Centre d’essais structuraux

University of Toronto, Toronto, Ontario
Domaines d'expertise

Le centre fait partie des meilleurs centres du genre en Amérique du Nord. Nous disposons de plusieurs bancs d’essai uniques (banc d’essai de coque, générateur d’explosions et table à secousses) et d’une grande variété de bancs d’essai standards, d’actionneurs et d’équipement d’acquisition de données. Grâce à ses deux planchers d’essai et au mur d’essai correspondant, ce laboratoire est en mesure de soumettre à l’essai sous sollicitation statique ou dynamique nombre d’éléments structuraux de petite ou de grande taille. Grâce à la présence d’une grappe de calcul multi-cœurs dans le même immeuble, le centre peut effectuer des essais hybrides de bâtiments entiers et des modélisations avancées.

Que fait l'installation

Essais à grande échelle de structures sous sollicitations statiques ou hautement dynamiques.

Services de recherche

Essais de matériaux (essais de traction sur coupons témoins, essais de compression, essais de résilience Charpy, essais de matériaux comme le béton, la pierre et le bois), essais d’éléments structuraux (colonnes, poutres, raccords, sous sollicitation statique et dynamique) et essais d’ensembles structuraux (ponts, bâtis et fermes, sous divers types de sollicitation).

Secteurs d'application
  • Construction (y compris les édifices, le génie civil et les métiers spécialisés)
  • Défense et industrie de la sécurité
  • Transport
  • Services publics

Nom du laboratoire spécialisé

Nom de l’équipement

Résumé de la fonction

Centre d’essais structuraux

Banc d’essai de coque

Le banc d’essai de coque sert à l’étude du comportement de très grandes structures en béton armé soumises à des forces en plan et hors plan. Il s’agit de la seule installation de ce genre à pouvoir tester des éléments coques à grande échelle selon les huit composantes de force possibles.

Cet équipement comporte 60 vérins hydrauliques : 40 vérins en plan d’une capacité de 1 000 kN, et 20 vérins hors plan d’une capacité de 500 kN. Il prend en charge des échantillons d’une superficie maximale de 1,5 m² et d’une épaisseur maximale de 0,4 m. Le banc d’essai, qui peut servir à exercer des forces de flexion, de cisaillement et de torsion sur des éléments en béton armé ordinaire et à haute résistance, a été utilisé pour tester des composants employés dans des centrales nucléaires et des plateformes en haute mer. Le banc d’essai de coque peut appliquer des niveaux de vitesse de déformation représentatifs de ce que la majeure partie d’une structure subit pendant un épisode de sollicitation extrême.

 

Banc d’essai de cisaillement de panneaux

Le banc d’essai de cisaillement de panneaux peut exercer des contraintes en plan arbitraires sur des panneaux minces en béton armé (ou précontraint) afin de déterminer des modèles constitutifs réalistes utilisables ultérieurement par des programmes non linéaires par éléments finis. Ce banc d’essai comporte 38 vérins hydrauliques de 10 000 psi et un appareillage de commande autonome.

 

Générateur d’explosions

Le « générateur d’explosions », aussi appelé « impacteur » est un actionneur servohydraulique capable d’appliquer des forces impulsives sur des éléments structuraux. Une masse de 243 kg est propulsée à une vitesse pouvant atteindre 25 m/s. Un « programmeur » (coussin en polymère) est fixé à la masse pour varier l’impulsion. Le système est en mesure de produire des impulsions d’une durée de 0,5 à 5 m/s, ce qui permet d’imiter les pressions explosives.

 

Table à secousses à six degrés de liberté

La table à secousses à six degrés de liberté est équipée de trois actionneurs de 9 kN dans le plan horizontal et de trois actionneurs de 13 kN dans le plan vertical. L’équipement permet d’étudier l’effet des vibrations multiaxiales sur la réaction dynamique des structures. De plus, l’équipement peut aussi servir d’appareillage de charge statique multiaxiale.

 

Actionneur statique et dynamique de 2 000 kN

L’actionneur statique et dynamique de 2 000 kN peut exercer des forces réalistes à basse et haute vitesse dans le cadre d’expériences à grande échelle. La course maximale de l’actionneur est de 500 mm et sa vitesse maximale, de 1 000 mm/s. Son angle d’oscillation de +90° à -30° et son angle d’inclinaison de ±8° permettent d’aménager une grande variété de configurations d’essai.

 

Actionneurs statiques et dynamiques de 1 000 kN

Les deux actionneurs de 1 000 kN peuvent développer une vitesse maximale de 1 200 mm/s à puissance maximale selon une excitation triangulaire impulsive sur la longueur maximale de la course de l’actionneur (750 mm). Les actionneurs peuvent développer une vitesse maximale de 1 000 mm/s selon une onde sinusoïdale unique à ±300 mm et à une vitesse maximale de 700 mm/s, dans une gamme de fréquences de 0,5 à 10 Hz, sous charge sinusoïdale soutenue.

