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Afrique SCIENCE 08(3) (2012) 27 - 41 27 ISSN 1813-548X, http://www.afriquescien

Afrique SCIENCE 08(3) (2012) 27 - 41 27 ISSN 1813-548X, http://www.afriquescience.info Renonet Karka BOZABE et al. Tests de contrôle de qualité des caractéristiques mécaniques pour les tuiles, large format en micro-béton : étude et réalisation Renonet Karka BOZABE1*, Chakirou Akanho TOUKOUROU1, Gérard A.GBAGUIDI1 et Mahouton Norbert HOUNKONNOU2 1Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Appliquée (LEMA), Ecole Polytechnique d’Abomey Calavi, 01 BP 2009 Cotonou, Benin 2Chaire Internationale de physique mathématique et applications (CIPMA-UNESCO), Cotonou, Benin _________________ * Correspondance, courriel : potemat@yahoo.fr Résumé Le travail intitulé « Tests de contrôle de qualité des caractéristiques mécaniques pour les tuiles, large format en micro-béton : étude et réalisation » a pour objet principal de proposer une technologie d’amélioration des tests de contrôle de qualité des caractéristiques mécaniques suivantes : résistance à la flexion trois (3) points et quatre (4) points, résistance aux chocs et résistance à la traction du talon. A cet effet, une étude conceptuelle basée sur la 3ème loi de NEWTON : « principe de l’action et de la réaction » et le calcul de structures par la méthode des éléments finis a permis de modéliser, d’analyser et de dimensionner un nouveau dispositif qui respecte avec une certaine rigueur les recommandations et les exigences des documents normatifs [4]. Ce nouveau dispositif qui regroupe les différents tests de contrôle des caractéristiques mécaniques mentionnées ci-dessus a été réalisé et validé. Lors de la validation, nous avons comparé les résultats issus des simulations numériques par éléments finis et des essais réels. Mots-clés : micro-béton, tuile, dispositifs des tests, contrôle de qualité, caractéristiques mécaniques, action et réaction, éléments finis et large format. Abstract Tests of quality control of the mechanical characteristics for tiles, the wide size in micro-concrete: study and realization The work entitled "tests of quality control of the mechanical characteristics for tiles, the wide size in micro- concrete: study and realization " has for main object to propose a technology of improvement of the tests of quality control of the following mechanical characteristics: fold resistance three (3) points and four (4) points, shock resistance and traction resistance of the heel. For that purpose, an abstract study based on the NEWTON's 3rd law: " Principle of the action and the reaction " and the calculation of structures by the method of the finished elements allowed to model, to analyze and to size a new device which respects with a certain rigor the recommendations and the requirements of the normative documents [4]. This new device which groups together the various tests of control of the mechanical characteristics mentioned above was realized and validated. During the validation, we compared the results stemming from numeric simulations by finished elements and from real tries. Keywords : micro-concrete, tile, devices of the tests, the quality control, the characteristics mechanics, action and reaction, finished elements and wide size. 28 Afrique SCIENCE 08(3) (2012) 27 - 41 Renonet Karka BOZABE et al. 1. Introduction Dans la sous-région, particulièrement au Benin et par rapport aux technologies telles que tôles ondulées et tuiles en terre cuite, les tuiliers fabriquent de plus en plus des tuiles en micro-béton, large format à cause de ses nombreux avantages: bonne isolation thermique, bon confort acoustique, production simple et peu d’investissement, résistance aux tempêtes de vent, aux chocs et aux charges ponctuelles [5]. En plus la mise en œuvre est plus aisée que celle des tuiles de petites tailles. Au cours de la pose de ces tuiles ou des travaux de maintenance, on constate un taux de casse assez élevé de celles-ci [1]. Et on se pose la question suivante : Est-ce que les tests de contrôle de qualité sont –ils réalisés dans les bonnes conditions? En observant les tests de contrôle de résistances mécaniques réalisés dans certains ateliers, on peut avouer qu’il y a vraiment des problèmes au niveau des dispositifs des tests de résistance à la flexion (dans la plupart des cas les tuiles sont mal appuyées et mal chargées entraînant l’absence de planéité). Quant aux tests de résistance aux chocs , la bille sphérique en acier de 200 g doit être lâchée à une hauteur de 20 cm sur la partie convexe supérieure de la tuile et non le contraire et enfin pour les tests de résistance à la traction du talon, La charge de 20kg et la distance de 50 mm entre l’axe de la charge et le dispositif qui retient la tuile ne sont pas respectées. C’est pourquoi eu égard à tout ce qui précède, nous avons mis au point un nouveau dispositif (regroupant les trois tests de contrôle ci-dessus mentionnés) qui va pallier aux différents problèmes observés et qui va respecter avec une certaine rigueur les exigences des documents normatifs [4]. Nous présentons le matériel et les méthodes utilisés pour réaliser le dit dispositif dans les pages suivantes. 