Les extensomètres à résistance de haute sensibilité sont déployés lors des tests de compression axiale pour capturer deux paramètres de déformation spécifiques en temps réel : la déformation de compression longitudinale et la déformation d'expansion latérale. Fixés directement à la surface extérieure du tube en acier inoxydable, ces capteurs fournissent les données brutes nécessaires pour déterminer comment le tube se déforme physiquement lorsqu'il contraint le noyau de béton sous charge.
La surveillance simultanée des déformations longitudinale et latérale ne consiste pas seulement à mesurer la déformation ; c'est la méthode fondamentale pour calculer le coefficient de confinement et suivre l'évolution du coefficient de Poisson du matériau à travers différentes phases de chargement.
La mécanique de la mesure
Pour comprendre l'interaction entre le tube en acier et le béton léger d'agrégats, il faut isoler les forces directionnelles spécifiques en jeu.
Déformation de compression longitudinale
Ce paramètre mesure le raccourcissement du tube en acier inoxydable le long de l'axe de la charge appliquée.
Lorsque la machine de test applique une pression verticale, les extensomètres enregistrent l'ampleur de la compression du tube. Ces données sont essentielles pour aligner la déformation de la coque en acier avec la compression du noyau de béton.
Déformation d'expansion latérale
Simultanément, les extensomètres surveillent l'expansion vers l'extérieur, ou le "bombement", du tube.
Cette mesure est l'indicateur direct de la force de confinement. Alors que le noyau de béton tente de s'étendre vers l'extérieur sous pression, le tube en acier résiste à cette expansion, générant l'effet de confinement qui améliore l'intégrité structurelle de la colonne.
Tirer de la valeur des données de déformation
La collecte de données brutes de déformation est la première étape ; la valeur d'ingénierie plus profonde réside dans ce que ces deux paramètres révèlent sur le comportement du matériau composite.
Calcul du coefficient de confinement
L'efficacité d'une colonne de béton confinée par un tube dépend du coefficient de confinement.
Les chercheurs utilisent les données en temps réel sur les changements latéraux et longitudinaux pour calculer ce coefficient. Il quantifie exactement le soutien que le tube en acier apporte au béton du noyau à tout moment pendant le test.
Suivi de l'évolution du coefficient de Poisson
La relation entre l'expansion latérale et la compression longitudinale — connue sous le nom de coefficient de Poisson — n'est pas statique dans ces matériaux.
Les extensomètres de haute sensibilité vous permettent d'observer le changement de ce rapport à mesure que le matériau se déforme. Vous pouvez suivre la transition du matériau de la phase élastique, où le rapport est d'environ 0,3, vers la phase élasto-plastique, où le rapport augmente considérablement, allant de 0,3 à 0,7.
Comprendre le contexte du test
Bien que les extensomètres fournissent les "yeux" de l'expérience, la validité des données repose fortement sur la manière dont la charge est appliquée.
Le rôle du contrôle de la charge
Les extensomètres doivent répondre à des entrées précises. Une machine de test de pression électro-hydraulique commandée par micro-ordinateur est utilisée pour gérer la vitesse de chargement.
La machine assure initialement une vitesse de charge constante, ce qui est essentiel pour des lectures précises de la phase élastique. Sans cette stabilité, les données des extensomètres pourraient être erratiques, entraînant des erreurs de calcul du coefficient de Poisson initial.
La nécessité du contrôle du déplacement
Une fois que l'échantillon atteint sa limite élastique, la machine de test passe au contrôle de déplacement de haute précision.
Ce changement permet aux extensomètres de capturer le processus de redistribution des contraintes et la capacité portante résiduelle. Se fier uniquement au contrôle de la charge pendant cette phase entraînerait une défaillance rapide que les extensomètres pourraient ne pas capturer avec une résolution suffisante.
Faire le bon choix pour votre analyse
Lors de l'analyse des données des tests de béton confiné, votre interprétation des lectures des extensomètres doit dépendre de vos objectifs d'ingénierie spécifiques.
- Si votre objectif principal est la limite élastique : Concentrez-vous sur la stabilité du coefficient de Poisson autour de 0,3 pour vérifier le comportement linéaire du matériau composite.
- Si votre objectif principal est la mécanique de la rupture : Analysez l'augmentation rapide de la déformation latérale par rapport à la déformation longitudinale (coefficient de Poisson 0,3–0,7) pour comprendre la capacité élasto-plastique et le confinement maximal fourni par le tube.
Une surveillance précise de la déformation est le seul moyen de cartographier efficacement l'interaction dynamique entre la coque en acier inoxydable et son noyau de béton.
Tableau récapitulatif :
| Paramètre | Direction | Objectif | Plage du coefficient de Poisson |
|---|---|---|---|
| Déformation de compression longitudinale | Axiale (Verticale) | Mesure le raccourcissement sous charge | 0,3 (Phase élastique) |
| Déformation d'expansion latérale | Radiale (Horizontale) | Mesure le bombement/confinement vers l'extérieur | 0,3 - 0,7 (Élasto-plastique) |
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Références
- Ruiqing Zhu, Haitao Chen. A Study of the Performance of Short-Column Aggregate Concrete in Rectangular Stainless Steel Pipes under Axial Compression. DOI: 10.3390/buildings14030704
Cet article est également basé sur des informations techniques de Kintek Press Base de Connaissances .
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