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Centre Scientifique et Technique de la Construction

19/08/2018

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Essais

Essais en laboratoire

Le laboratoire Structures participe depuis de nombreuses années au développement de produits ou de techniques dans le domaine de la stabilité mécanique. Pour ce faire, il possède une grande variété de presses, de vérins, un système de mécano permettant des postes très variés, de nombreux capteurs et un système d'acquisition performant. Les essais sont réalisés sur différents matériaux.

Essais sur béton

Résistance à la traction

Afin de déterminer la résistance à la traction du béton (de fibres), le laboratoire réalise des essais de flexion trois points sur prismes (NBN EN 14845).

Résistance à la flexion des poutres

Le laboratoire est également en mesure de tester des éléments de grande taille ayant des niveaux de résistance importants (poutres de 8 m en béton précontraint à ultra haute performance testées en flexion quatre points à l'aide d'un vérin de 900 kN, p. ex.).

Résistance à la flexion des poutres.
Résistance à la flexion des poutres.

Tests de Push-off

Tests de Push-off sous la presse de 4000 kN. On utilise des éprouvettes très complexes en forme de S pour analyser en détail la résistance à l’effort tranchant du béton armé. L’armature se trouve à droite et le centre présente une entaille à l’endroit où le béton s’est fissuré. On installe des étriers qui surmontent cette fissure. Des capteurs de déplacement (LVDT) mesurent ensuite la fissuration.

Outre les essais susmentionnés, le laboratoire réalise également des essais sur mesure (tests d’ancrage et essais sur dalles, p. ex.).

Essais sur béton en chambre climatique

Les deux chambres climatiques (20° C et 60 % HR) permettent d’étudier le retrait et le fluage de nombreux types de béton. Deux essais sont réalisés afin d’examiner la fissuration d’un béton lors d’un retrait empêché : l’essai de l’anneau et le bone-test.

Essai de l’anneau

Le retrait du béton autour de l’anneau interne épais en acier entraîne la mise sous tension de ce dernier. Cette contrainte est mesurée à l’aide d’un extensomètre, visible sur l’agrandissement. Selon la composition et l’éventuelle addition de fibres antifissuration, le béton se fissurera à un moment donné, ce qui diminuera soudainement la contrainte sur l’anneau en acier.

Essai de l’anneau.
Essai de l’anneau.

Bone-test

Lors de cet essai, le retrait est activement empêché à l’aide d’un système de régulation (mise en œuvre d’une traction mécanique compensant le retrait).

Essais sur éléments en bois

Flexion quatre points de poutres en I

Il s’agit d’un essai de flexion quatre points. L’objectif est de déterminer la résistance et la rigidité flexionnelle efficace d'éléments en bois. Il peut s'agir de poutres pleines, en I, lamellé-collées, … La procédure est généralement définie avec le demandeur étant donné qu’il n’y a pas de norme d’essai spécifique.

Flexion quatre points de poutres en I.
Flexion quatre points de poutres en I.

Flexion quatre points de poutres en bois lamellé-collé

Les essais de flexion quatre points permettent de déterminer la résistance des poutres en bois. Il peut s'agir de poutres pleines, en I, lamellé-collées, … Dans le cas de poutres en lamellé-collé, les essais suivent les prescriptions normatives (NBN EN 408).

Essai de raideur et de résistance au contreventement d’un mur porteur en ossature bois

Une charge horizontale est appliquée en tête du mur jusqu’à rupture. Des capteurs de déplacement sont placés horizontalement en tête et en base du mur afin de mesurer son déplacement horizontal relatif. Les essais peuvent être réalisés avec ou sans charge verticale représentant dans la pratique les charges permanentes appliquées sur les panneaux. Cet essai suit les prescriptions de la norme NBN EN 594.

Essais de cisaillement d'assemblages cloués

L’objectif est de déterminer la résistance au cisaillement et la déformation d’un assemblage cloué, parallèlement ou perpendiculairement aux fibres. Les assemblages vissés ou boulonnés peuvent également être testés suivant la même méthode d’essais (NBN EN 1380).

Résistance au cisaillement de joints collés du bois lamellé-collé

Cet essai permet de déterminer la résistance au cisaillement des joints collés du bois lamellé-collé. Une force est appliquée parallèlement au joint tandis que l'échantillon est maintenu fermement à l'aide de plats en acier.

