Mesures mécaniques

8.3.1.1 Vitesse de déplacement de l’armature

L’arrachement de l’armature est piloté par le déplacement vertical de la traverse mobile sur laquelle est fixé le mors supérieur de la machine d’essai (figure8.1-a) à une vitesse de 10

µm/s. Ce déplacement entraine le bâti sur lequel l’éprouvette est posée. Le déplacement de l’armature ancrée dans l’éprouvette est empêché par son serrage dans le mors inférieur fixe de la machine d’essai. L’arrachement est alors produit par le déplacement relatif entre le béton d’enrobage, entraîné par le mouvement ascendant du bâti, et l’armature, maintenue en place par le mors inférieur de la machine d’essai.

Dans ces conditions, la vitesse de déplacement de l’armature au niveau de l’interface a-b n’est, sauf cas particulier, pas égale à la consigne en déplacement de 10 µm/s imposée à la traverse de la machine d’essai. En effet, du fait de l’effort d’arrachement, de nom-breuses pièces intermédiaires se déforment où bougent (glissement dans les mors, flexion des plateaux et allongement des tiges du bâti, allongement de l’armature).

De plus, du fait de la variation de l’effort d’arrachement au cours de l’essai, l’écart entre la vitesse de déplacement de l’armature au niveau de l’interface a-b et celle de la traverse de la machine d’essai n’est pas constant. Quatre stades peuvent être distingués (figure 8.10) :

— lors de la phase dite d’adhésion chimique (avant τadh, figure 4.7), la vitesse de dé-placement de l’armature (mesurée à partir du glissement de l’extrémité libre de l’armature, §8.3.1.3) est quasi-nulle. La rupture d’adhésion chimique est repérée sur la graphique par la discontinuité de la vitesse de déplacement (zone A, figure8.10) ; — après rupture de l’adhésion chimique et jusqu’à l’atteinte de la contrainte d’adhérence ultime (entre τadh et τmax, figure 4.7), la vitesse de déplacement de l’armature est d’environ 2 µm/s, soit 20 % de la consigne appliquée à la traverse (zone B, figure

8.10) ;

— à l’atteinte de τmaxjusqu’au début du plateau de la contrainte d’adhérence, la vitesse de déplacement de l’armature augmente jusqu’à dépasser la consigne (maximum : 140 % de la vitesse de chargement imposée). Ce dépassement peut s’expliquer par la restitution de l’énergie élastique stockée dans le bâti (zone C, figure8.10) ; — sur le plateau de la contrainte d’adhérence résiduelle, la vitesse de déplacement de

l’armature converge vers la consigne en déplacement de la traverse (zone D, figure

8.10).

Figure 8.10 – Comparaison des vitesses de déplacement de la traverse et de l’armature au cours de l’essai d’arrachement.

Cette dernière observation sera exploitée pour étendre la mesure du glissement de l’armature au delà de la course maximale du capteur de déplacement dédié. D’une manière générale, au cours des essais d’arrachement menés dans le cadre du présent travail, la vitesse de déplacement de l’armature est restée comprise dans un intervalle de 0 à 15

µm/s.

8.3.1.2 Effort d’arrachement

L’effort d’arrachement a été mesuré avec un capteur de force d’une capacité maximale de 150 kN et d’une précision de ± 0,01 kN. Le capteur de force est disposé en série

SECTION 8.3 - Protocole expérimental définitif

au niveau du mors supérieur de la machine d’essai (figure 8.1). Une courbe montrant la précision du capteur pour de faibles charges est donnée en annexe E.

8.3.1.3 Glissement de l’extrémité libre de l’armature

Le glissement de l’extrémité libre entre l’armature et le béton est mesuré par un cap-teur de déplacement de type LVDT (figure8.11-a). Le palpeur du LVDT est disposé sur l’extrémité non chargée de l’armature. Le support trépied du capteur LVDT est appuyé sur le béton à une distance de 35 mm de l’axe de l’armature.

