Dispositif pour la mesure des déformations des solides et notamment des déformations internes du béton. La mesure des @déformatious internes dans les solides s'effectue, à l'heure actuelle, à l'ai-de d'appareils électriques à résistance ou capacité, d'un réglage difficile et,d'un manie ment délicat, qui relèvent :davantage -du labo ratoire que,du chantier.
Aussi la mesure des ,déformations internes ou auscultation des ouvrages en vraie gran deur: massifs de maçonnerie ou :de béton, tels que barrages, ponts, etc., ouvrages en. bé ton armé, est-elle pratiquement inexistante.
C'est pourtant d'elle seule, par une .ana lyse directe des déformations -et, si possible, des fatigues élastiques en chaque point, qu'on peut attendre quelques progrès dans la cons truction des ouvrages.
La présente invention a pour objet un dis positif qui donne une solution complète de ce problème.
Ce -dispositif comporte un corps solidaire du solide dont on veut mesurer les déforma- tiens, par exemple de la maçonnerie ou -du béton, de manière à en suivre les déforma- tiens, et capable :d'exécuter, à l'endroit où. il est placé, par exemple au sein :du béton, des oscillations dont la fréquence varie avec les déformations:
de ce corps consécutives à celles du solide. Ledit :dispositif comporte des moyens permettant :de provoquer des oscilla tions dudit corps et d'autres moyens pour me surer la fréquence des oscillations exécutées par ce corps.
Différentes formes du -dis positif conforme à l'invention sont représen tées; à titre d'exemple, aux fig. 1 à.13 .du :des sin annexé.
Une éprouvette (fig. 1) noyée dans la masse :du solide A dent on, veut mesurer les déformations, par .exemple du béton, est ter minée par -deux brides 2, 3 ou organes. quel conques -de fixation: crochets, bouchons, file tés susceptibles d'être vissés sur des armatu- res ou autres dispositifs analogues disposés de façon telle qu'on sache exactement entre quels points on mesure les allongements ou raccour cissements.
Sur la fig. 1, 1 est un tube métallique, 4 une corde vibrante dont l'une des extrémités est figée à la bride 2 et l'autre à une vis mi crométrique 5 se vissant -dans un écrou 6 pre nant appui sur la bride 3.
Les formes et sections -de l'éprouvette sont étudiées dans chaque cas particulier pour apporter le moins,de trouble possible -dans la masse du béton et la répartition .des tensions internes.
A cet effet, on emploiera avantageusement dans le béton, une éprouvette ou témoin so nore (fig. .2) formé. d'un tube métallique 1 d'épaisseur telle que sa section nette soit le 1/n de sa section totale (vide intérieur com pris) n étant le rapport entre le coefficient d'élasticité du métal et celui du béton con sidéré. De cette façon, le tube opposera aux efforts de compression, la même résistance que le béton dont il occupe la place.
Les deux bouchons portant les brides 2, 3 pourront coulisser librement dans les deux bouts -du tube -de telle manière que ce dernier n'oppose aucune résistance aux efforts d'ex tension qui viendraient à se manifester dans le béton et qui tendraient à écarter les brides.
D'autre part, toute l'éprouvette, sauf les brides, pourra être avantageusement revêtue d'un produit gras ou plastique ou enveloppée d'un tissu 7 imprégné de ce même produit, de manière à n'adhérer au béton que par les bri des, faute de quoi elle pourrait jouer le rôle de scellement ou d'armature et s'opposer à l'ouverture des fissures qu'elle est précisé ment chargée -de déceler.
On pourra également (fig. 3) employer une éprouvette formée d'un tube plissé 8 sur lequel les brides 2 et 3 seront fixées, l'élasticité -du tube étant dès lors suffisante pour n'opposer aucune .gêne aux déformations du béton.
On prendra simplement la précau tion d'entourer le tube plissé, après l'avoir au besoin enduit d'un produit plastique, d'un, deuxième tubs cylindrique 9 destiné à l'empêcher de fléchir ou de flamber ou d'adhérer au béton. Comme précédemment et pour les mêmes raisons, l'éprouvette toute entière sera revêtue d'un tissu imprégné 7.
On peut encore imaginer, qu'au lieu d'un tube, l'éprouvette soit formée de simples tiges de métal servant d'appui aux brides et en tourées -d'un tube de protection.
