ISO 15630-3:2002
(Main)Steel for the reinforcement and prestressing of concrete — Test methods — Part 3: Prestressing steel
Steel for the reinforcement and prestressing of concrete — Test methods — Part 3: Prestressing steel
ISO 15630-3 specifies test methods applicable to prestressing steels (bar, wire or strand) used in the reinforcement and prestressing of concrete.
Aciers pour l'armature et la précontrainte du béton — Méthodes d'essai — Partie 3: Armatures de précontrainte
La présente partie de l'ISO 15630 spécifie les méthodes d'essai applicables aux armatures de précontrainte (barres, fils ou torons) utilisées pour l'armature et la précontrainte du béton.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15630-3
First edition
2002-04-15
Steel for the reinforcement and
prestressing of concrete — Test
methods —
Part 3:
Prestressing steel
Aciers pour l'armature et la précontrainte du béton — Méthodes d'essai —
Partie 3: Armatures de précontrainte
Reference number
ISO 15630-3:2002(E)
©
ISO 2002
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ISO 15630-3:2002(E)
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Printed in Switzerland
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ISO 15630-3:2002(E)
Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope .1
2 Normative references.1
3 Symbols.2
4 General provisions concerning test pieces.3
5 Tensile test .4
6 Bend test .5
7 Reverse bend test.6
8 Isothermal stress relaxation test .6
9 Axial load fatigue test.9
10 Stress corrosion test in a solution of thiocyanate.11
11 Deflected tensile test.13
12 Chemical analysis.17
13 Measurement of the geometrical characteristics.17
14 Determination of the relative rib area (f ) .20
R
15 Determination of deviation from nominal mass per metre.21
16 Test report .21
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ISO 15630-3:2002(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted
by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 15630 may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15630-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 17, Steel, Subcommittee SC 16, Steels for the
reinforcement and prestressing of concrete.
This part of ISO 15630, together with parts 1 and 2, cancels and replaces ISO 10065:1990, ISO 10287:1992 and
ISO 10606:1995.
ISO 15630 consists of the following parts, under the general title Steel for the reinforcement and prestressing of
concrete — Test methods:
Part 1: Reinforcing bars, wire rod and wire
Part 2: Welded fabric
Part 3: Prestressing steel
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ISO 15630-3:2002(E)
Introduction
The aim of ISO 15630 is to provide all relevant test methods for reinforcing and prestressing steels in one standard.
In that context, the existing International Standards for testing these products have been revised and updated.
Some further test methods have been added.
Reference is made to International Standards on testing of metals in general as they are applicable.
Complementary provisions have been given if needed.
Test methods which do not form the subject of an existing International Standard on metal testing are fully
described in ISO 15630.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15630-3:2002(E)
Steel for the reinforcement and prestressing of concrete — Test
methods —
Part 3:
Prestressing steel
1 Scope
This part of ISO 15630 specifies test methods applicable to prestressing steels (bar, wire or strand).
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this part of ISO 15630. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these publications
do not apply. However, parties to agreements based on this part of ISO 15630 are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain
registers of currently valid International Standards.
ISO 4287:1997, Geometrical Product Specification (GPS) — Surface texture: Profile method — Terms, definitions
and surface texture parameters
ISO 4965:1979, Axial load fatigue testing machines — Dynamic force calibration — Strain gauge technique
ISO 6508-1:1999, Metallic materials — Rockwell hardness test — Part 1: Test method (scales A, B, C, D, E, F, G,
H, K, N, T)
ISO 6892:1998, Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature
ISO 7438:1985, Metallic materials — Bend test
ISO 7500-1:1999, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1:
Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system
ISO 7801:1984, Metallic materials — Wire — Reverse bend test
ISO 9513:1999, Metallic materials — Calibration of extensometers used in uniaxial testing
ISO/TR 9769:1991, Steel and iron — Review of available methods of analysis
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ISO 15630-3:2002(E)
3 Symbols
See Table 1.
Table 1 — Symbols
Symbol Unit Description Reference
a
mm Rib height at the mid-point 13.3, 14.2
m
a mm Maximum height of rib or depth of indentation 13.3
max
a
mm Average height of a portion i of a rib subdivided in p parts of length ∆l 14.2
s, i
a
mm Rib height at the quarter-point 13.3, 14.2
1/4
a mm Rib height at the three-quarters point 13.3, 14.2
3/4
A
% Percentage total elongation at maximum force 5
gt
c mm Rib or indentation spacing 13.3
C Groove width at nominal diameter of the mandrel, d , used for the deflected tensile
mm 11.3.4
a
test
d mm Nominal diameter of the bar, wire or strand 9.2, 9.4.6,
10.3.4
d
mm Nominal diameter of the mandrel used for the deflected tensile test 11.3.4
a
d mm Diameter with 2 gauge cylinders in the groove of the mandrel used for the deflected 11.3.4
b
tensile test
d mm Diameter of the gauge cylinder used for the deflected tensile test 11.3.4
e
d
mm Inner diameter of the groove of the mandrel used for the deflected tensile test 11.3.4
i
D % Average coefficient of reduction of the maximum force in the deflected tensile test 11.2, 11.4
D mm Inner diameter of the cell in the stress corrosion test 10.3.4
c
D % Individual percentage of reduction of the maximum force in the deflected tensile test 11.4
i
e
mm Average gap between two adjacent rib or indentation rows 13.3.1.4,
13.3.2.4
2
E Modulus of elasticity 5.3
N/mm
f
Hz Frequency of load cycles in the axial load fatigue test 9.1, 9.4.2
f 1 Relative rib area Clause 14
R
F
N Individual breaking force in the deflected tensile test 11.4
a, i
F N Maximum force 5.3
m
F N Mean value of the maximum force 8.2, 10.2, 11.2
m, m
F N 0,1 % proof force 5.3
p0,1
F N 0,2 % proof force 5.3