2. Matériel et méthodes 2-1. Etude conceptuelle Une étude conceptuelle basée sur le calcul des structures par la méthode des éléments finis avec le logiciel Robot Millénium 17.0 et la troisième loi de NEWTON : « principe d’action et de la réaction » nous ont permis de modéliser et d’analyser la structure du nouveau dispositif de tests pour la flexion trois (3) points et la flexion quatre (4) points. Pour le dimensionnement de ce dispositif, nous avons utilisé les règles CM66 qui régissent les constructions métalliques. 2-1-1. Description de la structure et propriétés des profilés Figure 1 : Pré dimensionnement du dispositif des tests de résistance à la flexion 3 et 4 points. Afrique SCIENCE 08(3) (2012) 27 - 41 29 Renonet Karka BOZABE et al. • Nombre de nœuds: 4 • Nombre d’éléments (barres) : 3 • Eléments finis linéiques: 3 • Eléments finis surfaciques: 0 • Eléments finis volumiques: 0 • Nombre de degrés de liberté: 6 • Cas de charge: 8 I-SYM_1 UAP 80 Tableau 1 : Caractéristiques des sections des profilés et des matériaux. Nom de la section Elément AX (cm²) IX (cm4) IY (cm4) IZ (cm4) I-SYM_1 E(1) et E(2) 08,000 4,839 10,667 02,667 UUAP 80 E(3) 21,350 0,396 214,000 98,070 Matériau E (Mpa) G (Mpa) ν ν ν ν ρ Re (Mpa) ou Sigfy Acier E24 210 000 80800 0,30 77,00 235 Figure 2 : Dispositif de test de résistance à la traction du talon. On fixe sur la table un morceau de bois dans laquelle on a réalisé une entaille de 10 cm de profondeur (voir schéma ci-dessous) pour maintenir la tuile sur la table et on applique les charges normatives au talon de la tuile à 5 cm du bord de la table [7]. Nous réalisons cet essai sur les tuiles de petit format 500 x 250 x 8 mm3. Figure 3 : Dispositif de test de résistance aux chocs. 30 Afrique SCIENCE 08(3) (2012) 27 - 41 Renonet Karka BOZABE et al. Un système de lâche bille coulissant sur une tige verticale graduée est fixé sur un support encastré sur la table. Nous veillons à ce que les prescriptions du document normatif soient respectées [4]. Cet essai étant destructif, nous le réalisons sur les tuiles de petit format 500 x 250 x 8 mm3. Figure 4 : Image globale des dispositifs des tests de résistances mécaniques. Ces 3 différents dispositifs (résistances à la flexion, aux chocs et à la traction du talon) sont réunis en un seul sur une table qui peut supporter les tuiles de 2m de long et 1,6 m de large. 2-2. Modélisation et analyse du dispositif des tests de résistance a la flexion 2-2-1. Modélisation de la structure On lance le logiciel Robot Millenium Version 17.0. Une boîte de dialogue « assistant » s’ouvre et nous permet de choisir parmi la liste suivante, le type de structure que nous voulons étudier : Portique plan, portique spatial, treillis plan, treillis spatial, grillage, plaque, coque, etc. Dans notre cas, il s’agit d’un portique plan (XZ) constitué de : - Un levier en acier: Longueur = 1,5m, Section rectangulaire (I-SYM_1)= 0,02m x 0,04m ; - Un pied en acier : Hauteur = 0,26 m, Section UUAP 80 ; - Le levier est articulé sur le pied (nœud 3) et le pied est à son tour encastré sur un support fixe (nœud 4). Une fenêtre « Vue » constituée d’une grille et des règles graduées horizontales et verticales apparaît à l’écran. - On définit alors les lignes de construction 1, 2, 3 suivant l’axe → et A, B suivant l’axe → pour positionner les différents éléments de notre dispositif, les appuis et les charges. On définit les appuis : articulation (bbl = Appui bloqué suivant x, bloqué suivant z, Libre autour de y) au nœud N°3 entre le levier et le pied ; un encastrement (bbb) au nœud N° 4 entre le pied et le support et enfin un appui simple (lbl) au nœud N°2 milieu du levier. - On déclare et définit les charges à appliquer au nœud N°1 du levier: des charges (Cas 1 = 0Kg, Cas 2 = 5Kg, Cas 3= 10Kg, Cas 4 = 15Kg, Cas 5 = 20 Kg, Cas uploads/Ingenierie_Lourd/ 112240-article-text-311307-1-10-20150129.pdf