A l'intérieur de l'éprouvette est disposée une corde métallique vibrante 4, susceptible d'émettre un sôn musical et qu'on peut accor der à l'avance au moyen d'une cheville 10 (fig. 2) ou d'une vis 11 (fig. 3) ou de tout autre dispositif analogue. Les deux extr6mi- tés de la corde seront fixées de façon à em pêcher celle-ci de glisser après son accord, à éviter toute vibration parasite et à détermi ner rigoureusement sa longueur libre.
Cette fixation peut Hêtre réalisée comme l'indiquent les fig. 2 et 3. Une pièce filetée 1'2 percée suivant son axe pour laisser le passage à la corde, est terminée à une de ses extrémités par un cône fendu par deux traits de scie. Son autre extrémité porte une vis 13 pouvant faire serrage sur la corde. La pièce 12 se visse dans le bouchon 2 qui porte un trou co nique tel que lorsque la pièce 12 est vissée à fond, les cônes mâle et femelle sont en con tact et la corde serrée énergiquement à sa sortie de la. pièce 12 et sur toute la longueur du cône.
La vis 113, lorsqu'elle est bloquée, serre sur la corde et renforce la fixation de celle-ci.
L'autre extrémité de la corde est assujet tie à un ,dispositif permettant de l'accorder ,et de la fixer énergiquement lorsque l'accord est réalisé.
La fig. 2 indique une disposition pour l'accord de la corde au moyen d'une cheville 10 actionnée par vis tangente 16. La che ville .et sa vis tangente sont montées sur une pièce 14 filetée et terminée par un cône ana logue à celui -de la pièce 12 (fig. 2). Cette pièce 14 est vissée dans la pièce 15 qui est elle-même vissée dans la bride 3, avec un fi letage de même pas que celui de la pièce 14 mais inversé.
Lorsque la corde est accordée, la pièce 14 est immobilisée sur la bride 3 par la vis 18, puis au moyen d'une -clé tubulaire em boîtée sur le goujon 17 solidaire -de la pièce 15, on fait tourner celle-ci,de quelques degrés, ce qui a pour but de la faire déplacer, grâce à son filetage, vers le bas de la figure sans en traîner dans son déplacement la pièce 14 dont le filetage est inversé et, par conséquent, -de bloquer le cône sur la corde sans désaccorder celle-ci.
La fig. 3 indique une disposition pour ré a ge de la corde -au moyen d'une vis 11 qui appuie sur celle-ci et la tend plus ou moins en la cintrant. La corde est immobilisée, d'une part, au moyen d'une vis d'arrêt 20 et, d'au tre part, au moyen d'un cône fendu serré par une pièce à. pas inversé 19, d'un fonctionne ment analogue à celle indiquée -à la fig. 2.
La tension initiale de la corde est absor bée, dans ces conditions, par une compression équivalente du tube ou des tiges métalliques envisagées ci-dessus.
On pourrait d'ailleurs, après pose de l'é- prouvette dans le béton et prise de ce dernier, supprimer cette compression initiale du tube, en disposant comme pièce d'appui entre les brides et le tube, soit un ou deux fusibles qu'on pourrait brûler à distance en envoyant un courant électrique d'intensité convenable, soit un dispositif<B>à</B> déclic commandé à dis tance.
Le tube ne servirait, dans ces conditions, que de moyen provisoire pour mettre et main tenir la corde en tension jusqu'au moment où les brides prennent directement appui sur le béton.
Il est clair que toute variation de lon gueur de l'éprouvette et par conséquent de la corde (sauf toutefois dans une certaine me sure, les variations dues aux changements de température) modifie le son fondamental émis par la corde.
II suffit donc, une fois l'éprouvette noyée dans la masse .du béton, d'être en me sure: 1o de mettre la corde en vibration; 20 de connaître avec précision sa f ré- quence propre. A cet effet, l'éprouvette peut être complé tée par le dispositif électrique suivant (fig. 4).
Un circuit 21 où l'on peut lancer, à l'aide d'un générateur 22, un courant alter natif ù fréquence musicale et variable<B>à</B> vo lonté, aboutit à un électro-aimant 23 -disposé dans l'éprouvette au voisinage de la corde 4. Un écouteur téléphonique 24 est branché sur le circuit 21. Le courant étant lancé dans l'électro-aimant, on fait varier .sa fréquence de façon progressive jusqu'à mettre la corde en résonance, phénomène qui se traduit par le renforcement du -son dans le téléphone. On connaît .dès lors la fréquence cherchée qui est celle du courant alternatif parcourant le cir cuit.
