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Il est connu de soumettre les barres d'acier appelées à constituer des armatures d'ouvrages en béton armé, à un ou plusieurs étirages ou allongements à froid pour améliorer leurs qualités. Un tel traitement d'amélioration à froid peut s'effec- tuer en mène temps qu'une autre déformation à froid connue, ou à sa suite, par exemple après un laminage ou une torsion à froid.
C'est ainsi qu'il est connu d'étirer d'abord les tiges, puis de les torsader.
Une théorie récente concernant le béton armé a mis en lumière qu'il était avantageux que la limite de proportionalité et la limite d'allongement de la matière d'armature soient aussi voisines que possible de la limite de résistance à la traction de celle-ci, à condition qu'une étendue suffisante subsiste avant
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que soit atteint le point le plus élevé de la courbe caractéris- tique du diagramme allongement/traction. On désigne souvent ces propriétés recherchées des matières d'armature du nom d'allongement d'équilibre et on désire que la partie descendante de la courbe caractéristique de l'acier ne commence pas avant une déformation .jale de 5% environ.....
Un simple allongement ou étirage ne permet généralement pas d'apporter en une seule opération les modifications voulues aux propriétés de la/barre et d'obtenir une courbe caractéristique ayant l'allure voulue, 'ce résultat n'étant généralement atteint
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que par la répétition du processus d'étirage..-0'est ainsi, qu'un procédé connu implique deux étires dont le second consiste en une déformation à froid de l'ordre de 1 à 2%.
La présente invention prend en considération le fait que
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ces procédés de déformation à froid sont très 6l:tfirilémeil-t'réa-' "" lisables en pratique. Ils 'consistaient. jusqu'à présent à sou- mettre une barre maintenue à ses deux extrémités à l'action d'une force axiale.
Les barres d'armature pour le béton sont générale- ment livrées en sections ayant une longueur de 14 m, de sorte que
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l'étirage de 1 à 2% que f on" cherche" 'à obteid..r' se . 'tradü:t'c"p"ar'll!Ï - allongement permanent de 14 à 28 cm.-En supposant que la barre à traiter ait un diamètre de 20 mm et que sa limite d'élasticité soit de 45 kg/mm2 pour un allongement de 0,2%, et qu'au-delà de ce point, sa courbe caractéristique s'élève encore un peu, c'est une force d'environ 15 t qu'il faut exercer'au cours de l'allon- gement permanent de 14 à 28 cm. Il va de soi que des machines- capables d'exercer de telles forces doivent être très robustes et que leur mécanisme d'actionnement qui, pendant le déplacement longitudinal des mandrins de serrage, doit exercer une traction uniforme, est compliqué.
Il en résulte des machines très chères et difficiles à manoeuvrer.
Il a également été suggéré par ailleurs de réaliser l'éti- rage à froid de barres en les divisant en parties relativement
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petites qu'on déforme; par application d'une force transversale à l'axe de la barre pour les redresser ensuite. Dans ce cas, la déformation consiste à cintrer la courte portion de la. barre com- prise entre des zones de serrage rapprochées que la barre doit traverser peu à peu au cours de la continuation de l'opération.
Il est évident que rallongement que l'on cherche à obtenir sera, dans ces conditions, maximum sur la face extérieure convexe de- la partie cintrée, alors qu'il sera relativement faible sur la face intérieure concave. Dans le procédé propose;. par suite de la friction, le degré d'allongement à proximité des deux zones de serrage voisines sera différent de la partie centrale entre ces points, et notamment du sommet, de la,courbure. Ce procédé connu. a en conséquence pour effet que'la,fibre de la barre pré- sente des allongements variables sur toute sa longueur, si bien que le résultat final n'étant aucunement satisfaisant, le procédé n'a pas été adopté en pratique.
La présente invention pour but de remédier aux inconvé- nients mentionnés et se propose de réaliser l'étirage de barres d'acier d'une manière plus simple et à l'aide de moyens beaucoup moins importants.