La course maximale du LVDT est de 15 mm et sa précision de ± 5 %. Au delà de la course du LVDT, suite à l’observation introduite au § 8.3.1.1 (figure 8.10), la mesure du glissement est réalisée à partir du déplacement de la traverse de la machine d’essai. Les courbes d’étalonnage du LVDT pour les plages de déplacement 0 à 10 µm - 10 à 100 µm - 0,1 à 1,0 mm et > 1 mm sont données en annexeE.

8.3.1.4 Glissement de l’extrémité chargée de l’armature

Le glissement de l’extrémité chargée entre l’armature et le béton est mesuré par cor-rélation d’images numériques. Pour cela, deux plaquettes métalliques mouchetées sont utilisées. Le mouchetis est réalisé par pulvérisation de peinture noire. La plus grande di-mension de chaque plaquette est mesurée avec une précision de 0,1 mm afin de servir de base pour la détermination du champ des déplacements.

La première plaquette, placée sur une tige filetée, est fixée le long de l’extrémité chargée de l’armature avec un collier (figure 8.11-b et 8.11-c). Elle peut ainsi être déportée de l’armature de manière à se trouver dans le même plan focal que la deuxième plaquette. La deuxième plaquette est maintenue contre le béton d’enrobage avec des élastiques (figure

8.11-b). Ses appuis (deux pointes et un plat glissant, respectivement repères I et J, figure

8.11-c) sont conçus de manière à suivre la translation du béton situé à la hauteur de l’extrémité chargée de l’interface a-b (repère K, figure8.11-b), c’est-à-dire au dessus de la zone gainée inférieure de l’armature (hpvc,1, figure 8.7).

Le déplacement entre les points de fixation des deux plaquettes mouchetées est évalué par corrélation d’images numériques (CIN). Ce déplacement, qui inclut l’allongement de l’armature sur la distance (connue) entre les deux plaquettes mouchetées, est corrigé par le calcul de cet allongement à partir de la mesure de l’effort d’arrachement. On remonte ainsi au glissement de l’extrémité chargée de l’armature.

8.3.1.5 Ouverture du plan préférentiel de rupture

La mesure de l’ouverture du PPR, réalisée avec des extensomètres à pointes dans le cadre du montage III (§8.2.2), a été adaptée pour des capteurs de type LVDT.

Les deux raisons de ce changement sont :

— la difficulté de mise en place de l’axe équipé d’un ressort permettant de maintenir l’extensomètre plaqué contre le béton (figure8.8-a) ;

— le risque d’abîmer les extensomètres lors de la rupture par scission (brusque) de l’enrobage. En effet, la course des extensomètres à pointes utilisés est limitée à 0,4

Figure 8.11 – Mesures de déplacement : a) glissement de l’extrémité non chargée et ouverture du PPR, b) et c) glissement de l’extrémité chargée.

mm. Or lors de la propagation dynamique de la fissure de scission et du retour élastique du bâti suite au relâchement de l’effort, un écart de plusieurs millimètres peut se créer entre les deux moitiés de l’enrobage.

Les quatre LVDT utilisés en remplacement sont fixés sur la face supérieure de l’éprou-vette par l’intermédiaire de dés métalliques, eux mêmes vissés sur des plaquettes en bois collées au silicone sur la surface du béton (figure8.11-a). En face (i.e. sur l’autre moitié de l’enrobage), des tronçons de cornière métallique servant de butées aux palpeurs des LVDT sont également vissés sur des plaquettes en bois collées au silicone sur la surface du béton. À l’échelle du micromètre, la surface métallique des cornières ne s’enfonce pas sous l’effet de la légère pression exercée par le palpeur du LVDT. La tare est donc stable durant le déroulement de l’essai.

Chaque plaquette est collée indépendamment de sa voisine. L’espacement entre les axes des capteurs est de 40 mm. Chaque fissure de scission est équipée de deux LVDT (figure 8.11-a). Le premier est placé à proximité de l’interface a-b, à 20 mm de l’axe de l’armature. Le deuxième est placé à 60 mm de l’axe de l’armature. Ce montage permet d’éviter tout risque d’abimer les capteurs en cas de rupture par scission de l’enrobage. Ces LVDT ont été étalonnés sur une plage de 0 à 20 µm sur laquelle leur précision est de ± 1,2 µm. Les courbes d’étalonnage sont données en annexe E.