Procédé de mesure de la tension mécanique d'au moins deux fils parallèles et dynamomètre
pour la mise en oeuvre de ce procédé.
L'évaluation exacte et permanente de Ja tension absolue des fils ou des câbles de pré contrainte est indispensable à l'avancement de cette technique particulière. Mais elle se heurte à des difficuliés de divers ordres qui ont, jns- qu'ici, empêché qu'elle entre dans la pratique courante. Le principal obstacle est l'absence d'appareils adéquats.
En effet, on ne peut procéder par la voie usuelle de l'exteusométrie en mesurant les allongements relatifs des fils d'acier euxmêmes en raison des erreurs considérables qu'introduisent les phénomènes de fluage ou de relaxation qui sont très sensibles aux taux de travail usités en précontrainte.
On pourrait aussi procéder par mesure dynamométmque directe. Cette mesure s'effectue usuellement au moment de la mise en tension au moyen des engins de mise en tension eux-mêmes mais, outre que leurs estimations sont souvent grossières et parfois erronées, ces appareils ne peuvent être laissés à demeure, car, outre leur encombrement et leur pris de revient élevé, ils seraient une cause d'insécurité des constructions. Ils ne resteraient d'ailleurs pas fidèles.
La construction de dynamomètres adaptés pose des problèmes de principe et de réalisation.
En principe, ces dynamomètres doivent être lisibles à distance, commodes d'emploi, sensibles et, surtout, avoir une fidélite absolue dans le temps.
De plus, ils doivent pouvoir être noyés dans le béton, avoir un encombrement très réduit, résister à toutes les causes de destruction ou d'avarie que l'on rencontre sur les chantiers.
La présente invention apporte une solution à ces problèmes.
Selon l'invention, le procédé de mesure de la tension mécanique d'an u moins deux fils parallèles est caractérisé en ce qu'il consiste à disposer, entre ces fils tendus en les forçant à l'écartement, un dynamomètre constitué par au moins deux compas identiques ouverts en regard, les genouillères de ces compas prenant appui sur les fils, tandis que les extrémités de leurs branches s'appuient, par une articulation, sur un organe élastiquement extensible et de forme allongée dont on peut mesurer l'extension.
Etant donné que l'angle de pliage des compas ne subit en service que de fa.ibles varia tions, ces compas peuvent être avantageusement eonstitués par des pièces métalliques en forme de V dont l'écartement des branches est susceptible d'être légèrement modifié par déformation élastique. Il y a lieu de préciser à ce sujet que le terme de compas utilisé dans la définition dW procédé selon l'invention doit être pris dans un sens large englobant non seulement les compas articulés méeaniquement, mais encore des pièces du genre défini cidessus, qui constituent en quelque sorte des compas à articulation élastique.
De préférence, l'organe allongé est tubulaire et son extension est mesurée par une corde tendue suivant son axe, suseeptible d'être mise en vibration et dont on peut mesurer la fréquence de vibration à distance par des moyens électriques.
On sait que la mesure des extensions à l'aide de cordes vibrantes assure une très grande fidélité dans le temps et qu'elle est indépendante des défauts éventuels des lignes électriques servant à la mesure à distance.
L'invention a encore pour objet un dynamomètre caractérisé en ce qu'il est constitué par un tube élastiquement extensible, dans l'axe duquel est tendue une corde vibrante, par des moyens électriques intérieurs à ce tube pour exciter la vibration de cette corde et pour en écouter la vibration, et par au moins une paire de pièces métalliques en V identiques, constituant chacune un compas à articulation élastique, et réparties à intervalles angulaires égaux autour dudit tube, les extrémités des branches de ces pièces prenant appui sur les extrémités dudit tube par l'intermédiaire d'articulations.
Pour permettre la mesure simultanée de la tension de phlsieurs fils régulièrement répartis autour d'un axe, le dynamomètre peut comporter autant de pièces en V réparties autour d'un tube central.
Pour permettre au procédé et au dynamomètre selon l'invention de fournir des indications indépendantes de la longueur des fils tendus dont on désire mesurer la tension globale, des moyens doivent être prévus pour n'autoriser ces fils à s'écarter que sur une distance déterminée de part et d'autre du dynamomètre. Ce résultat peut être obtenu facilement en entourant les fils dont on désire mesurer la tension, symétriquement de part et d'autre du dynamomètre, par des colliers résistants destinés à maintenir les fils parallèles entre eux en deçà et au-delà de la portion de ces fils infléchie par la présence du dynamomètre.
On a représenté au dessin annexé, donné à titre d'exemple, une forme d'exécution du dynamomètre objet de l'invention.
La fig. 1 en est une coupe longitudinale.
La fig. 2 en est une coupe transversale suivant Il-Il de la fig. 1.
La fig. 3 en est une vue perspective fragment aire.
La fig. 4 représente un schéma du système de forces appliquées au dynamomètre.
Le fil métallique tendu 1 constitue, de ma- nière connue, une corde vibrante. La vibration de cette corde est excitée par des électroaimants 2a et 2b qui servent aussi à l'écouter, les deux fonctions peuvent être communes aux deux électro-aimants ou au contraire différen ciées. Ces électro-aimants sont reliés au poste de mesure extérieur par les fils éleetriques intérieurs 3 et le câble électrique extérieur 4.