Résistance au cisaillement de joints collés du bois lamellé-collé.
Résistance au cisaillement de joints collés du bois lamellé-collé.

Essais de cisaillement sur la jonction plancher-mur

Des dispositifs complexes peuvent également être mis en place. Dans le cas présent, un vérin de 900 kN maintient en place une paroi verticale tandis qu'un autre de 250 kN applique un effort tranchant au niveau des appuis d'un plancher en bois jusqu'à rupture des ancrages de ce dernier.

Essais sur verre

Détermination de la résistance du verre par flexion quatre points

Le laboratoire réalise régulièrement des essais suivant la norme NBN EN 1288-3 afin de déterminer la résistance du verre. Il s'agit d'essais de flexion quatre points sur des échantillons de 1100 x 360 mm.

Détermination des propriétés des intercalaires

Le laboratoire a établi un protocole d’essais basé sur la norme NBN EN 1288-3 permettant de déterminer les caractéristiques mécaniques des intercalaires utilisés dans le verre feuilleté. Ce type d’essai est particulièrement intéressant s’il est impossible de tester l’intercalaire indépendamment (résine, p. ex.). Le laboratoire peut réaliser ces essais à des températures comprises entre 20° C et 60° C.

Détermination des propriétés des intercalaires.
Détermination des propriétés des intercalaires.

Essais sur plancher et marches d'escalier

Afin de vérifier la stabilité d’un plancher ou d'un escalier en verre, le laboratoire réalise des essais de poinçonnement sur des dalles de verre feuilleté.

Essais sur plancher et marches d'escalier.
Essais sur plancher et marches d'escalier.

Essais sur vitrages de prison

Les vitrages de prison doivent résister à des charges nettement plus importantes que n'importe quel vitrage normal. Le laboratoire est en mesure de réaliser des essais avec des charges importantes afin de vérifier qu'aucune ouverture ne se présente dans le complexe châssis-vitrage même pour des charges élevées. Ces essais répondent aux exigences spécifiques des cahiers de charges pour les prisons.

Essais sur vitrages de prison.
Essais sur vitrages de prison.

Essais sur des éléments de grande taille

Nous avons réalisé un essai de résistance au déversement d'un raidisseur de façade en verre de 8 mètres de long. La charge était répartie uniformément entre les différents points d'ancrage du verre à l'aide d'un système de poutres en acier suspendues les unes aux autres.

Essais sur acier

Détermination des propriétés mécaniques

Le laboratoire est en mesure de déterminer la limite d'élasticité, le module d'élasticité et la contrainte de rupture de l'acier.

Suivi des contraintes au sein des armatures pendant un essai de compression

Des barres d'armatures ont été instrumentées de capteurs à fibre optique avant d'être coulées dans un cylindre en béton. Ce dispositif a permis d'évaluer les efforts transmis dans les barres par le béton en compression.

Essais sur maçonnerie

Essais sur maçonnerie

Le laboratoire effectue régulièrement des essais mécaniques sur maçonnerie. Il s’agit d’essais sur les briques pour des éléments allant des murets jusqu’aux façades entières, et ce tant en compression qu'en flexion horizontale.

Essais in situ

Le laboratoire Structures possède le matériel nécessaire à la réalisation de carottages in situ en vue d’évaluer les performances des bétons. Le laboratoire est également équipé de capteurs de pression permettant de surveiller en temps réel les pressions dans un coffrage pendant et après le coulage.

Dans certains cas, des essais de mise en charge sur chantier peuvent également être réalisés à l'aide de petits vérins portables de 200 kN. Il ne faudra néanmoins jamais perdre de vue qu'un point d'appui suffisamment résistant est nécessaire à la mise en charge d'éléments sur chantier.

Essais in situ.
Essais in situ.

Simulations numériques et logiciels

Dans le cadre de certains développements, il peut être intéressant de recourir à des outils de simulation numérique. Une fois calibrés (sur la base de résultats expérimentaux, p. ex.), ceux-ci peuvent servir à une étude paramétrique : changement de la géométrie d’un élément structural, influence de connexions, influence du mode de mise en œuvre, … Plus économique qu’un grand nombre d’essais en laboratoire, cette étude permettra de sélectionner plus rapidement la géométrie ou la configuration géométrie/matériau la plus performante d’un point de vue mécanique.

Le laboratoire réalise également des vérifications informatives de la stabilité d’une partie d’un ouvrage grâce aux outils tels que Scia Engineer ou Diana.

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