p0,2
F N Force range in the axial load fatigue test 9.1, 9.3, 9.4.2
r
F N Residual force in the test piece at time t in the relaxation test 8.1
rt
∆F N Force loss in the test piece at time t in the relaxation test 8.1
rt
2
F Area of longitudinal section of a rib 14.2
mm
R
F N Upper force in the axial load fatigue test 9.1, 9.3, 9.4.2
up
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Table 1 (continued)
Symbol Unit Description Reference
F N Initial force in the isothermal stress relaxation test and the stress corrosion test 8.1, 8.3, 8.4,
0
10.4.2
G
mm Depth of the groove of the mandrel used for the deflected tensile test 11.3.4
h mm Bow height in the plane of the bow 13.3.4
b
L
mm Length of the test piece in the stress corrosion test 10.2
t
L mm Gauge length (without force on the test piece) in the isothermal stress relaxation test 8.1, 8.3, 8.4
0
Length of the test piece in contact with the solution in the stress corrosion test 10.2, 10.3.4,
10.4.5
Elongation of the gauge length, L , under force, F , in the isothermal stress relaxation
∆L mm 8.1, 8.3, 8.4
0 0
0
test
L mm Length of the passive side in the deflected tensile test 11.3.2
1
L mm Length of the active side in the deflected tensile test 11.3.2
2
P mm Lay length of a strand 13.3.3
R mm Radius at the base of the mandrel used for the deflected tensile test 11.3.4
Ra µm Surface roughness of the mandrel used for the deflected tensile test 11.3.4
2
S
Nominal cross-sectional area of the test piece 5.3.2
mm
n
t h Maximum agreed time for the stress corrosion test 10.4.5
a
t h Individual lifetime to fracture in the stress corrosion test 10.4.5
f, i
t
h Median lifetime to fracture in the stress corrosion test 10.4.6
f, m
t s Starting time in the isothermal stress relaxation test and in the stress corrosion test 8.4.2, 10.4
0
3
V Volume of test solution to fill the test cell in the stress corrosion test 10.4.3
mm
0
α ° Angle of deviation in the deflected tensile test 11.3.2
° Rib or indentation angle to the bar or wire axis 13.3
β
% Relaxation 8.4.8
ρ
Σe mm Part of the circumference without indentation or rib 13.3.1.4,
i
13.3.2.4, 14.2
2
NOTE 1 N/mm = 1 MPa.
4 General provisions concerning test pieces
Unless otherwise agreed, the pieces shall be taken from the finished product normally before packaging.
Special care should be taken when sampling is made from the packaged product (e.g. coil or bundle), in order to
avoid plastic deformation which could change the properties of the samples used to provide the test pieces.
NOTE Specific complementary provisions concerning the test pieces may be indicated in the relevant clauses, when
applicable.
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5 Tensile test
5.1 Test piece
The general provisions given in clause 4 apply.
5.2 Test equipment
The test equipment shall be verified and calibrated in accordance with ISO 7500-1 and shall be at least of class 1.
When an extensometer is used, it shall be of class 1 (see ISO 9513) for the determination of F or F ; for the
p0,1 p0,2
determination of A , a class 2 extensometer (see ISO 9513) may be used.
gt
Suitable grips shall be used to avoid breaks in or very near the grips.
5.3 Test procedure
5.3.1 General
The tensile test shall be carried out in accordance with ISO 6892:1998.
An extensometer shall be used for the determination of the modulus of elasticity (E), 0,1 % and 0,2 % proof force
(F and F ) and percentage total elongation at maximum force (A ). The extensometer gauge length shall be
p0,1 p0,2 gt
as given in the relevant product standard.
NOTE 1 Accurate values of A can only be obtained with an extensometer. If it is not possible to leave the extensometer on
gt
the test piece to fracture, the elongation may be measured as follows:
continue loading until the extensometer records an elongation just greater than the elongation corresponding to F , at
p0,2
which the extensometer is removed and the distance between the testing machine cross-heads noted. The loading is
continued until fracture occurs. The final distance between the cross-heads is noted;
the difference between the cross-heads measurements is calculated as a percentage of the original distance between the
cross-heads and this value is added to the percentage obtained by extensometer.
For wire and bars, it is also permissible to determine A by drawing equidistant marks on the free length of the test piece (see
gt
annex H of ISO 6892:1998). The distance between the marks should be 20 mm, 10 mm or 5 mm, depending on the wire or bar
diameter.
NOTE 2 It is preferable to preload the test piece, e.g. to about 0,1 of the expected maximum force before placing the
extensometer.
If A is not completely determined with an extensometer, this shall be indicated in the test report.
gt
Tensile properties, F , F , F , are recorded in force units.
p0,1 p0,2 m
When the rupture occurs within a distance of 3 mm from the grips, the test shall, in principle, be considered as
invalid and it shall be permissible to carry out a retest. However, it shall be permitted to take into account the test
results if all values are greater than or equal to the relevant specified values.
5.3.2 Determination of the modulus of elasticity
The modulus of elasticity (E) shall be determined from the slope of the linear portion of the force-extension diagram
in the range between 0,2 F and 0,7 F divided by the nominal cross-sectional area of the test piece (S ).
m m n
The slope may be calculated either by a linear regression of the measured data stored in a data storage facility or
by a best fit visual technique over the above defined portion of the registered curve.
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NOTE In some special cases, e.g. hot-rolled and stretched bars, the above mentioned method cannot be applied; a secant
modulus between 0,05 F and 0,7 F may then be determined.
m m
In addition to the provisions given in 5.3.1, it shall be ensured that the stress rate shall not be changed within the
force range over which the modulus of elasticity is determined.
6 Bend test
6.1 Test piece
The general provisions given in clause 4 apply.
6.2 Test equipment
6.2.1 A bending device, the principle of which is shown in Figure 1, shall be used.
NOTE Figure 1 shows a configuration where the mandrel and support rotate and the carrier is locked. It is also possible
that the carrier rotates and the support or mandrel is locked.
