Essais mécaniques

Caractérisations de performances mécaniques

Venez tester et éprouver vos produits et systèmes afin d’évaluer leurs performances mécaniques et garantir la sécurité des biens et des personnes.

Sur sa plateforme d’essais de 2000 m² dédiée aux structures et leurs composants, et également au sein de ses laboratoires dédiés à d’autres produits de la construction ou équipements, le CSTB réalise des essais de caractérisation mécanique selon des protocoles normalisés ou sur-mesure, à toutes les échelles (du matériau jusqu’à des structures de très grandes dimensions).

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Les différents types d'essais

Les essais décrits ci-après peuvent être réalisés à des fins diverses : individuels à la demande, utiles à la constitution d’un dossier technique pour des prestations spécifiques (ATEx, Avis Technique, Certification, etc.), en réponse à des exigences réglementaires, dans le cadre de travaux de recherche et développement, etc.

Résistances mécaniques intrinsèques

Caractérisations mécaniques en traction, flexion, cisaillement, compression, fluage, torsion, etc. ou mixtes (couplant diverses sollicitations) ou essais sous poids propre ou sous charges (sous compression et/ou fluage) :

  • à l’état neuf
  • et éventuellement après vieillissement artificiel (exposition à la température et/ou humidité et/ou rayonnements, charges climatiques, etc.) et/ou sollicitations mécaniques pour évaluer les évolutions de ces caractéristiques (Consulter l'offre Essais durabilité )

Ces essais permettent de déterminer des résistances à la compression/traction/flexion/cisaillement, des résistances sous charge ponctuelle/concentrée ou répartie, des déformations, des allongements, des rayons de courbures, des flexibilités annulaires, des rigidités annulaires, des modules d’élasticité, des coefficients de Poisson, etc.

Types d’éléments concernés :

  • matériaux : béton, ciment, mortier, enduit, acier, plâtre, bois, terre cuite, terre crue, pierre naturelle, vitrage, plastique, matériau composite, etc.
  • produits et équipements : enduits, mortiers, éléments de maçonnerie, fibres, éléments de couverture, fenêtres, portes, profilés, chevilles, plaques, panneaux, isolants, membranes d’étanchéité, écrans de sous-toiture, revêtements de sol, calfeutrement, chapes, tubes et raccords de canalisations, appareils sanitaires, robinetterie sanitaire, robinetterie technique du bâtiment, robinetterie d’adduction (poteaux incendie, etc.), robinetterie anti-pollution (clapets, disconnecteurs), flexibles de raccordement et raccords, voiles, chemisages, réhabilitation réseaux, systèmes d’assainissement (cuves, réhausses, tubes spiralés, etc.), Structures Alvéolaires Ultra Légères (SAUL), caniveaux, vitrages, Plaques Profilées Fibres-Ciment (PPFC), etc.
  • parties d’ouvrage et éléments de structure: planchers, dalles, plafonds, voiles, murs et parois, poutres, poutrelles, poteaux, fondations, etc.

Principaux moyens d’essais : 

  • nombreuses machines d'essais de traction/flexion de capacité variable selon les éléments à tester. A noter tout particulièrement un ensemble de 5 machines d'essais jusqu’à 500 tonnes et de hauteur maximale 2,2 mètres
  • une dalle d'essais équipée d'un ensemble de plus d'une vingtaine de vérins hydrauliques de 5 à 450 tonnes, pilotés à l'aide d'une douzaine de lignes d'asservissement. Les mesures sont réalisées grâce à une instrumentation précise (jauges de déformation, capteurs de déplacement, force, pression et température), complétée par un système d'analyse par corrélation d'images numériques permettant la détermination de champs de déplacement et de déformation des éléments en 3 Dimensions
  • un système qualifié de « 4 colonnes » permettant l’application d’efforts sur des éléments verticaux jusqu’à une hauteur de 5 m et des efforts de 200 tonnes
  • trois fours électriques permettant des essais thermomécaniques jusqu'à 600 °C pour l'étude de matériaux à haute température (ex : béton, liaisons à base de résine)
  • un banc unique de mesures de la pression interne dans les bétons pour l'analyse des mécanismes physiques du béton exposé au feu
  • des  bancs de fluages et bancs de charges statiques et dynamiques
  • un bassin de PIT TEST (ouvrages enterrés)