Le procédé objet de l'invention consiste à appliquer, à une barre d'acier maintenue par ses deux extrémités une force transversale à son axe, de façon que les: portions de la barre comprises entre les extrémités maintenues de cette dernière et les points d'application de la force (Du-en fait entre les points d'application de la force), soient soumises à un effort de trac- tion et se trouvent étirées.,
On peut, par exemple, exécuter ce procédé en amenant une portion de barre, maintenue par ses extrémités dans des mandrins de serrage, à occuper une position rectiligne en la soutenant sur toute sa longueur, ou par 'intervalles au moyen d'étais, puis
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en fixant les mandrins de serrage à l'écartement voulu avant d'en- lever le ou les étais;
on applique ensuite une charge unique au milieu de la barre, ou plusieurs charges individuelles ou égales distribuées le long de celle-ci. Les étais peuvent être constitués par des chevalets, la ou les charges appliquées sur la barré étant fournies par un dispositif approprié quelconque, à actionne- ment mécanique, pneumatique ou hydraulique, par exemple.
L'effet du procédé de l'invention résulte de ce.' qu'après l'enlèvement des étais, la barre prend la forme d'une "chaînette" sous l'action de la.pesanteur et continue à être déformée dans le même sens, par l'action d'une ou de plusieurs forces transversales.
De cette façon, il suffit d'appliquer des forces beaucoup, -moins intenses, pour obtenir une déformation permanente de.la barre, que lors d'une traction axiale. Le calcul démontre, et l'expérience confirme que, pour obtenir un étirage entre 0,5 et 1% par'exemple, le procédé de l'invention exige seulement la mise-en oeuvre de forces -transversales ne s'élevant qu'à 20 ou 30% des forces néces- saires pour obtenir ce résultat par traction axiale..
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple.non limitatif, fera'bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les. particularités qui ressortent tant du dessin que du texte :Usant, bien entendu,, partie de ladite invention.
La figure 1 est une représentation graphique de la tige déformée, on. les rapports angulaires ont été fortement exagérés pour la clarté du dessin.
La figure 2 est un diagramme qui fait ressortir.,. les rela- tions entre les divers facteurs du procédé en fonction de la charge.
La figure 3 est une courbe allongement/charge d'une tige d'acier au cours de l'exécution du procédé de l'invention.
En se référant à la figure 1, la barre (ou deux barres AC et AD) reliées entre elles par une articulation, occupent
D-A-C
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avant l'étirage la position correspondant à l'angle sso.
L'angle correspond à la flèche ± prise par la barre sous l'ac- tion de la pesanteur et s'élève à 10 environ. L'action de la for- ce p (en kg/cm2 de section de la barre)? appliquée au milieu A soumet la barre à une contrainte # (calculée pour une aire de 1 cm2 de la section) qu'on peut calculer en considérant le poly- gone funiculaire . Les deux moitiés de la barreou chacune d.es barres composantes,de longueur a reçoivent un allongement A a, le point A se déplaçant de la distance y vers le point B. La barre étirée occupe alors la position D-B-C? tandis que ses extrémit forment un angle ss avec l'horizontale.
Les données connues sont la position initiale de la barre qui forme l'angle ss et le degré d'allongement à réaliser pour des raisons techniques et qui est égal à # a. En consultant la a courbe effort/allongement de la barre d'acier, représentée sur la figure 3, on connaît en outre l'effort de traction # correspon- dant à #. Ceci permet de calculer les conditions en fin d'opé- ration, notamment cosss = cos sso et
1 + ruz2 sin z" #1- cos- [p = 2 # sin ss = 2 #. #1 - cos2 sso/(1 + #)2
Pour réaliser un degré d'allongement (.¯. au moyen d'une force de traction axiale, il faudrait mettre en oeuvré un effort #.
Selon l'invention, on obtient le même résultat au moyen d'une force transversale p. Les courbes du haut de la figure 2 repré- sentent d'une part le rapport 12 en fonction de l'allongement (pour mille) et d'autre part en fonction de l'angle ss pour trois positions initiales. A ces trois positions initiales corres- pondent respectivement des angles ss de 1/2o, 2 et 8 . Il ressort de l'examen des courbes que, pour obtenir un allongement de 0,5 à 1%, en partant des positions angulaires spécifiées il suffit, ainsi qu'il a été mentionné précédemment, d'exercer une force ne s'élevant qu'à 20 - 30% de celle devant être mise en jeu dans les procédés courants de traction axiale.