 

Petits actionneurs portatifs MTS

Il est possible d’utiliser deux actionneurs portatifs de 350 kN et deux actionneurs portatifs de 250 kN dans l’un ou l’autre des deux laboratoires dans le cadre de nombreuses applications spécialisées. Ils sont généralement utilisés avec le bâti de charge « Meccano » ou sur le mur et le plancher d’essai du laboratoire d’essais structuraux de l’édifice Sanford Fleming. Il est aussi possible de démonter l’actionneur de 1 000 kN du banc d’essai de colonne et de l’utiliser de cette manière.

 

Banc d’essai universel Baldwin

Ce banc d’essai universel à grande échelle peut exercer des forces de traction et de compression pouvant atteindre 5 400 kN, sur des échantillons dont la taille peut atteindre 6,5 mètres de haut et 18,3 mètres de long. Il peut aussi servir à effectuer divers essais sur des matériaux et des ensembles, comme des câbles, des colonnes, des poutres et des fermes.

 

Banc d’essai mobile MTS

Ce banc d’essai universel à grande échelle peut exercer des forces de traction et de compression pouvant atteindre 2 650 kN, sur des échantillons dont la taille peut atteindre 3 mètres de haut. Il est possible de le déplacer à l’aide de coussins gonflables et il peut être boulonné en tout point du plancher d’essai. Utilisé avec le mur d’essai et divers actionneurs portatifs, il permet d’effectuer des essais sur des sous-ensembles structuraux tridimensionnels de grande taille.

 

Banc d’essai universel de 1 000 kN MTS

Ce banc d’essai universel peut exercer des charges de traction et de compression pouvant atteindre 1 000 kN, sur des échantillons dont la taille peut atteindre 1,8 mètre de haut. On le déplace à l’aide d’un pont roulant de 10 tonnes.

 

Banc d’essai  à bâti rigide MTS

Ce banc d’essai à bâti haute rigidité est en mesure d’exercer une force de compression de 4 500 kN. Il peut servir à effectuer des essais sur du béton haute résistance ou des échantillons de roche lorsqu’il est nécessaire d’utiliser un appareil à haute rigidité capable de mesurer le comportement postpic.

 

Banc d’essai de colonne

Ce banc d’essai spécialement construit comporte un vérin hydraulique de 4 500 kN capable d’exercer des forces axiales et un actionneur à servocommande de 1 000 kN pour l’application de forces transversales. Il peut servir à effectuer des essais sur des échantillons d’une longueur maximale de 4 mètres alors que les dimensions transversales sont limitées par l’espace disponible dans le laboratoire et par la résistance des matériaux des échantillons. Ce banc d’essai subit actuellement d’importants travaux de modernisation qui porteront sa capacité de charge axiale à 9 000 kN.

 

Banc d’essai Charpy (encoche en V)

Le banc d’essai (impactomètre) à pendule peut être facilement transformé de la configuration Charpy à la configuration Izod. L’appareil, qui sert à déterminer la valeur de résilience Charpy de métaux, est conforme aux exigences des normes ASTM E23, BS EN ISO 148-3 et BS EN ISO 148-2.

 

Planchers/mur d’essai

Le Centre d’essais structuraux comporte deux planchers d’essai, un d’entre eux étant associé au mur de réaction (dans le laboratoire d’essais structuraux de l’édifice Sanford Fleming). Ces éléments, combinés à divers équipements d’essai mobiles – bâtis de réaction mobiles, poutres, colonnes et vérins et actionneurs hydrauliques –, permettent de mettre en place des systèmes capables d’exercer des forces sur des structures bidimensionnelles et tridimensionnelles de grande taille d’une infinie diversité de configurations. Exemples : fermes en acier grandeur nature pouvant atteindre 12 mètres de longueur, charpentes en béton armé de deux étages, dalles en béton précontraint, éléments de raccordement en acier de sections structurales creuses (SSC) et poteaux de transmission.

 

Banc d’essai « Meccano » grande échelle

Le système Meccano se compose d’un ensemble de bâtis de réaction, de poutres, de colonnes et d’entretoises, etc., pouvant être assemblées dans une quasi-infinité de configurations et utilisées avec les autres équipements d’essai afin d’exercer des forces sur presque tout composant ou sous-ensemble structural.

 

  • École Polytechnique de Montréal
  • Université McGill
  • The University of British Columbia
  • University of Waterloo
  • Université de Patras (Grèce)
  • Technion – Institut israélien de technologie
  • ministère des Transports de l’Ontario
  • Hydro One
  • Commission canadienne de sûreté nucléaire
  • Candu Energy Inc.
  • Institut canadien de la construction en acier
  • American Institute of Steel Construction
  • Institut coréen du béton
  • Read Jones Christoffersen Ltd.
  • Hatch Ltd.
  • Bull Moose Tube Company
  • Atlas Tube Canada ULC
  • NCK Engineering Ltd.
  • Tower Solutions Inc.
  • Explora Security Ltd.
  • Explora Foundation
  • Cast Connex Corporation
  • Kinetica

Titre

URL

Le professeur Evan Bentz parle des installations d’essais structuraux

https://www.youtube.com/watch?v=SZKD1LHsZ4g

CAST CONNEX Scorpion Yielding Connectors, on Discovery Channel's Daily Planet

http://www.castconnex.com/#/products/scorpion-yielding-connectors/media/4