Key
1 Mandrel
2 Support
3 Carrier
Figure 1 — Principle of a bending device
6.2.2 The bend test may also be carried out by using a device with supports and a mandrel (see 4.1 of
ISO 7438:1985).
6.3 Test procedure
The bend test shall be carried out at a temperature between 10 °C and 35 °C. The test piece shall be bent over
a mandrel.
NOTE The bending rate should be about 60°/s.
The angle of bend and the diameter of the mandrel shall be in accordance with the relevant product standard.
6.4 Interpretation of test results
The interpretation of the bend test shall be carried out according to the requirements of the relevant product
standard.
When these requirements are not specified, the absence of cracks visible to a person with normal or corrected
vision is considered as evidence that the test piece withstood the bend test.
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7 Reverse bend test
7.1 Test piece
In addition to the general provisions given in clause 4, the test piece shall comply with clause 5 of ISO 7801:1984.
7.2 Test equipment
The test equipment shall comply with clause 4 of ISO 7801:1984.
7.3 Test procedure
The reverse bend test shall be carried out according to ISO 7801:1984.
8 Isothermal stress relaxation test
8.1 Principle of test
The isothermal stress relaxation test consists of measuring, at a given temperature (generally fixed at 20 °C unless
otherwise agreed) the variations of force of a test piece maintained at constant length (L + ∆L ), from an initial
0 0
force (F ) (see Figure 2).
0
The loss in force is expressed as a percentage of the initial force for a given period of time.
Figure 2 — Principle of the isothermal stress relaxation test
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8.2 Test piece
The general provisions given in clause 4 apply.
The test piece for the relaxation test shall be maintained in a straight condition. The free length of the test piece
between the grips shall not be subjected to any mechanical deformation or treatment of any kind.
Two test pieces adjacent to the test pieces for the stress relaxation test shall be taken for the determination of the
mean value of maximum force (F ), when the initial force, F , is expressed as a percentage of F , e.g. 70 %
m, m 0 m, m
F .
m, m
8.3 Test equipment
8.3.1 Frame
Any deformation of the frame shall be within such limits that it does not influence the results of the test.
8.3.2 Force-measuring device
The force shall be measured either by a coaxial load cell or another appropriate device (e.g. lever loading system).
The load cell shall be calibrated in accordance with ISO 7500-1:1999 and have an accuracy of ± 1 % for forces up
to 1 000 kN and ± 2 % for forces greater than 1 000 kN.
Any other appropriate device shall provide the same accuracy as the one specified for the load cell.
−4
The resolution of the output of the force-measuring device shall be 5 × 10 F or better.
0
8.3.3 Length measuring device (extensometer)
The gauge length (L ) shall be not less than 200 mm and particularly for strands, should preferably be of the order
0
of 1 000 mm or of an integer number of the strand lay length when the actual length (L + ∆L ) is measured on the
0 0
same wire of the strand. The extensometer shall have an accuracy of at least ± 1 % and shall have an output or
−6
calibration of scale capable of a resolution of 5 × 10 L
.
0
8.3.4 Anchoring device
The anchoring device shall be constructed in such a way that slipping during the test is either not possible or is
corrected and rotation is prevented.
8.3.5 Loading device
The loading device shall allow smooth increase of loading the test piece without shock. It shall be constructed in
such a way that the length (L + ∆L ) can be maintained within the limits fixed in 8.4.5, throughout the test, by
0 0
reduction of force.
8.4 Test procedure
8.4.1 Provisions concerning the test piece
The test piece shall stay at least 24 h in the testing laboratory prior to the test.
The test piece shall be securely gripped in the anchorages of the test device in order to avoid any slip during
loading and during the test.
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ISO 15630-3:2002(E)
8.4.2 Application of force
Application of force shall at all times be carried out smoothly and without shock.
The loading up to 20 % of the initial force, F , may be carried out as desired. Loading of the test piece from 20 %
0
up to 80 % of F shall be applied continuously or in three or more uniform steps or with a uniform rate of loading
0
and shall be completed within 6 min. Application of the force between 80 % and 100 % of F shall be continuous
0
and shall be completed within 2 min, after achievement of 80 % of F .
0
On attainment of the initial force, F , the force shall be kept constant for a period of 2 min. Immediately on
0
completion of this 2 min period, time, t , is established and recorded. Any subsequent adjustment of force shall
0
only be made in order to ensure that L + ∆L is kept constant.
0 0
The application of force is illustrated schematically in Figure 3.
Figure 3 — Application of force in the relaxation test
8.4.3 Initial force
The initial force shall be as specified in the appropriate product standard. The measured value of the initial force
shall be within the tolerances of the specified value given in Table 2.
Table 2 — Tolerance of F
0
Value of F Tolerance of F
0 0
F u 1 000 kN ± 1 %
0
F > 1 000 kN
± 2 %
0
8.4.4 Force during the test
At any time the force shall not be permitted to exceed the initial force by more than the tolerances given in Table 2.
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8.4.5 Maintenance of strain
The strain imposed by the initial force, F , at time, t , shall be measured with a suitable mechanical, electrical or
0 0
optical extensometer having the precision defined in 8.3.3 at the selected initial gauge length, L . The variation of
0
−6 −5
∆L /L shall not exceed 5 × 10 during the measurement and 5 × 10 between two consecutive measurements.
0 0
8.4.6 Temperature
The temperature of the testing laboratory shall be such that the temperature of the test piece shall be maintained
within 20 °C ± 2 °C.
8.4.7 Frequency of force recording
The loss of force shall be continuously recorded or measured at least approximately at the standard time intervals
given in Table 3 after starting the test and then at least once per week.
Table 3 — Standard times of force recording
Minutes 1 2 4 8 15 30 60
Hours 2 4 6 24 48 96 120
8.4.8 Duration of the test
The duration of the test shall be W 120 h.