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A la partie inférieure de la figure 2,.on a représenté la relation entre la somme des distances c + y (en mètres) et le degré d'allongement # ou l'angle ss, pour des barres de 14 m de long. Il est apparent qu'il suffit de déplacer la barre de 1 à 3 m pour obtenir l'étirage voulu, condition qu'il n'y a aucune difficul- té à réaliser pratiqueront.
Le procédé de l'invention s'exécute, de préférence, après une déformation à froid, notamment à la suite d'une opération de torsadage; dans ce cas, il suffit d'immobiliser à leur écartèrent les mandrins de serrage de le torsadeuse et d'appliquer une charge p comme décrit. En comparaison des procédés connus, dans lesquels le déplacement des mandrins de serrage doit s'effectuer sous l'ac- tion d'une cha-rge axiale, le procédé de l'invention représente un progrès considérable.
Dans certains cas, il est avantageux d'exécuter le procédé en ceux ou plusieurs passes. On procède alors de la manière sui- vante : après une première application de force et extension, on soulage la barre d'une quantité déterminée, puis on l'étaie à nou- veau et on la redresse en déplaçant les mandrins de serrage (qui peuvent être immobilisés en plusieurs positions d'écartèrent rela- Lif ), en exerçant une légère traction. On bloque alors les mandrin@ ,t on réapplique la charge.
Dans cet agencement , plusieurs dispo- sitifs de blocage et d'immobilisation coopèrent avec des mandrins éplaçables sui@@nt l'axe de la barre, le déplacement de ces man- .,rins s'effectuant sans charge, soit-La sain, soit au moyen d'un écanisme de réglage approprié.
Lorsque l'étirage s'effectue en plusieurs phases, comme A1 vient d'être décrit, il est avantageux de prévoir un dispositif utomatique de rattrapage du @ entre la position de charge et le réglage d'écartenent d s mandrins de serrage.
De par sa nature, il importe peu si, lors de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, l'application des forces néces- saires à 1' allongement de la barre s'effectue suivant un plan ver-
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tical, la ou les forces pouvant' être appliquées à la barre suivant un-angle ou des plans quelconques, sans que le- résultat en souffre notablement'..-Quoique l'application des charges sur la barre dans, un plan vertical, telle qu'elle a été décrite dans l'exemple choi- si, présente l'avantage que l'action des forces déformantes a lieu dans la même direction que la flèche naturelle prise par la bar.re sous l'action de son propre poidsil peut parfois sembler avanta- geux, pour des raisons pratiques ou techniques, de faire agir les charges dans un autre plan, par exemple dans un plan horizontal,
en les appliquant soit à une barre librement suspendue entre deux mandrins, soit à une barre soutenue par un plateau.
Lors de la réalisation du dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé de l'invention, il peut être avantageux d'agencer pour les mandrins de serrage maintenant les extrémités de la barre/qu'en se déplaçant ou en pivotant, ils permettent néanmoins à la compo- sante provoquant l'étirage de s'exercer, même à proximité des man- drins,en ligne droite sur la section de la barre adjacente à ceux- ci. Avec un tel agencement, il est également possible de monter sur l'un des mandrins au moins un dispositif permettant d'indiquer la valeur de l'allongement en fonction du degré de basculement du mandarin.
Enfin, pour étendre davantage l'automatisation, le dis- positif influencé par le basculement du mandrin de serrage pourrait actionner une boîte de commutation qui, lorsqu'un degré d'allonge- ment déterminé serait atteint, arrêterait automatiquement l'appli- cation de la force perpendiculaire à l'axe de la barre. La même boîte pourrait également amorcer le retour du mandrin de serrage vers sa position de départ, celui-ci devant revenir en arrière d'une quantité correspondant à la déformation élastique subsistant dans la barre pour libérer cette dernière, avant de serrer, dans la position initiale, la barre suivante.
Le procédé de l'invention permet également d'étirer des barres de plus grande longueur, le point de séparation de deux bar- eu res mesurant chacune 14 m étant par exemple situé à l'endroit où a/ lieu l'application de la charge
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EXT.':?ÏI5.