La précision de la mesure peut être aux- mentée beaucoup -de la façon sûivante: Pour éviter le phénomène des vibrations forcées, on se contente -de lancer le courant d'entretien dans l'éprouvette. Puis an le coupe aussitôt à l'aide d'un interrupteur 25 (fig. 5 et 6).
Le générateur 22 et la corde 4 située dans l'éprouvette vibrant alors sé parément sans liaison électrique entre eux, on s'arrange pour les écouter tous deux en semble, l'un directement et l'autre dans un téléphone ou haut-parleur 24 (fig. 5), ce qui permet de régler leur accord au moyen des phénomènes de battement.
Il suffit à cet ef fet, de disposer dans l'éprouvette soit un mi crophone 27 relié .au circuit 28 du téléphone 24 (fig. 5), soit un électro-aimant 29 (fig. 6) dans le champ duquel la corde 4 se déplace de manière à créer, dans le circuit auxiliaire 28, des courants induits qu'on amplifie, s'il -est nécessaire, au moyen d'un amplifica teur à lampes triodes 30.
On peut d'ailleurs se servir comme bo bine d'écoute 29, de la bobine d'entretien 23 elle-même et réaliser le montage 4e la fig. 7.
Ce procédé d'écoute peut être extrême ment précis, le réglage de la fréquence du courant d'accord ou d'entretien pouvant se faire au moyen des phénomènes d'interfé rence, ou de battement avecd'autant plus de précision que l'oscillogramme du courant d'entretien .se rapproche davantage d'une si nusoïde.
Le mieux est de se servir, à cet effet, d'un courant alternatif produit soit par diapo- son, soit par un montage hétérodyne étalonné, soit par une corde- vibrante dite corde étalon (ce diapason ou cette corde pouvant être entretenus par contact ou par courants- in- duits amplifiés au moyen de- lampes triodes) comme il en existe pour les fréquencemètres ou les stroboscopes -et, par exemple,
pour le stroboscope ayant fait l'objet -du brevet fran çais no 564199 du 22 mars 1923 et de l'ad dition à ce- brevet no<B>28819</B> du 1,5 mars- 1924 qui utilise la -corde elle-même pour établir ou supprimer le courant destiné à l'entretien de son mouvement vibratoire et qui permet, dans un large intervalle, la modification -de la fréquence de la corde et la mesure de cette fréquence par-le déplacement angulaire -d'un tambour solidaire du tendeur à, vis. -de la corde ou par voie dynamométrique ou par position -d'un double chevalet glissant sous la corde.
La corde étalon servant à moduler, le courant d'entretien pourra être avantageuse-_ ment & même nature et .de même longueur que la corde de l'éprouvette. L'accord pourra se faire .d'ailleurs, au besoin, sur l'octave, au lieu -de se faire à l'unisson. On peut se dis- -Penser ,de mettre la corde en résonance .et se contenter d'envoyer un .courant continu dans l'électro-aimant d'entretien-et de le couper. La corde attirée par l'électro-aimant est.ainsi brusquement lâchée et se met à vibrer libre ment.
On fait de même avec l'étalon (fig. 8) et on écoute les deux cordes, celle de l'étalon directement et celle de' l'éprouvette dans un haut-parleur, ou toutes les deux dans un haut-parleur.
Au lieu de réaliser l'accord au son de l'étalon et .de l'éprouvette, on peut réa liser cet accord par des procédés oscillogra- phiques. Il suffit pour cela, par exemple (fig. 9); de remplacer l'écouteur 24 de la fig. -7, par un des jeux de plaques d'un os cillographe -cathodique, ou par un oscillo graphe électromagnétique 31 et de brancher le second jeu .de plaques -de l'oscillographe cathodique ou un second oscillographe électro magnétique 32 vibrant perpendiculairement au premier dans le circuit de la corde étalon 26.
On obtient ainsi sur l'écran: -33 une figure clé Lissajous. On règle l'étalon jusqu'à ce que cette figure reste immobile, ce qui indi que que l'accord est réalisé.