Le CSTB dispose par ailleurs d'une grande expérience pour la caractérisation de Béton Fibré à Ultra Hautes Performances (BFUP) ainsi que de nouvelles formulations de béton bas carbone du marché ou en cours d’évaluation.

Essais dynamiques

Comportement sous sollicitations répétées


Caractérisation de l’endurance mécanique d’un élément à des actions répétées :

  • cycles de traction, compression, cisaillement, flexion
  • cycles de pression/dépression pour simuler l’effet du vent et/ou de la neige
  • cycles de surpression ou de dépression sur des équipements soumis à des écoulements d’air
  • cycles de mise sous pression et de circulation d'eau
  • cycles de manœuvres répétées pour simuler, par exemple, les ouvertures/fermetures de portes, fenêtres, robinets, Dispositifs d’Evacuation Naturelle de Fumée et de Chaleur (DENFC) ou les dilatations de bâtiments
  • cycles d’ouverture/fermeture de fissures avec charge constante sur ancrages mécaniques ou chimiques
  • cycles alternés sur murs de contreventement
  • cycles de chocs répétés
  • vibrations

Pendant et/ou à l’issue de ces sollicitations les niveaux de maintien des caractéristiques suivantes sont examinés :

  • déformation
  • mécanique (traction, compression, flexion, adhérence, choc, etc.)
  • étanchéité à l’air ou à l’eau
  • fonctionnalité
  • sécurité d’utilisation
  • etc.
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Résistance au contreventement

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Etude du comportement Post-pic et aux sollicitations cycliques du béton

Types d’éléments concernés : murs, cloisons, bardages rapportés, façades, couvertures, chevilles et goujons, robinetterie technique du bâtiment, robinetterie sanitaire, robinetterie anti-pollution (clapets, disconnecteurs), robinetterie d'adduction (poteaux incendie, etc.), éléments de réseau d’eau intérieur, réseaux aérauliques, réseaux de distribution d’air, registres, Dispositifs d’Évacuation Naturelle de Fumée et de Chaleur (DENFC), revêtements de sols, sous-couches, portes, fenêtres, fermetures, systèmes photovoltaïques, etc.

Principaux moyens d’essais : bâti d’essais de contreventement, presses et robots spécifiques, vérins hydrauliques associés à un suppresseur à eau.

Comportement au séisme

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Essai sismique sur système d'isolation thermique extérieur (ETICS)

Etude du comportement en situation sismique dans différentes configurations. Les essais peuvent faire l'objet d'analyses couplées avec des simulations numériques sur des logiciels de calcul non linéaire. Cela permet d’étudier :

  • les modes de rupture d'assemblages complexes sous les effets dynamiques cycliques contrôlés
  • les capacités résistantes des procédés de maintien d'éléments structuraux ou non-structuraux
  • la tenue d’ancrages mécaniques ou chimiques sous chargement dynamique cyclique en condition dégradée (béton fissuré de 0 mm à 0,8 mm)
  • la tenue de scellements post-installés sous chargement cyclique
  • les capacités de ductilité des liaisons entre éléments
  • les déplacements admissibles
  • les séquences de dégradations (plastifications, fissurations, etc.) sous chargement dynamique cyclique

Les résultats de ces expérimentations peuvent alors être injectés dans des modèles numériques spécialement adaptés à la représentativité du système concerné, afin d'établir des modes de dimensionnement prédictifs.