On. relie âeu" barres rendes ayant chacune 1'". El de long et 2C mm de diamètre- en acier ayant un accule à- élasticité de 21.000 1 1 2 dont la figure re.:.'ents 1 '.GL'.i 'v.'ibi ''il:'"ïe'rl.' .tg C":1 , dont firure 3 reprisants courbe 8lor'"G a¯0l1g-::r1en4, au n()Y8n d'un i-¯W'::'.'C On serra las extrémités libres des barres dans des r:W.v.l¯.'.:.1J. montes 2. l):!:ltjJe:19:'1': ai1. tour- d';:'=. axe horizontal? pouvant être déplaces long:":D¯0i¯2.1e::81Tt 6-: immobilises 5 3t dont on fixe la position, relative. P:.:1 suiïs Ce leur poids, les tigss pré- sentent une floche CO:''111e li'-.iq'; 1. figure 1; en 1;;occu:.r1;9lJ.ce, le poing if passe par l'axe dc¯ -accord reliant les deux tiges, 5 tan- dis ue les points Ce": D passant par les axes de rJivoter::3rl des mandrins. La flèche. c est égale à 0,50 m, correspondant à un angle ç 2-'.
-al-)rs z-.u 'ho ur.3 oha -"l.,e f,c- .900 ---0 On appliqua alors au point k une charge Ce .:i I:g, 'ce qui augmente la floche au centre de :J-55 1'1 (-y) ? correspondant à un angle' de 8 19'.
Cette charge soumet la tige à un effort de 45 kg/mm- qui se traduit par un allongement cermanent # a de 14 cm, soit un étirage de 1%. Pour obtenir un allongement identique, par les pro- cèdes connus, il y aurait eu lieu S'appliquer une force axiale d'environ 14.000 kg. Le rapport est donc de 0,29,ce qui repré- sente une économie de force de 71%.
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It is known practice to subject the steel bars called upon to constitute reinforcements for reinforced concrete structures, to one or more cold drawings or elongations in order to improve their qualities. Such cold improvement treatment can be carried out simultaneously with another known cold deformation, or following it, for example after rolling or cold twisting.
This is how it is known to first stretch the rods and then twist them.
A recent theory concerning reinforced concrete has shown that it is advantageous if the limit of proportionality and the limit of elongation of the reinforcing material are as close as possible to the limit of tensile strength of the latter. , provided that a sufficient extent remains before
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that the highest point of the characteristic curve of the elongation / tension diagram is reached. These desirable properties of reinforcing materials are often referred to as equilibrium elongation and it is desired that the descending part of the characteristic curve of the steel does not begin before a jale deformation of about 5% .... .
A simple elongation or stretching generally does not make it possible to bring in a single operation the desired modifications to the properties of the / bar and to obtain a characteristic curve having the desired appearance, this result not generally being achieved.
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that by repeating the stretching process .- 0 Thus, a known process involves two stretches, the second of which consists of a cold deformation of the order of 1 to 2%.
The present invention takes into consideration that
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these cold deformation processes are very easy to read in practice. They 'consisted. hitherto in subjecting a bar held at its two ends to the action of an axial force.
Reinforcing bars for concrete are usually delivered in sections having a length of 14 m, so that
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the stretching of 1 to 2% that f one "seeks" 'to obtain. 'tradü: t'c "p" ar'll! Ï - permanent elongation from 14 to 28 cm.-Assuming that the bar to be treated has a diameter of 20 mm and that its elastic limit is 45 kg / mm2 for an elongation of 0.2%, and that beyond this point its characteristic curve rises still a little, it is a force of about 15 t that must be exerted during the permanent lengthening from 14 to 28 cm. It goes without saying that machines capable of exerting such forces must be very robust and their actuating mechanism, which during the longitudinal movement of the clamping chucks, must exert uniform traction, is complicated.
This results in machines that are very expensive and difficult to operate.
It has also been suggested, moreover, to carry out cold drawing of bars by dividing them into relatively
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small that we deform; by applying a force transverse to the axis of the bar to then straighten them. In this case, the deformation consists in bending the short portion of the. bar comprised between closely spaced clamping zones which the bar must pass through little by little during the continuation of the operation.
