Essai de traction des aciers HA et ronds lisses
Problématique : Etude du domaine élastique de l’acier.
Introduction :
Les constructions en béton armé (BA) doivent résister sans risque de rupture, de détérioration ou d’usure prématurée.
En conséquence, les propriétés mécaniques des aciers employés doivent être connues avec précision.
D’autre part, nous allons aussi étudier un profilé métallique en traction, qui nous donnera les informations nécessaires lors de calculs de structures métalliques (hangars industriels, ferme métallique…).
# Principe
L’essai de traction d’un acier s’effectue par l’enregistrement graphique de l’allongement d’une éprouvette en fonction de la charge.
Essai de traction des aciers HA et ronds lisses
L’essai de traction permet de définir pour la zone élastique plusieurs grandeurs qui sont les caractéristiques du métal essayé :
o la limite d’élasticité : fe o la contrainte de traction :
S Pst
st= σ
o l’allongement relatif de l’acier tendu : εs
o le module d’élasticité : Es = 200000 MPa
Le critère mécanique de base dans les calculs est la limite d’élasticité garantie : fe
Aciers Désignation
Limite d’élasticité
fe (Mpa)
Utilisations
Fe E 215 215
Ronds
lisses Fe E235 235
Cadres et étriers des poutres et des poteaux, anneaux de levage des pièces préfabriquées.
Fe E 400 400 Emploi très fréquent
Aciers H.A
Fe E 500 500
Tous travaux en béton armé
Emploi moins fréquent T.S.L
(lisses) 500
Treillis
soudés T.S.H.A
(à haute adhérence) 500
Emplois courants pour : - radiers
- voiles - planchers - dallages
Matériel nécessaire et matériaux utilisés :
• Un dispositif de chargement permettant de solliciter les aciers et le profilé en traction
• 2 ronds lisses de 8 mm et d’environ 40 cm
• 2 H.A 6 d’environ 40 cm
• Un profilé métallique équipé de 4 jauges d’extensométrie :
Documents à consulter :
• Norme NF EN 10002-1 (Matériaux métalliques. Essai de traction. Partie 1 : méthode d'essai (à la température ambiante)).
• Notice d’utilisation du pont d’extensométrie
• Livre : Ouvrages en béton armé.
Travail demandé
I / MANIPULATIONS
1.1- Essai de traction d’acier pour béton. Vous vous aiderez du document réponse N°1.
1.2- Etude d’un profilé métallique en traction Vous vous aiderez du document réponse N°2.
2 / TRAVAIL EN SALLE
2.1- Essai de résistance – Essai de traction de l’acier (NF EN 10002-1).
2.1.1- Déterminer le module d’élasticité longitudinal (Es) pour chacune des barres étudiées.
2.1.2- Quel phénomène visible se passe avant la rupture des barres ?
2.1.3- A l’aide de vos connaissances et lectures, donner le plus d’indications et précisions possibles concernant le comportement des aciers en traction (et compression) :
Interprétation des diagrammes contraintes / déformations
Zone élastique
Zone élasto-plastique
Striction …
2.1.4- Quel est le comportement d’une barre d’acier soumise à de la compression ? 2.1.5- Conclusion sur les aciers en béton armé :
Quels sont les rôles principaux de l’acier et du béton armé
A quoi servent les armatures transversales dans une poutre
Pourquoi y à-t-il des armatures longitudinales dans un poteau qui ne travaille qu’en compression.
A quoi servent les armatures transversales dans un poteau.
2.2- Etude d’un profilé métallique en traction :
2.1- Sur quel(s) principe(s) repose la mesure des déformations par extensométrie électrique ? 2.2- Définir ce que l’on appelle :
• Module de Young ou module d’élasticité longitudinal d’un matériau : E
• Coefficient de poisson : υ
2.3- Représenter graphiquement à partir des résultats de l’essai :
• le graphe : déformations longitudinales – contraintes
• le graphe : déformations longitudinales – déformations transversales 2.4- Déterminer alors :
• le module de Young : Es
• le coefficient de poisson :
ale longitudin n
déformatio
le transversa n
déformatio
x
y =−
−
= εε υ
• Comment déduit-on Es et υ des graphiques ?
2.5- Comparer vos résultats aux valeurs courantes pour ce type de matériau, conclusion ?.
Réglage du pont d’extensométrie
DOCUMENT REPONSE N°1
Essai de traction de l’acier (NF EN 10002-1)
On peut apposer un repère sur chaque extrémité de la barre de telle sorte qu’il ne soit pas recouvert par les mors de la machine d’essai. La variation de distance entre les deux repères nous donnera alors l’allongement de la barre durant l’essai.
On peut alors calculer le module de Young (E) à partir de la formule suivante :
s s
st
E ε
σ = ×
1- Mode opératoire : Traction des aciers lisses Φ16 et H.A 8 :
Rechercher 2 H.A 8 et 2 ronds lisses Φ16 de 50 cm de longueur
Modifier si nécessaire les mors de la machine
Inscrire les repères aux extrémités de chaque barre (marque à la scie)
Mettre la presse en route en veillant au calibrage, à la position traction / compression
Déterminer la charge de rupture pour une des deux barres Φ16 et un barre H.A 8
Appliquer une charge équivalente à 60% de la charge de rupture et mesurer si possible l’allongement de la deuxième barre Φ16 ainsi que celui de la deuxième barre H.A 8
S’il y a allongement, décharger la barre et mesurer l’écartement entre les deux marques pour noter la présence d’un éventuel allongement résiduel
2- Résultats : Remplir le tableau suivant
Mesures Aciers
Charge de rupture
(kN)
60% de la charge de rupture
(kN)
Allongements (mm)
H.A 8
ø
16DOCUMENT REPONSE N°2
Etude d’un profilé métallique en traction
Données :
o k σe
σ=
et
S Fmax
max= σ o σe
= 240 Mpa
o
k = 2 (coefficient de sécurité)
oS = section du profilé
1.2.1- Relever les caractéristiques dimensionnelles du profilé fourni.
1.2.2- Calculer la charge maximale à ne pas dépasser.
1.2.3- Mesurer les déformations : Vous ferez 10 paliers jusqu’à la charge maximale.
Force appliquée(F)
Déformations