NOTE 1 Common duration of a test is 120 h or 1 000 h.
NOTE 2 The value of stress relaxation at 1 000 h (or more) may be extrapolated from tests terminating at not less than
120 h, where adequate evidence is provided that the extrapolated 1 000 h (or more) value is equivalent to the actual 1 000 h (or
more) value. In this case, the extrapolation method should be described in the test report.
A current method of extrapolation is based on the formula:
log ρ=+Atlog B
where ρ is the relaxation generally expressed in % and t is the time expressed in hours.
9 Axial load fatigue test
9.1 Principle of test
The axial load fatigue test consists of submitting the test piece to an axial tensile force, which varies cyclically
according to a sinusoidal wave-form of constant frequency, f, in the elastic range (see Figure 4). The test is carried
out until failure of the test piece or until reaching, without failure, the number of load cycles specified in the relevant
product standard.
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ISO 15630-3:2002(E)
Figure 4 — Load cycle diagram
9.2 Test piece
The general provisions given in clause 4 apply.
The free length shall be in accordance with Table 4.
Table 4 — Free length of the test piece
Wire and bar 140 mm or 14d, whichever is the greater
Strand 500 mm or twice the lay length, whichever is the greater
The free length of the test piece between the grips shall not be subjected to treatment of any kind.
9.3 Test equipment
The fatigue testing machine shall be calibrated in accordance with ISO 4965. The accuracy shall be at least ± 1 %.
The testing machine shall be capable of maintaining the upper force (F ) to within ± 2 % of the specified value and
up
the force range (F ) to within ± 4 % of the specified value.
r
9.4 Test procedure
9.4.1 Provisions concerning the test piece
The test piece shall be gripped in the test equipment in such a way that force is transmitted axially and free of any
bending moment along the test piece. For strands, it is essential that all constituent wires be equally gripped and
the force equally distributed amongst them.
9.4.2 Stability of force and frequency
The test shall be carried out under conditions of stable upper force (F ), force range (F ) and frequency ( f ). There
up r
shall be no interruptions in the cyclic loading throughout the test. However, it is permissible to continue a test which
is accidentally interrupted. Any interruption shall be reported.
9.4.3 Counting of load cycles
The number of load cycles shall be counted inclusively from the first full load range cycle.
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ISO 15630-3:2002(E)
9.4.4 Frequency
The frequency of load cycles shall be stable during the test and shall be maintained during a test series. It shall not
exceed:
a) 120 Hz for wire and bar;
b) 20 Hz for strand.
9.4.5 Temperature
The temperature of the test piece shall not exceed 40 °C throughout the test. The temperature of the testing
laboratory shall be between 10 °C and 35 °C, unless otherwise specified. For tests carried out under controlled
conditions, the temperature of the testing laboratory shall be (23 ± 5) °C.
9.4.6 Termination of the test
The test shall be terminated upon failure of the test piece or fracture of one or more wires in the case of a strand or
on completion of the specified number of cycles without failure.
9.4.7 Validity of the test
If failure occurs in the grips or within a distance of 2d of the grips or initiates at an exceptional feature of the test
piece, the test may be considered as invalid.
10 Stress corrosion test in a solution of thiocyanate
10.1 Principle of test
The test determines the time to fracture of a test piece maintained at a constant tensile force and immersed in a
solution of thiocyanate (see 10.3.5), at a given constant temperature.
10.2 Sample and test piece
The general provisions given in clause 4 apply to the sample which should provide not less than 6 test pieces for
the stress corrosion test and 2 test pieces for the determination of F by a uniaxial tensile test when the initial
m, m
force (F ) is expressed as a percentage of F , e.g. 80 % F .
0 m, m m, m
The length of a test piece, L , shall be sufficient to ensure that any bending from the anchorage is minimized and
t
should be preferably twice the length, L .
0
10.3 Test equipment
10.3.1 Frame
A stiff frame shall be used. Loading shall be applied by a lever apparatus or by a hydraulic or mechanical device
acting on a closed frame in either horizontal or vertical orientation.
10.3.2 Force measuring device
A force measuring device with an accuracy of at least ± 2 % shall be used and calibrated in accordance with
ISO 7500-1.
© ISO 2002 – All rights reserved 11
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ISO 15630-3:2002(E)
10.3.3 Time measuring device
The time shall be measured with a resolution of at least 0,01 hour. The time measuring device shall be equipped
with an automatic control to stop and retain or record the time a
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15630-3
Première édition
2002-04-15
Aciers pour l'armature et la précontrainte
du béton — Méthodes d'essai —
Partie 3:
Armatures de précontrainte
Steel for the reinforcement and prestressing of concrete — Test
methods —
Part 3: Prestressing steel
Numéro de référence
ISO 15630-3:2002(F)
©
ISO 2002
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ISO 15630-3:2002(F)
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Imprimé en Suisse
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ISO 15630-3:2002(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Symboles.2
4 Dispositions générales concernant les éprouvettes .4
5 Essai de traction .4
6 Essai de pliage.5
7 Essai de pliage alterné.6
8 Essai de relaxation isotherme.6
9 Essai de fatigue par force axiale.10
10 Essai de corrosion sous contrainte dans une solution de thiocyanate .12
11 Essai de traction déviée.14
12 Analyse chimique .18
13 Mesures des caractéristiques géométriques .18
14 Détermination de la surface relative des verrous (f ).20
R
15 Détermination de l’écart par rapport à la masse linéique nominale .22
16 Rapport d’essai.22
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ISO 15630-3:2002(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 3.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l’ISO 15630 peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 15630-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 17, Acier, sous-comité
SC 16, Aciers pour le renforcement et la précontrainte du béton.
La présente partie de l'ISO 15630, ainsi que les parties 1 et 2, annule et remplace l'ISO 10065:1990,
l'ISO 10287:1992 et l'ISO 10606:1995.
