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Centre Scientifique et Technique de la Construction

22/04/2018

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  4. Analyse comparative d’essais de choc mou

Analyse comparative d'essais de choc mou 2009/04.10

CT VitrerieJadis le seul utilisé pour caractériser le comportement d'un ouvrage au choc d'un corps mou, le sac de sable ou de billes est progressivement remplacé par le double pneu, notamment dans les essais dynamiques effectués pour évaluer la capacité des ouvrages à assurer la sécurité des personnes ou à résister à l'effraction. C'est la raison pour laquelle le CSTC a entrepris une étude comparative des essais de choc mou réalisés à l'aide de ces deux corps d'épreuve.

1. Introduction

L'étude menée par le CSTC visait à examiner l'effet du remplacement du sac de sable par le double pneu de la NBN EN 12600. Ce dernier est en effet utilisé aujourd'hui pour réaliser les essais dynamiques en vue de déterminer la classe de résistance à l'effraction des éléments de façade menuisés retardateurs d'effraction.

Les ouvrages vitrés (fenêtres, façades, garde-corps, parois vitrées, …) doivent par ailleurs assurer la sécurité des personnes lorsqu'ils sont soumis à un choc accidentel découlant de l'activité humaine. Leur résistance au choc mou est ainsi validée par un essai réalisé à l'aide du sac, pour les cloisons intérieures par exemple, ou à l'aide du double pneu pour les fenêtres ou les façades notamment. Ce dernier est proposé dans les nouvelles procédures d'essai car il garantit une meilleure reproductibilité des essais.

2. Objectif et Description des essais réalisés

Au cours de la campagne d'essais menée par le CSTC, cinq éléments de remplissage ont été successivement analysés : Les impacts ont été réalisés à l'aide d'un sac de sable, d'une part, et d'un double pneu, d'autre part, - de 50 kg chacun -, projetés au centre des éléments de remplissage intégrés dans un cadre de bois représentatif d'un ouvrant de fenêtre.

Le dispositif expérimental comportait pour chaque élément de remplissage :

3. Principaux résultats obtenus

3.1. Forces

Les forces totales au point d'impact et en périphérie sont présentées à la figure ci-dessous pour le double vitrage 44.4/12/6 en fonction de la hauteur de chute. On observe un facteur de l'ordre de 2 entre les forces transmises par le double pneu et par le sac de sable.


Forces au point d'impact et en périphérie d'un double vitrage 44.4/12/6.
Forces au point d'impact et en périphérie d'un double vitrage 44.4/12/6.

3.2. Vibrations

L'analyse des mesures au centre de l'élément de remplissage révèle un facteur de près de 2 entre les vibrations induites par le double pneu et par le sac de sable, tant pour les accélérations que pour les vitesses et les déplacements. La fréquence propre d'un élément de remplissage est fonction de sa raideur flexionnelle. Elle vaut respectivement 12, 20 et 32 Hz pour le panneau de PVC, les différents vitrages envisagés et le panneau de bois.

3.3. Energies

L'essai de choc au double pneu est environ trois fois plus sévère que l'essai au sac de sable en termes d'énergie totale transmise lors de l'impact. Ceci peut s'expliquer par les pertes d'énergie plus importantes lors de l'essai avec le sac (pertes dues essentiellement à sa déformation). Lors d'un essai de choc au double pneu, l'énergie totale transmise à l'élément de remplissage est de l'ordre de 80 % de l'énergie potentielle initiale disponible, alors qu'elle n'est que de l'ordre de 25 à 30 % pour le sac de sable.

4. Conclusion

La campagne d'essais a permis de mettre en évidence la plus grande sévérité des essais de choc mou réalisés avec le double pneu par rapport à ceux réalisés avec le sac de sable. Des adaptations de la hauteur de chute, notamment en fonction de l'usage de l'ouvrage, ont été proposées afin de réduire les écarts de sévérité.

Les efforts au point d'impact étant liés à la raideur flexionnelle de l'élément testé (et donc à sa fréquence propre), un choc sera moins critique, à configuration identique, pour un remplissage de grandes dimensions que pour un remplissage plus petit.

Signalons enfin que, parmi les investigations encore en cours, l'analyse de la résistance au choc du verre recuit constitue un objectif prioritaire.


V. Detremmerie, ir., chef adjoint du laboratoire 'Eléments de toiture et de façade', CSTC