La corde est maintenue à ses deux extrémités par les pinces coniques 5 et 6 coincées par les vis 7 et 8 dans les pièces coniques 9 et 10. Celles-ci sont encastrées aux extrémités d'un tube 11 qui constitue la partie sensible du dynamomètre.
La partie centrale de ee tube est amincie, autant qu'il convient pour la sensibilité, dans les limites d'élasticité du métal. Les extrémités du tube sont laissées épaisses afin d'assurer le maintien en place des pièces coniques 9 et 10 et de ménager des épauleiuents 12 et 13 d'équerre ou inclinés pour l'appui articulé des extrémités des branches des pièces en V 16. Des bouchons 4 et 15 ferment hermétiquement le dynamomètre, l'un d'eux étant traversé par le câble électrique extérieur 4.
Les pièces en V 16 ont un angle au sommet parfaitement défini, susceptible cependant d'être légèrement modifié par déformation élastique; les extrémités des branches se terminent par des couteaux 17 et 18 qui prennent appui dans le fond des rainures 19a et 13a des épaulements 12 et 13. De toutes façons, ces pièces en V sont dimensiomlées et disposées de façon à ne prendre appui que par leurs artieulations d'extrémité sur les épaulements 12 et 13 du tube.
Suivant la sensibilité désirée, ces pièces 16 ont une épaisseur uniforme ou variable sur leur longueur, les formes restant symétriques.
Elles peuvent éventuellement être affaiblies au sommet par diminution localisée de leur section, en cet endroit, mais si l'on pratique des entailles au sommet, celles-ci doivent se trouver dans l'angle rentrant dudit sommet afin que le degré d'articulation par dëforma- tion élastique ne soit pas altéré par la pré sence en service des fils de précontrainte 21 dont on désire mesurer la tension et qui s'appuient sur ces sommets.
On voit sur la fig. 2 qu'il y a autant de paires de pièces 16 que de paires de fils 21 dont on désire mesurer la tension. Ces paires de pièces sont réparties autour de l'axe du tube 11 et leurs dimensions et dispositions par rapport à ce tube sont identiques pour autant que tous les fils 21 sont également chargés. On doit remarquer toutefois que le nombre des fils, donc celui des pièces en V, peut être impair si la répartition de ces fils est régulière.
Il est avantageux de solidariser par construction les pièces en V en les découpant par fraisage dans un volume métallique en révolution en forme de tonneaux ou dans des volumes métalliques formant des demi-coquilles symétriques, comme il est représenté sur la fig. 3.
Au montage, le tube central 11 ayant été dilaté par chauffage, les deux demi-coquilles sont introduites à force entre les épaulements 12 et 13 afin d'amener les couteaux 17 et 18 dans les rainures 12a et 13a. De plus, des cales d'épaisseur sont insérées entre les faces cn regard des demi-anneaux 17a et 18 afin d'éviter tout appui des demi-eoquilles sur les génératrices du tube 11. Enfin, après ce montage, on exerce sur les sommets des pièces en V un serrage assez fort capable d'ouvrir quelque peu ces pièces par déformation permanente. De ce fait, la pression sur les cou- teaux est telle qu'ils s'écrasent au contact des rainures 12a et 13a et prennent ainsi un appui uniforme dans lesdites rainures.
Le dynamomètre étant ainsi fortement assemblé, on est assuré du maintien en place des pièces en V tant pendant les manipulations sur les chantiers qu'à la mise en place entre les fils du câble à ausculter.
Le schéma de la fig. 4 est relatif à l'utilisation dû dynamomètre dans un câble formé de deux fils 211 et 212 traversant un canal 25 ménagé dans une pièce de béton à précontraindre.
Les fils 211 et 212 s'appuient sur les sommets des pièces 16l et 162. Ces fils, écartés l'un de l'autre par la présence du dynamomètre, sont maintenus à leur écartement normal jusqu'à une certaine distance de celui-ci par des bagues 23 et 24.
On voit de suite que l'effort de traction F exercé sur les deux extrémités des fils se décompose en efforts un tout petit peu plus grands F1 suivant les brins de ces fils et en deux forces opposées F2, perpendiculaires au dynamomètre passant par le sommet des pièces en V. Ces dernières transforment ces forces transversales F2 en forces F3 qui, à leur tour, se décomposent en tractions longitudinales 4 exercées sur le tube et en réactions transversales F5 neutralisées par la rigidité des extrémités de ce tube. La traction est proportionnelle à l'effort sur les fils sauf correction pour tenir compte d'un terme secondaire introduit par la raideur des fils qui leur impose une certaine courbure aux angles.
On a donc bien la mesure dynamométrique par mesure de l'allongement élastique du tube, la corde vibrante servant à l'apprécier.
De construction, le dynamomètre peut être rigoureusement étanche, ce qui autorise l'em- ploi dans le béton en permanence, sauf qu'il soit pris quelques précautions à la mise en place pour empêcheur le mouvement des articulations des pièces en V d'être paralysé par le béton.
De plus, afin de rendre la tension de la corde : 1 indépendante des déformations trans- versales des extrémités du tube 11, la fixation des extrémités de la corde 1 dans ces extrémités de tube peut être réalisée par l'intermédiaire d'une articulation. A cette fin, on peut pratiquer, à l'extérieur ou à l'intérieur des parties épaissies d'extrémités de tube, des gorges telles que 26, en pointillés sur la fig. 1, pour amincir localement la section de ces extrémités.