L'ISO 15630 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Aciers pour l'armature et la
précontrainte du béton — Méthodes d'essai:
Partie 1: Barres, fils machine et fils pour béton armé
Partie 2: Treillis soudés
Partie 3: Armatures de précontrainte
iv © ISO 2002 – Tous droits réservés
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ISO 15630-3:2002(F)
Introduction
Le but de l'ISO 15630 est de rassembler toutes les méthodes d’essai applicables aux armatures pour béton armé
et aux armatures de précontrainte dans une seule norme. Dans cette perspective, les Normes internationales
existantes relatives aux essais de ces produits ont été révisées et mises à jour. Certaines autres méthodes d’essai
ont été ajoutées.
Il est fait référence aux Normes internationales relatives aux essais de matériaux métalliques, en général,
lorsqu’elles sont applicables. Des dispositions complémentaires ont été données si nécessaire.
Les méthodes d’essai qui ne font pas l’objet d’une Norme internationale existante pour les essais des matériaux
métalliques sont complètement décrites dans l'ISO 15630.
© ISO 2002 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 15630-3:2002(F)
Aciers pour l'armature et la précontrainte du béton — Méthodes
d'essai —
Partie 3:
Armatures de précontrainte
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 15630 spécifie les méthodes d’essai applicables aux armatures de précontrainte
(barres, fils ou torons).
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l’ISO 15630. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente partie de l’ISO 15630 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour une référence non datée, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 4287:1997, Spécifications géométriques des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil — Termes,
définitions et paramètres d'état de surface
ISO 4965:1979, Machines d’essai de fatigue par charge axiale — Étalonnage dynamique — Technique des jauges
de déformation
ISO 6508-1:1999, Matériaux métalliques — Essai de dureté Rockwell — Partie 1: Méthode d’essai (échelles A, B,
C, D, E, F, G, H, K, N, T)
ISO 6892:1998, Matériaux métalliques — Essai de traction à température ambiante
ISO 7438:1985, Matériaux métalliques — Essai de pliage
ISO 7500-1:1999, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux — Partie 1:
Machines d’essai de traction/compression — Vérification et étalonnage du système de mesure de charge
ISO 7801:1984, Matériaux métalliques — Fils — Essai de pliage alterné
ISO 9513:1999, Matériaux métalliques — Étalonnage des extensomètres utilisés lors d'essais uniaxiaux
ISO/TR 9769:1991, Aciers et fontes — Vue d’ensemble des méthodes d’analyse disponibles
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ISO 15630-3:2002(F)
3 Symboles
Voir le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles
Symbole Unité Description Référence(s)
a
mm Hauteur des verrous en leur milieu 13.3, 14.2
m
a mm Hauteur maximale des verrous ou profondeur maximale des empreintes 13.3
max
a
mm Hauteur moyenne d'une portion i d'un verrou subdivisé en p segments 14.2
s, i
de longueur ∆l
a mm Hauteur des verrous au quart de leur longueur 13.3, 14.2
1/4
a mm Hauteur des verrous aux trois quarts de leur longueur 13.3, 14.2
3/4
A % Allongement total pour cent sous force maximale 5
gt
c mm Espacement des verrous ou des empreintes 13.3
C mm Largeur de la gorge au diamètre nominal, d , du mandrin utilisé pour l’essai de 11.3.4
a
traction déviée
d mm 9.2, 9.4.6,
Diamètre nominal de la barre, du fil ou du toron
10.3.4
d mm Diamètre nominal du mandrin utilisé pour l'essai de traction déviée 11.3.4
a
d mm Diamètre avec deux calibres cylindriques dans la gorge du mandrin utilisé pour 11.3.4
b
l'essai de traction déviée
d
mm Diamètre du calibre cylindrique utilisé pour l'essai de traction déviée 11.3.4
e
d mm Diamètre intérieur de la gorge du mandrin utilisé pour l'essai de traction déviée 11.3.4
i
D % Coefficient moyen de réduction de la force maximale pour l’essai de traction déviée 11.2, 11.4
D mm Diamètre intérieur de la cellule d’essai pour l’essai de corrosion sous contrainte 10.3.4
c
D
% Valeur individuelle du pourcentage de réduction de la force maximale pour l’essai 11.4
i
de traction déviée
e mm L'espace moyen entre deux rangées contiguës de verrous ou d'empreintes 13.3.1.4,
13.3.2.4
2
E Module d’élasticité 5.3
N/mm
f Hz Fréquence des cycles de force pour l’essai de fatigue par force axiale 9.1, 9.4.2
f
1 Surface relative des verrous Article 14
R
F N Force de rupture individuelle pour l'essai de traction déviée 11.4
a, i
F N Force maximale 5.3
m
F
N Valeur moyenne de la force maximale 8.2, 10.2, 11.2
m, m
F N Force à la limite conventionnelle d’élasticité à 0,1 % 5.3
p0,1
F N Force à la limite conventionnelle d’élasticité à 0,2 % 5.3
p0,2
F N Étendue de variation de force pour l’essai de fatigue par force axiale 9.1, 9.3, 9.4.2
r
F N Force résiduelle dans l'éprouvette au temps t pour l'essai de relaxation 8.1
rt
∆F N Perte de force dans l'éprouvette au temps t pour l'essai de relaxation 8.1
rt
2
F Surface d'une section longitudinale d'un verrou 14.2
mm
R
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ISO 15630-3:2002(F)
Tableau 1 (suite)
Symbole Unité Description Référence(s)
F N Force supérieure pour l’essai de fatigue par charge axiale 9.1, 9.3, 9.4.2
up
F
N Force initiale pour l’essai de relaxation isotherme et l’essai de corrosion sous 8.1, 8.3, 8.4,