Enfin, on peut enregistrer directement sur un film, au moyen de l'oscillographe 31 (fig. 10), le courant induit dans _l'électro- aimant 23 par la corde vibrante de l'éprou vette. On enregistre en même temps sur. le même film, les indications d'un étalon -de temps (diapason, pendule, etc.), ce qui permet de déterminer par simple lecture sur le film, la fréquence de vibration de la corde de l'éprouvette.
D'ailleurs, pour augmenter en core la précision de la mesure et éliminer le léger trouble apporté dans la vibration -de la corde du stroboscope par le contact d'entre- tkn de cette corde, on pourra avantageuse ment employer un second étalon constitué de façon analogue au stroboscope, mais ne com portant qu'une bobine d'entretien et pas de contact. Ce second étalon ainsi que le témoin sont mis en résonance par le stroboscope, puis on accorde ce second étalon -avec le témoin, tous deux vibrant en oscillations libres.
Le dispositif décrit peut, bien entendu, convenir non seulement pour la mesure des déformations internes, mais aussi pour des déformations externes, il remplace alors un comparateur ou tel autre appareil -de mesure habituel. Il peut servir pour l'étude des dé formations dans des points inaccessibles, no tamment dans un navire ou un avion, pour l'étude des fatigues non seulement statiques, mais dynamiques et des vibrations, à condi tion d'enregistrer au besoin sur film, l'os- cillogramme fourni par la vibration de la corde.
Toutefois, ce dispositif convient par excellence à la mesure des déformations in ternes du béton, l'éprouvette étant protégée par le béton et n'étant- susceptible d'aucun déréglage, car sa fréquence, à l'inverse de ce qui se passe pour les appareils électriques à résistance ou à capacité, ne peut être al térée ni par le temps, ni par une variation dans les caractéristiques physiques du mi lieu (humidité, par exemple).
La tempéra ture elle-même, pourvu que la corde et l'é prouvette soient toutes deux en acier, est sans effet appréciable sur la fréquence puisque la corde, sa monture et le béton qui l'entoure se dilatent très sensiblement de la même quan tité, leur coefficient de dilatation étant le même et qu'il ne s'ensuit aucune variation de la tension qui est le facteur principal .de la fréquence.
La corde d'acier peut être avantageuse ment rendue inoxydable par un revêtement de zinc, de cadmium ou par tout autre pro cédé et l'éprouvette soigneusement rendue étanche.
Le principe de l'invention peut aussi être appliqué à tout autre corps vibrant qu'une corde, notamment une lame tendue ou fléchie. On peut l'étendre au delà des fréquences mu sicales jusqu'aux ultrasons, le contrôle de la résonance étant fait au besoin par des moyens optiques ou électriques: lampe s'allumant ou aiguille de galvanomètre déviée périodique ment sous l'effet des courants d'interférence, ou figures de Lissajous fournies par deux oscillographes.
On peut aussi imaginer qu'au lieu d'une corde, on en mette deux ou plusieurs, .de nature différente, dans l'éprouvette, de fa çon à connaître les écarts ou à corriger les erreurs de température ou autres par un dispositif différentiel.
La fig. 11 représente un exemple de réa lisation de ce genre, dans lequel l'éprouvette comporte une corde en acier 4a et une corde 4b en nickel ou acier spécial (élinvar) munies de leurs circuits d'entretien respectifs 28a et 28b.
On peut amplifier au moyen d'un amplifi- cateur à levier, par exemple, les déformations de la corde par rapport à celles de l'éprou vette.
On peut adopter à cet effet la disposition représentée sur la fig. 12. Une des extrémités de la corde 4 est fixée aux extrémités des deux leviers 34, 35, articulés en 36, 37 au tour de pivots figés à la bride 3 et en 38, 39 sur le tube cylindrique de l'éprouvette.
Si l'éprouvette est comprimée, les leviers 34, 35 se placent dans la position indiquée en traits mixtes en diminuant la tension de la corde 4, dans le rapport des bras de levier situés de part et d'autre des pivots 36, 37. Pilus simplement, on pourra augmenter la sensibilité de la mesure, en donnant à la corde une longueur plus faible que celle de l'éprou vette, par exemple en prolongeant les bou chons dont 1a déformation propre est négli geable à l'intérieur .du tube (fig. 13).