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Tenue d'ancrages mécaniques ou chimiques sous chargement dynamique cyclique en condition dégradée
(béton fissuré de 0 mm à 0,8 mm)

Types d’éléments concernés : supports verticaux, horizontaux ou inclinés tels que bardages rapportés, façades légères (VEC, VEA), cloisons, murs maçonnés, plafonds, planchers, systèmes photovoltaïques, ancrages mécaniques ou chimiques, scellements post-installés, etc.

 Principaux moyens d’essais : bancs d'essais permettant l’application de sollicitations dynamiques (capacité d'accélération jusqu'à 1,6 G) spécialement adaptés pour les sollicitations cycliques, avec contrôle des paramètres d'actions (fréquences, amplitudes, etc.), bancs d’essais de traction et cisaillement avec le contrôle de l’ouverture de fissure pour les essais de tenue des ancrages mécaniques ou chimiques au séisme catégorie 1 et/ou 2, banc d’essais permettant le pilotage de la fissure avec application de sollicitations cycliques sur l’ancrage (mécanique ou chimique) dans le cadre d’essais sismiques catégorie 2.

Résistance à l'accroche / arrachement

Mesure, par essais statiques ou dynamiques, du rôle d’attache de toutes sortes de liaisons :

  • ancrées dans différents supports (béton sain comme fissuré, maçonnerie, bois, etc.) de petites à fortes capacités (de quelques kilos à 450 tonnes)
  • traversant des produits (essais de déboutonnage)
  • servant de point d’ancrage pour la manutention d’éléments de construction  préfabriqués en usine (essai de levage)
  • servant de point d’ancrage d’échelles de couvreurs, harnais de sécurité, etc.

Types d’éléments concernés : chevilles plastiques, chevilles mécaniques (vis à béton, à expansion, à couple contrôlé, à frappe, etc.), chevilles chimiques, scellements chimiques post-installés, rails d'ancrage, inserts, crochets de sécurité, anneaux de manutention (murs, dalles de soutènement, dalles de répartition), échelles des regards de visite, etc.

Principaux moyens d’essais :

  • pour fixations structurelles : 8 vérins hydrauliques de 5 à 450 tonnes, pilotés par 8 lignes d’asservissement
  • autres : presses de capacités variables
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Arrachement lèvres d’accroche 
sur terre cuite

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Traction sut fixation dans béton fissuré

Résistance aux chocs

Résistance mécanique d’un élément à des sollicitations de chocs légers ou lourds :

  • choc de corps durs
  • choc de corps mou (ou mou et lourd)
  • choc à la bille
  • choc par masse tombante
  • choc à l’obus
  • choc Charpy
  • choc coupant/non coupant
  • choc-traction
  • choc perforant
  • choc externe par percuteur (méthode en escalier ou méthode du cadran)

Le terme de résistance à l’impact peut parfois également être utilisé.

Types d’éléments concernés : revêtements de sol, sous-couches, façades, garde-corps, couvertures, membranes d’étanchéité, fenêtres, portes, vitrages, profilés, isolants, appareils sanitaires (baignoires, parois de douches, receveurs de douche, plaques coextrudées ABS/acryliques), robinetterie sanitaire, robinetterie technique du bâtiment, robinetterie anti-pollution (clapets, disconnecteurs), robinetterie d'adduction (poteaux incendie, etc.), réseaux d’eau intérieurs du bâtiment (canalisations, tubes, raccords), éléments assainissement (regards, réhausses, etc.), cloisons, etc.

Principaux moyens d’essais :

  • banc d’essais pendulaire au sac de 50 kg
  • banc d’essais double pneus
  • mouton-pendule
  • tour de chute
  • Perfotest
  • banc spécifique

Résistance à la dureté

Détermination de la résistance d’un élément à une charge statique appliquée sur sa surface :

  • dureté à la bille
  • dureté crayon
  • dureté Shore et DIDC
  • poinçonnement
  • ripage

Types d’éléments concernés : revêtements de sol, sols industriels, profilés, films de plaxage, laques, membranes d’étanchéité, isolants, enduits, revêtements polyamides de robinetterie anti-pollution (clapets, disconnecteurs), etc.