0
contrainte 10.4.2
G mm Profondeur de la gorge du mandrin utilisé pour l’essai de traction déviée 11.3.4
h
mm Flèche dans le plan de la courbure 13.3.4
b
L mm Longueur de l’éprouvette pour l’essai de corrosion sous contrainte 10.2
t
L mm Longueur de base (sans force sur l’éprouvette) pour l’essai de relaxation isotherme 8.1, 8.3, 8.4
0
Longueur de l’éprouvette en contact avec la solution pour l’essai de corrosion sous 10.2, 10.3.4,
contrainte 10.4.5
mm Allongement de la longueur de base, L , à la force, F , pour l’essai de relaxation 8.1, 8.3, 8.4
∆L
0 0
0
isotherme
L
mm Longueur du côté passif pour l’essai de traction déviée 11.3.2
1
L mm Longueur du côté actif pour l’essai de traction déviée 11.3.2
2
P mm Pas de toronnage 13.3.3
R mm Rayon à la base du mandrin utilisé pour l’essai de traction déviée 11.3.4
Ra µm Rugosité de surface du mandrin utilisé pour l’essai de traction déviée 11.3.4
2
S
mm Section nominale de l'éprouvette 5.3.2
n
t h Temps limite convenu pour l’essai de corrosion sous contrainte 10.4.5
a
t h Valeur individuelle de la durée de vie jusqu’à rupture pour l’essai de corrosion sous 10.4.5
f, i
contrainte
t
h Valeur médiane de la durée de vie jusqu’à rupture pour l’essai de corrosion sous 10.4.6
f, m
contrainte
t s Temps au commencement de l’essai de relaxation isotherme et de l’essai de 8.4.2, 10.4
0
corrosion sous contrainte
3
V Volume de la solution d’essai pour remplir la cellule d’essai pour l’essai de corrosion 10.4.3
mm
0
sous contrainte
α ° Angle de déviation pour l’essai de traction déviée 11.3.2
β ° Angle des verrous ou empreintes par rapport à l’axe de la barre ou du fil 13.3
% Relaxation 8.4.8
ρ
Σe mm Partie de la circonférence sans empreinte ou verrou 13.3.1.4,
i
13.3.2.4, 14.2
2
NOTE 1 N/mm = 1 MPa.
© ISO 2002 – Tous droits réservés 3
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ISO 15630-3:2002(F)
4 Dispositions générales concernant les éprouvettes
Sauf accord contraire, les éprouvettes doivent être prélevées dans le produit fini, normalement avant
conditionnement.
Il convient d’être particulièrement soigneux lorsque le prélèvement est réalisé dans un produit conditionné (par
exemple couronne ou fardeau), de façon à éviter une déformation plastique qui pourrait modifier les
caractéristiques des échantillons destinés à fournir les éprouvettes.
NOTE Des dispositions complémentaires particulières concernant les éprouvettes peuvent être indiquées dans les articles
correspondants, lorsque cela est applicable.
5 Essai de traction
5.1 Éprouvette
Les dispositions générales de l’article 4 s’appliquent.
5.2 Matériel d’essai
La machine d’essai doit être vérifiée et étalonnée conformément à l’ISO 7500-1 et doit être au moins de classe 1.
Lorsqu'un extensomètre est utilisé, il doit être de classe 1 (voir ISO 9513) pour la détermination de E, de F ou
p0,1
de F ; pour la détermination de A , un extensomètre de classe 2 (voir ISO 9513) peut être utilisé.
p0,2 gt
Des mors adaptés doivent être utilisés pour éviter les ruptures dans les mors ou à proximité de ceux-ci.
5.3 Mode opératoire d’essai
5.3.1 Généralités
L’essai de traction doit être réalisé conformément à l’ISO 6892:1998.
Un extensomètre doit être utilisé pour la détermination du module d’élasticité (E), des forces à la limite
conventionnelle d’élasticité à 0,1 % et à 0,2 % (F et F ) et de l’allongement total pour cent sous force
p0,1 p0,2
maximale (A ). La longueur de base de l’extensomètre doit être telle qu’indiquée dans la norme de produit
gt
applicable.
NOTE 1 Des valeurs précises d’A ne peuvent être obtenues qu’au moyen d'un extensomètre. S’il n’est pas possible de
gt
laisser l’extensomètre sur l’éprouvette jusqu’à rupture, l’allongement peut être mesuré de la manière suivante:
poursuivre le chargement jusqu’à ce que l’extensomètre enregistre un allongement juste supérieur à l’allongement
correspondant à F , enlever alors l’extensomètre et noter la distance entre les têtes de la machine d’essai. Le
p0,2
chargement est poursuivi jusqu’à rupture. La distance ultime entre les têtes est notée;
la différence entre les mesures relatives aux têtes est calculée sous forme de pourcentage de la longueur initiale d’essai
entre les têtes et cette valeur est ajoutée au pourcentage obtenu par l’extensomètre.
Pour les fils et les barres, il est également permis de déterminer A en traçant des marques équidistantes sur la longueur libre
gt
de l’éprouvette (voir annexe H de l’ISO 6892:1998). Il convient que la distance entre les marques soit de 20 mm, de 10 mm ou
de 5 mm, en fonction du diamètre du fil ou de la barre.
NOTE 2 Il est préférable d’appliquer à l’éprouvette une précharge, par exemple environ égale à 10 % de la force maximale
escomptée, avant de mettre en place l’extensomètre.
Si A n’est pas complètement déterminé au moyen d’un extensomètre, cela doit être indiqué dans le rapport
gt
d’essai.
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ISO 15630-3:2002(F)
Les caractéristiques de traction, F , F , F , sont enregistrées en unités de force.
p0,1 p0,2 m
Lorsque la rupture survient à une distance inférieure ou égale à 3 mm des mors, l’essai doit, en principe, être
considéré comme non valide et il doit être permis de réaliser un contre-essai. Toutefois, il doit être autorisé de
prendre en considération les résultats de l’essai si toutes les valeurs sont supérieures ou égales aux valeurs
spécifiées correspondantes.
