTION SUR LES CONNEXIONS 45

(a) Assemblage supérieur (b) Assemblage inférieur

3.4. ESSAIS DE TRACTION SUR LES CONNEXIONS 47

(a) Cornière non-renforcée

(b) Cornière renforcée (c) Plaque de renforcement

F

L60B

L60A

L10A

3.4. ESSAIS DE TRACTION SUR LES CONNEXIONS 49

(a) (b)

CHAPITRE 4

PRÉSENTATION DES RÉSULTATS

Ce chapitre présente les résultats des essais de calibration des plaques de renforcement, les résultats des essais de caractérisation des matériaux ainsi que les résultats des essais de traction sur les connexions renforcées et non renforcées. Deux types de courbes sont produites pour illustrer le comportement global des plaques de renforcement soumises à des essais de calibration. Le premier type de courbes montre la force appliquée par la presse en fonction du déplacement des mâchoires de la presse. Le second type de courbes montre la force appliquée par la presse en fonction des déformations mesurées par les jauges installées sur la plaque de renforcement.

Concernant les essais de traction eectués sur les connexions, trois types de courbes ont été présentés. Le premier type de courbes montre la force appliquée par la presse en fonction du déplacement des mâchoires de la presse. Le second type de courbes présente l'évolution de la force totale par rapport aux déplacements mesurés par les capteurs laser. Le troisième type de courbes montre la force appliquée par la presse en fonction des déformations mesurées par les jauges installées sur la cornière et celles mesurées par les jauges installées sur la plaque de renforcement. Se référer à l'annexe C pour consulter les résultats des essais de tout les spécimens.

Par souci de clarté et de concision, les courbes de quelques essais seulement sont présentées et discutées dans les sections 4.1 à 4.3. Ces courbes ont été choisies pour présenter les comportements de spécimens typiques. Toutes les courbes relatives à chaque essai sont présentées à l'annexe A. De plus, il est à noter que seulement les résultats bruts sont présentés dans ce chapitre et que ces derniers seront analysés plus en profondeur dans le chapitre suivant.

4.1 Essais de calibration des plaques de renforcement

Cette partie présente les résultats des essais de calibration eectués sur les plaques de renforcement d'épaisseur 4,76 mm, 6,35 mm et 7,94 mm. Se référer à la Figure 3.7 pour plus d'information sur les positions des jauges de déformations. Les résultats des spécimens P05-01, P06-03 et P08-02 sont présentés dans cette section. Se référer à l'annexe B pour consulter le reste des résultats.