Principaux moyens d’essais : duromètres

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Duromètre

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Poinçonnement dynamique

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Poinçonnement statique

Résistance à la pression

Détermination de la capacité d’un produit à résister à la mise sous pression d’eau ou d’air, tels que :

  • résistance aux coups de bélier
  • résistance à la pression (pression alternée, sous haute température, débit/pression, pression interne statique, hydrostatique, etc.)

Types d’éléments concernés : composants de réseaux d’eau intérieur du bâtiment (canalisations, tubes, tubages, raccords, flexibles de raccordement), robinets flotteurs, robinetterie sanitaire, robinetterie technique du bâtiment (détendeurs gaz, etc.), clapets anti-pollution, etc.

Principaux moyens d’essais :  bancs de pressions alternées, etc.

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Essai de résistance à la pression sur flexibles

Essais d'adhérence

Caractérisation de la qualité d’assemblage entre 2 éléments collés, plaxés, soudés, ancrés ou emboîtés entre eux. Pour ce faire, les éléments assemblés peuvent être soumis aux sollicitations suivantes :

  • traction
  • cisaillement
  • torsion
  • sectionnement
  • pelage
  • délaminage
  • quadrillage

Ces essais sont généralement réalisés : 

  • à l’état neuf
  • et éventuellement après vieillissement artificiel (exposition à la température et/ou humidité et/ou rayonnements, choc thermique, charges climatiques, etc.) pour évaluer l’évolution de l’adhérence

Types d’éléments concernés : revêtements de sol, sols industriels, sous-couches, Systèmes de Protection à l’eau sous carrelage (SPEC), nattes, enduits, mortiers, colles à carrelage, adhésifs, closoirs, bardages, vêtures, modénatures, chevilles plastiques, chevilles chimiques, rails d'ancrage, inserts, crochets de sécurité, anneaux de manutention (murs, dalles de soutènement, dalles de répartition), échelles des regards de visite, Systèmes d’Etanchéité Liquide (SEL), membranes d’étanchéité, films de plaxage, laques, profilés, robinetterie sanitaire (robinet, mitigeur, flexible, etc.), abattants de WC, robinetterie technique du bâtiment, robinetterie anti-pollution (clapets, disconnecteurs), robinetterie d'adduction (poteaux incendie, etc.), composants de réseaux d’eau intérieur du bâtiment (canalisations), vitrages, etc.

Principaux moyens d’essais : presses, banc pummel.

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Essais d'adhérence sur modénatures

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Pelage film de plaxage de profilé de fenêtre

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Adhérence par traction sur pierre collée sur nid d'abeille

Résistance à l’effraction

Détermination de la capacité des produits de la baie à résister à des tentatives d’entrée en force dans un local ou un espace protégé en utilisant la force physique ou des outils prédéterminés.

Pour ce faire, les éléments peuvent être soumis aux sollicitations suivantes : 

  • détermination de la résistance à la charge statique
  • détermination de la résistance à la charge dynamique
  • détermination à la résistance aux tentatives manuelles d’effraction

Types d’éléments concernés : blocs-portes pour piétons, fenêtres, façades rideaux, grilles et fermetures.

Principaux moyens d’essais : banc d’essais spécifique

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Résistance à la glissance / au glissement (tribologie)

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Essai au pendule SRT

Caractérisation de la résistance à la glissance des surfaces sur lesquelles des personnes marchent.

Les résultats s’expriment par classement « pieds nus (PN) » ou « pieds chaussés (PC) ».

Types d’éléments concernés : revêtements de sol, receveurs de douche, revêtements de piscine.

Principaux moyens d’essais : banc de plan incliné, pendule SRT.

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Essai sur banc incliné

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Essai sur banc incliné - Pieds nus

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Essai sur banc incliné - Pieds chaussés

Tenue mécanique au vent

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