5.3.2 Détermination du module d’élasticité
Le module d’élasticité (E) doit être déterminé à partir de la pente de la partie linéaire du diagramme force-extension
dans l’intervalle entre 0,2 F et 0,7 F divisé par la section nominale de l’éprouvette (S ).
m m n
La pente peut être calculée soit par une régression linéaire des données mesurées, stockées dans une base de
données, soit par une technique visuelle d’ajustement sur la partie mentionnée ci-avant de la courbe enregistrée.
NOTE Dans certains cas particuliers, par exemple barres laminées et étirées, la méthode mentionnée ci-dessus ne peut
pas être appliquée; un module sécant entre 0,05 F et 0,7 F peut alors être déterminé.
m m
En complément des dispositions indiquées en 5.3.1, on doit s’assurer que le taux de mise en charge n’est pas
modifié dans l’intervalle de force où le module d’élasticité est déterminé.
6 Essai de pliage
6.1 Éprouvette
Les dispositions générales de l’article 4 s’appliquent.
6.2 Matériel d’essai
6.2.1 Un dispositif de pliage, dont le principe est illustré à la Figure 1, doit être utilisé.
NOTE La Figure 1 montre une configuration où le mandrin et l’appui peuvent tourner et où le bras d’entraînement est
bloqué. Il est également possible que le bras d’entraînement pivote et l’appui ou le mandrin soit bloqué.
Légende
1 Mandrin
2 Appui
3 Bras d’entraînement
Figure 1 — Principe d'un dispositif de pliage
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ISO 15630-3:2002(F)
6.2.2 L’essai de pliage peut également être réalisé au moyen d’un dispositif de pliage avec appuis et un mandrin
(voir 4.1 de l’ISO 7438:1985).
6.3 Mode opératoire d’essai
L’essai de pliage doit être réalisé à une température comprise entre 10 °C et 35 °C. L’éprouvette doit être pliée sur
un mandrin.
NOTE Il convient que la vitesse de pliage soit de l’ordre de 60°/s.
L’angle de pliage et le diamètre du mandrin doivent être conformes à la norme de produit applicable.
6.4 Interprétation des résultats d’essai
L’interprétation de l’essai de pliage doit être réalisée conformément aux prescriptions de la norme de produit
applicable.
Lorsque ces prescriptions ne sont pas spécifiées, l’absence de fissures visibles pour une personne dotée d’une
vision normale ou corrigée est considérée comme la preuve que l’éprouvette a satisfait à l’essai de pliage.
7 Essai de pliage alterné
7.1 Éprouvette
En complément des dispositions générales de l’article 4, l’éprouvette doit être conforme à l’article 5 de
l’ISO 7801:1984.
7.2 Matériel d’essai
Le matériel d’essai doit être conforme à l’article 4 de l’ISO 7801:1984.
7.3 Mode opératoire d’essai
L’essai de pliage alterné doit être réalisé conformément à l’ISO 7801:1984.
8 Essai de relaxation isotherme
8.1 Principe de l’essai
L’essai de relaxation isotherme consiste à mesurer, à une température donnée, généralement fixée à 20 °C, sauf
accord contraire, les variations de la force sur une éprouvette maintenue à longueur constante (L + ∆L ), à partir
0 0
d’une force initiale (F ) (voir Figure 2).
0
La perte de force est exprimée sous forme d’un pourcentage de la force initiale pour une période de temps donnée.
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Figure 2 — Principe de l’essai de relaxation isotherme
8.2 Éprouvette
Les dispositions générales de l’article 4 s’appliquent.
L’éprouvette pour l’essai de relaxation doit être maintenue en ligne droite. La longueur libre de l’éprouvette entre
les mors ne doit être soumise à aucune déformation mécanique ni à aucun traitement d’une quelconque nature.
Deux éprouvettes adjacentes aux éprouvettes destinées à l’essai de relaxation doivent être prélevées pour la
détermination de la valeur moyenne de la force maximale (F ), lorsque la force initiale, F , est exprimée sous
m, m 0
forme d’un pourcentage de F , par exemple 70 % F .
m, m m, m
8.3 Matériel d’essai
8.3.1 Bâti
Toute déformation du bâti doit se situer à l’intérieur de limites telles qu’elles n’influencent pas les résultats de
l’essai.
8.3.2 Dispositif de mesure de la force
La force doit être mesurée soit au moyen d’une cellule de mesure de force coaxiale, soit par un autre dispositif
approprié (par exemple système de chargement à levier).
La cellule de mesure de force doit être étalonnée conformément à l’ISO 7500-1:1999 et présenter une exactitude
de ± 1 % pour les forces jusqu’à 1 000 kN et de ± 2 % pour des forces supérieures à 1 000 kN.
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ISO 15630-3:2002(F)
Tout autre dispositif approprié doit présenter la même exactitude que celle spécifiée pour la cellule de mesure de
force.
−4
La résolution de la sortie du dispositif de mesure de force doit être de 5 × 10 F ou meilleure.
0
8.3.3 Dispositif de mesure de longueur (extensomètre)
La longueur de base (L ) ne doit pas être inférieure à 200 mm et en particulier, pour les torons, il convient qu’elle
0
soit, de préférence, de l’ordre de 1 000 mm ou d’un nombre entier de fois le pas de toronnage lorsque la longueur
effective (L + ∆L ) est mesurée sur le même fil du toron. L’extensomètre doit présenter une exactitude de ± 1 %
0 0
−6
ou meilleure et doit être doté d’une sortie capable d’une résolution de 5 × 10 L .
0
8.3.4 Dispositif d’ancrage
Le dispositif d’ancrage doit être construit de telle manière qu’un glissement pendant l’essai ne soit pas possible et
que la rotation soit empêchée.
