Utilisation de la méthode DIC pour déterminer le module d'élasticité du béton
La situation et le challenge
Utiliser la mesure sans contact en remplacement de capteurs traditionnels
Une équipe constituée de chercheurs de l'université Newcastle de Singapour et de l'université nationale de Singapour a mis au point une méthode nouvelle et pratique d'évaluation des propriétés mécaniques des structures. Ce procédé pourrait s'appliquer à la surveillance de la santé structurelle des grands ouvrages, tels que les ponts et les viaducs de Singapour.
L'équipe a présenté les résultats de son étude visant à déterminer si la technologie DIC est une technique comparable aux méthodes conventionnelles de mesure avec contact pour évaluer la rigidité d'un matériau*. Un essai de compression axiale a été mis en place pour mesurer le déplacement d'un échantillon de béton sous l'effet d'une charge. Cette étude présente la possibilité d'utiliser la DIC pour obtenir avec précision le module d'élasticité statique du béton.
Méthodes de recherche
Un échantillon de béton cylindrique d'une hauteur de 300 mm et d'un diamètre de 100 mm a été soumis à une contrainte au moyen d'une machine d'essai universelle. Deux méthodes, l'une sans contact (DIC) et l'autre avec contact (LVDT), ont été utilisées pour mesurer le déplacement de la surface de l'objet.
Système DIC Imetrum
La méthode de mesure sans contact utilisée dans le dispositif expérimental était un système DMS d'Imetrum. composé d'une unité de traitement informatique connectée à une caméra monochrome et à un objectif de 25 mm. Le composant logiciel Video Gauge™ de la solution Imetrum a été utilisé pour enregistrer, traiter et analyser les mesures sans contact. La caméra a été positionnée à une distance de 1 m des cibles placées à la surface de l'échantillon (fig.1).
Résultats
L'échantillon a été préchargé à une contrainte de compression de 36 MPa maintenue pendant 50 secondes avant d'être libérée. La figure 2 montre les valeurs de déformation mesurées par les deux méthodes. Les résultats obtenus par DIC pour la mesure de déformation et la comparaison du module d'élasticité indiquent une corrélation comparable avec les résultats obtenus par capteur LVDT.
La figure 2 compare les mesures de déformation par DIC et LVDT (a) et les courbes contrainte/déformation obtenues par les deux méthodes (b).
Tableau 1 : Comparaison de la mesure de déformation par DIC et LVDT
Tableau 2 : Comparaison du module d'élasticité calculé à partir des mesures DIC et LVDT.
Conclusion
Cette étude montre que la méthode DIC peut être utilisée pour obtenir avec précision le module d'élasticité statique du béton. La méthode DIC présente également l'avantage, par rapport aux méthodes avec contact, comme les capteurs LVDT, de pouvoir mesurer directement la déformation à la surface de l'échantillon de béton.
* Loh TB, Wu Y, Goh SH, Kong KH, Goh KL and Chong JJ. Determination of Static Modulus of Elasticity of Concrete in Compression using Digital Image Correlation (DIC) Method. 2022
Polyvalent
Capable de mesurer le déplacement de tous les ouvrages d'art et de toutes les structures.
Pratique
Mise en place minimale avec mesure en temps réel et post-traitement des données.
Sans risque
Mesure à partir d'une position de sécurité grâce à une véritable capacité de non-contact.