Section du fût du coffrage

Nous avons introduit aux §4.3.2.1, §7.2et au chapitre 6 l’existence d’axes privilégiés liés à la géométrie du marquage de l’armature (plan principal de poussée, PPR, figures4.11

et7.7). Chacun de ces axes est caractérisé par une contrainte dominante de signe différent (compression pour l’axe de poussée, traction pour l’axe de rupture). Compte tenu de la sensibilité des ultrasons à la contrainte mécanique et à l’endommagement (chapitre 2), il a été jugé important, dans le cadre de la conception de l’éprouvette d’arrachement, d’avoir la possibilité de réaliser des mesures acoustiques selon différents angles de travail par rapport à ces axes.

Les ondes acoustiques étant affectées par la distance parcourue dans le milieu de pro-pagation (chapitre 2), une épaisseur de béton constante autour de l’armature (i.e. section d’éprouvette cylindrique) est préférable afin de pouvoir comparer les résultats de mesures acoustiques obtenues selon les différents angles de travail. Cependant, le couplage des transducteurs ultrasonores sur une surface courbe n’est pas optimal pour, entre autres, des raisons de stabilité du capteur et de convergence/divergence des ondes ultrasonores.

Pour ces raisons, une section d’éprouvette en forme de dodécagone, à la fois très proche d’un cylindre et offrant de nombreuses faces planes, a été retenue (figure 8.7-a). Une ci-nématique illustrant la procédure de décoffrage d’une éprouvette d’arrachement modifiée est donnée en annexe D.

La figure 8.7-c montre l’éprouvette d’arrachement modifiée type obtenue grâce au coffrage définitif (ici équipé des fenêtres) retenu dans le cadre du présent travail. Le fût

SECTION 8.2 - Adaptation de l’éprouvette d’arrachement

du coffrage peut également être utilisé sans fenêtre. Dans ce cas, l’éprouvette obtenue, dite de « référence » (REF), s’apparente à celle définie par la normeNF-EN-10080[2005]. L’épaisseur d’enrobage correspondant aux éprouvettes de type REF est de 87 mm (soit 7,25 × dnom). Le tableau8.1récapitule les dimensions des éprouvettes modifiées. La figure

8.7-c fournit une correspondance graphique avec les données de ce tableau.

8.2.2 Validation

Le montage III (figure 8.8-a) correspond à un essai d’arrachement réalisé avec les éprouvettes adaptées précédemment introduites. Ses objectifs sont les suivants :

— valider la conception des éprouvettes d’arrachement adaptées ;

— effectuer une nouvelle mesure du gonflement avec un autre support pour les capteurs LVDT (se référer au §8.1.2) ;

— compléter la mesure du gonflement par une mesure de l’ouverture du PPR ;

— réaliser une mesure acoustique avec une longueur d’onde de l’ordre de la taille des gros granulats du béton et du diamètre de l’armature (i.e. 15 à 20 mm, se référer au §8.1.2).

Le bon déroulement de l’essai d’arrachement (jugé, entre autres, par la conformité des courbes τ − s vis-à-vis du comportement type introduit au § 4.2.2) a permis de valider la conception des éprouvettes adaptées (figure 8.7). Concernant le béton d’enrobage, une répartition homogène des granulats le long du PPR a été visuellement confirmée (figure

8.9-a). Concernant l’armature, des indices confirmant l’occurrence du mécanisme local de rupture 3 (figures4.4-c et5.4), à la base du modèle analytique de l’adhérence a-b développé dans le cadre du présent travail (chapitre 5), ont pu être observés :

— cisaillement de bloc du béton piégé entre les verrous (figure 8.9-b) ;

— intégrité du béton piégé entre les verrous, qui peut être séparé de l’armature sous la forme de « copeaux » (figure8.9-c).

Du fait du problème de flexion des tiges du bâti rencontré avec le montage II, les LVDT horizontaux utilisés pour la mesure du gonflement ont été cette fois-ci fixés à un support disposé sur l’éprouvette (figure8.8-a). Afin de s’affranchir d’éventuelles perturbations liées au gonflement de l’éprouvette (i.e. éloignement des deux moitiés de l’enrobage cylindrique), le support des LVDT est appuyé de manière à suivre la translation horizontale d’une seule des deux moitiés de l’enrobage. Par précaution, 3 LVDT sont utilisés de chaque côté du PPR, soit 6 points de mesure du gonflement.

Le modèle analytique développé au chapitre 5 lie la contrainte radiale σ agissant à l’in-terface a-b à l’ouverture de la fissure de scission wf pz (équation 5.9). Une mesure directe de l’ouverture du PPR a donc été mise en place. On utilise pour cela 4 extensomètres à pointes (2 par fissure de scission), disposés à cheval sur le PPR (figure8.8-a). Ces extenso-mètres sont constamment maintenus plaqués contre la face supérieure de l’éprouvette par des axes métalliques verticaux munis de ressorts qui permettent d’absorber l’allongement des tiges du bâti au cours du chargement.

Figure 8.8 – Validation des éprouvettes adaptées : a) aperçu du montage III, b) mesures de déplacement.

Les déplacements issus de ces deux mesures du comportement transversal de l’adhé-rence a-b, représentés sur la figure 8.8-b, sont du même ordre de grandeur (quelques micromètres). Cependant, la mesure du gonflement par les LVDT apparait plus sensible aux perturbations que celle réalisée avec les extensomètres (« mise en place », figure8.8-b). La meilleure performance des extensomètres peut être expliquée par :

— leur emplacement. Les extensomètres sont situés sur le PPR, où se concentre l’en-dommagement de l’enrobage en traction. A contrario, le gonflement de l’éprouvette mesuré par les LVDT selon le plan principal de poussée est un phénomène global, certes maximal sur le plan en question, mais qui résulte de la sollicitation de l’en-semble du volume de béton d’enrobage ;

— la complexité du support des LVDT (capteurs en porte-à-faux, nombreux assem-blages, défauts de rectitude).

Pour cette raison, il a été décidé de se concentrer sur la mesure de l’ouverture du PPR, permettant l’évaluation de la contrainte radiale σ agissant à l’interface a-b (équation5.9). Concernant les mesures ultrasonores (§ 8.3.2), les objectifs formulés suite au retour d’expérience du montage II (§ 8.1.2) ont été atteints. Notamment (§ 10.2), les points suivants ont pu être confirmés :

— la faisabilité d’une mesure avec des transducteurs piézoélectriques à ondes P de fréquence centrale 250 kHz (correspondant à une longueur d’onde entre 15 et 20

SECTION 8.3 - Protocole expérimental définitif

Figure 8.9 – Observations post-mortem de l’éprouvette d’arrachement : a) PPR, b) armature, c) béton piégé entre les verrous.

mm) ;

— la sensibilité de l’instrumentation acoustique à l’endommagement du béton d’enro-bage ;

— l’automatisation du processus d’acquisition des données ;

— l’intérêt de la géométrie dodécagonale de la section de l’éprouvette.

8.3 Protocole expérimental définitif