8.3.5 Dispositif de chargement
Le dispositif de chargement doit permettre une augmentation régulière de la force appliquée à l’éprouvette sans à-
coups. Il doit être construit de telle manière que la longueur (L + ∆L ) puisse être maintenue dans les limites fixées
0 0
en 8.4.5 pendant l’essai par réduction de la force.
8.4 Mode opératoire d’essai
8.4.1 Dispositions concernant l’éprouvette
L’éprouvette doit séjourner au moins 24 h dans le laboratoire d’essais avant l’essai.
L’éprouvette doit être amarrée de manière sûre dans les ancrages du dispositif d’essai de façon à éviter tout
glissement pendant le chargement et durant l’essai.
8.4.2 Application de la force
L’application de la force doit être réalisée, à tout moment, de manière régulière et sans à-coups.
Le chargement jusqu’à 20 % de la force initiale, F , peut être réalisé indifféremment. Le chargement de
0
l’éprouvette de 20 % jusqu’à 80 % de F doit être appliquée de manière continue ou en trois paliers uniformes ou
0
plus, ou avec une vitesse de mise en charge uniforme et doit être terminée en 6 min. L’application de la force entre
80 % et 100 % de F doit être continue et doit être terminée en 2 min, après avoir atteint 80 % de F .
0 0
Lorsque la force initiale, F , est atteinte, la force doit être maintenue constante pendant une période de 2 min.
0
Immédiatement après la fin de cette période de 2 min, le temps, t , est établi et enregistré. Tout ajustement
0
ultérieur de la force doit être réalisé seulement pour assurer le maintien de L + ∆L à une valeur constante.
0 0
L’application de la force est illustrée de manière schématique par la Figure 3.
8 © ISO 2002 – Tous droits réservés
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ISO 15630-3:2002(F)
Figure 3 — Application de la force pour l’essai de relaxation
8.4.3 Force initiale
La force initiale doit être telle que spécifiée dans la norme de produit appropriée. La valeur mesurée de la force
initiale doit se situer à l’intérieur des tolérances sur la valeur spécifiée données dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Tolérance sur F
0
Valeur de F Tolérance sur F
0 0
F u 1 000 kN
± 1 %
0
F > 1 000 kN
± 2 %
0
8.4.4 Force pendant l’essai
La force ne doit pas dépasser, à aucun moment, la force initiale de plus des tolérances indiquées dans le
Tableau 2.
8.4.5 Maintien de la déformation
La déformation imposée par la force initiale, F , au temps, t , doit être mesurée au moyen d’un extensomètre
0 0
adéquat, mécanique, électrique ou optique, ayant une exactitude définie en 8.3.3 pour la longueur de base initiale,
−6 −5
L , choisie. La variation de ∆L /L ne doit pas dépasser 5 × 10 au moment de la mesure et 5 × 10 entre deux
0 0 0
mesures consécutives.
8.4.6 Température
La température du laboratoire d’essai doit être telle que la température de l’éprouvette est maintenue à
20 °C ± 2 °C.
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ISO 15630-3:2002(F)
8.4.7 Fréquence d’enregistrement de la force
La perte de force doit être enregistrée de manière continue ou être mesurée au moins approximativement aux
échéances courantes indiquées dans le Tableau 3 après le démarrage de l’essai et ensuite au moins une fois par
semaine.
Tableau 3 — Échéances courantes pour l’enregistrement de la force
Minutes 1 2 4 8 15 30 60
Heures 2 4 6 24 48 96 120
8.4.8 Durée de l’essai
La durée de l’essai doit être supérieure ou égale à 120 h.
NOTE 1 La durée courante d’un essai est de 120 h ou de 1 000 h.
NOTE 2 La valeur de la relaxation à 1 000 h (ou plus) peut être extrapolée à partir d’essais d’une durée au moins égale à
120 h pour lesquels une preuve adéquate est apportée que la valeur extrapolée à 1 000 h (ou plus) est équivalente à la valeur
effective à 1 000 h (ou plus). Dans ce cas, il convient de décrire la méthode d’extrapolation dans le rapport d’essai.
Une méthode courante d’extrapolation est fondée sur la formule:
log ρ =Atlog +B
où ρ est la relaxation généralement exprimée en % et t le temps exprimé en heures.
9 Essai de fatigue par force axiale
9.1 Principe de l’essai
L’essai de fatigue par force axiale consiste à soumettre l’éprouvette à une force de traction axiale qui varie de
manière cyclique selon une onde de forme sinusoïdale de fréquence constante, f, dans le domaine élastique (voir
Figure 4). L’essai est poursuivi jusqu'à défaillance de l’éprouvette ou jusqu'à obtention sans défaillance du nombre
de cycles de force spécifié dans la norme de produit applicable.
Figure 4 — Diagramme du cycle de force
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9.2 Éprouvette
Les dispositions générales de l’article 4 s’appliquent.
La longueur libre doit être conforme au Tableau 4.
Tableau 4 — Longueur libre de l’éprouvette
Fil et barre 140 mm ou 14d, celui qui est le plus grand
Toron 500 mm ou deux fois le pas de toronnage, celui qui est le plus grand
La longueur libre de l’éprouvette entre les mors ne doit être soumise à aucun traitement.
9.3 Matériel d’essai
La machine d’essai de fatigue doit être étalonnée conformément à l’ISO 4965. L’exactitude doit être de ± 1 % ou
meilleure. La machine d’essai doit être capable de maintenir la force supérieure (F ) à ± 2 % de la valeur spécifiée
up
et l’étendue de variation de la force (F ) à ± 4 % de la valeur spécifiée.
r
9.4 Mode opératoire d’essai
9.4.1 Dispositions concernant l’éprouvette
L’éprouvette doit être amarrée dans la machine d’essai de façon que la force soit transmise dans l’axe et sans
générer de moment dans l’éprouvette. Pour les torons, il est essentiel que tous les fils constitutifs soient enserrés
de manière uniforme par les mors et que la force soit distribuée de manière égale en
...
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