Instrumentation de la structure

L’étape suivante de la conception du modèle réduit de structure est son instrumentation afin d’avoir accès à suffisamment de résultats pour déterminer de façon acceptable son comportement et ses déformations.

4.2.1 Objectifs

Deux données sont importantes : tout d’abord le mouvement de corps rigide de la structure, ensuite les déformations induites par la sollicitation de la structure.

4.2.2 Suivi des déplacements des semelles

Les déplacements au niveau des semelles de la maquette de structure sont accessibles par deux moyens complémentaires. Des capteurs de déplacement de type LVDT3 sont utilisés pour suivre en continu le déplacement vertical de chaque semelle. La précision fournie par cet appareillage est de l’ordre du micromètre.

L’imagerie numérique permet elle aussi de suivre les déplacements des semelles. L’in-térêt de cette méthode est qu’elle permet de suivre en même temps les trois degrés de libertés de chaque semelle. La précision obtenue est cependant inférieure à celle d’une mesure directe avec les capteurs. Elle se fait aussi à une fréquence moindre puisqu’elle est dépendante de la fréquence des photos prises.

Ces deux méthodes permettent donc de connaître les déplacements complets des se-melles à intervalle de temps donné, avec en plus un suivi en continu du déplacement vertical.

4.2.3 Suivi des déformations

Des jauges de déformation sont implantées sur certains éléments de la maquette de structure. Pour cela, il est nécessaire de déterminer les emplacements les plus judicieux. Il s’agit prioritairement des endroits qui présenteront le maximum de déformation.

Les modèles réalisés sous CESAR-LCPC nous indiquent les parties les plus sollici-tées. Ce sont principalement les parties basses des poteaux (entre la semelle et le rez-de-chaussée) et la poutre qui constitue les trois travées du rez-de-chaussée. Sept jauges sont donc utilisées pour disposer d’un point de mesure sur chacun de ces éléments. Sur deux éléments, deux jauges supplémentaires sont placées en face-à-face avec les jauges précédentes, ce qui permet d’accéder de manière complète à l’effort normal et au moment fléchissant.

Le positionnement des jauges est illustré sur la figure 4.8. La distance entre chaque jauge et la liaison poutre–poteau la plus proche est de 10 mm.

4.2.4 Test

Le banc de test qui a servi à comparer le comportement réel de la structure avec celui prévu par le modèle numérique est de nouveau utilisé afin de mettre à l’épreuve

FIG. 4.8 – Positionnement des neuf jauges de déformations

l’instrumentation utilisée. Cette fois-ci la configuration critique est utilisée (cf. figure 4.2). Les deux semelles extrêmes sont fixées sur le banc de test et les deux semelles centrales sont libres. Le chargement est appliqué selon la procédure définie.

Le déplacement vertical des deux semelles libres est suivi ainsi que les déformations dans les jauges. Les figures 4.9 et 4.10 illustrent les déplacements verticaux mesurés et les valeurs issues des jauges de déformation.

FIG. 4.9 – Déplacement vertical des deux semelles libres lors du test de l’instrumentation Les déplacements sont proches de ceux prédits par le modèle numérique de CESAR-LCPC. Les déplacements de la semelle 2 concordent parfaitement avec la simulation nu-mérique. Par contre, le déplacement de la semelle 3 présente un écart plus important, par-ticulièrement lorsque la structure est la plus chargée. Cet écart n’empêche pas les courbes de présenter la même allure et d’être en bonne concordance de manière générale.

FIG. 4.10 – Déformations dans les jauges lors du test de l’instrumentation

Les jauges de déformation fournissent des résultats très intéressants. Tout d’abord, la déformation maximale apparaît au niveau de la jauge B, située sur la partie gauche de la poutre de la première travée. Elle indique une déformation positive ce qui correspond à un effort de traction. Ce résultat est logique car la jauge est située sur la face supérieure de la poutre, en extension à cet endroit.

Les jauges qui sont collées en face-à-face, respectivement de numéro E–D et H–I, pré-sentent des déformations de signes opposées. De plus la valeur absolue des déformations est sensiblement identique pour chacun de ces couples de jauges. L’effort principal est donc bien le moment fléchissant. C’est très net pour les jauges E et D qui sont situées sur une poutre, un peu moins pour les deux autres jauges placées sur un poteau qui par nature est amené à reprendre un effort normal plus important.

En supposant qu’au niveau de la jauge B, les efforts développés se résument au mo-ment fléchissant, on obtient une contrainte maximale en fibre extrême égale à 68 MPa. Ceci est bien inférieur à la limite élastique de l’acier, la structure se comporte donc de manière élastique. Le modèle numérique sous CESAR-LCPC prédisait une contrainte maximale entre 67 et 86 MPa à cet endroit. Compte tenu des différences de conditions aux limites et du fait que la structure est idéalisée, les déformations induites et les contraintes sont conformes au modèle théorique.

Conclusion Un modèle réduit de structure a été conçu et dimensionné de manière à sa-tisfaire, autant que possible, aux lois de similitude. Son domaine de déformation unique-ment élastique permet de le réutiliser d’un essai sur l’autre sans dommage. Les semelles utilisées ont été dimensionnées pour satisfaire le critère de portance du sol et celui d’ef-fet d’échelle vis-à-vis de la taille des particules du sol analogique. L’instrumentation a été définie afin de suivre de manière suffisamment complète et précise le mouvement de corps rigide et les déformations de la structure.