It is obvious that the lengthening that one seeks to obtain will be, under these conditions, maximum on the convex outer face of the curved part, while it will be relatively small on the concave inner face. In the proposed method ;. as a result of the friction, the degree of elongation near the two neighboring tightening zones will be different from the central part between these points, and in particular from the top, of the, curvature. This known process. As a result, the bar fiber exhibits varying elongations over its entire length, so that the end result is not at all satisfactory, the method has not been adopted in practice.
The object of the present invention is to remedy the drawbacks mentioned and proposes to carry out the drawing of steel bars in a simpler manner and with the aid of much smaller means.
The method that is the subject of the invention consists in applying to a steel bar held by its two ends a force transverse to its axis, so that the: portions of the bar between the maintained ends of the latter and the points of application of force (Du-in fact between the points of application of force), are subjected to a tensile force and are stretched.,
One can, for example, carry out this process by causing a portion of bar, held by its ends in clamping chucks, to occupy a rectilinear position by supporting it over its entire length, or at intervals by means of props, then
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by fixing the clamping chucks at the desired spacing before removing the prop (s);
a single load is then applied to the middle of the bar, or several individual or equal loads distributed along it. The props may be constituted by trestles, the load or loads applied to the bar being provided by any suitable device, mechanically, pneumatically or hydraulically actuated, for example.
The effect of the process of the invention results from this. that after removal of the props, the bar takes the form of a "chain" under the action of la.weigheur and continues to be deformed in the same direction, by the action of one or more transverse forces .
In this way, it suffices to apply much less intense forces to obtain a permanent deformation of the bar, than during axial traction. Calculation shows, and experience confirms that, in order to obtain a stretch between 0.5 and 1%, for example, the process of the invention requires only the implementation of transverse forces of only 20 or 30% of the forces necessary to obtain this result by axial traction.
The description which will follow with reference to the accompanying drawing, given by way of non-limiting example, will make it well understood how the invention can be carried out. peculiarities which emerge both from the drawing and from the text: Using, of course, part of the said invention.
Figure 1 is a graphical representation of the deformed rod, on. the angular ratios have been greatly exaggerated for the clarity of the drawing.
Figure 2 is a diagram which highlights.,. the relationships between the various process factors as a function of the load.
Figure 3 is an elongation / load curve of a steel rod during performance of the method of the invention.
Referring to Figure 1, the bar (or two bars AC and AD) connected to each other by an articulation, occupy
D-A-C
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before stretching the position corresponding to the angle sso.
The angle corresponds to the deflection ± taken by the bar under the action of gravity and amounts to approximately 10. The action of the force p (in kg / cm2 of cross-section of the bar)? applied to the medium A subjects the bar to a stress # (calculated for an area of 1 cm2 of the section) which can be calculated by considering the funicular polygon. The two halves of the bar or each of the component bars, of length a receive an elongation A a, point A moving from distance y to point B. The stretched bar then occupies position D-B-C? while its ends form an angle ss with the horizontal.
The known data are the initial position of the bar which forms the angle ss and the degree of elongation to be achieved for technical reasons and which is equal to # a. By consulting the stress / elongation curve of the steel bar, shown in FIG. 3, we also know the tensile stress # corresponding to #. This makes it possible to calculate the conditions at the end of the operation, in particular cosss = cos sso and
1 + ruz2 sin z "# 1- cos- [p = 2 # sin ss = 2 #. # 1 - cos2 sso / (1 + #) 2
To achieve a degree of elongation (.¯. By means of an axial tensile force, it would be necessary to apply a force #.
According to the invention, the same result is obtained by means of a transverse force p. The curves at the top of FIG. 2 represent on the one hand the ratio 12 as a function of the elongation (per thousand) and on the other hand as a function of the angle ss for three initial positions. These three initial positions correspond respectively to angles ss of 1 / 2o, 2 and 8. It emerges from an examination of the curves that, in order to obtain an elongation of 0.5 to 1%, starting from the specified angular positions, it suffices, as was previously mentioned, to exert a force only amounting to 'to 20 - 30% of that to be involved in current axial tensile processes.
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In the lower part of FIG. 2, the relationship between the sum of the distances c + y (in meters) and the degree of elongation # or the angle ss has been shown for bars 14 m long. It is apparent that it is sufficient to move the bar 1 to 3 m to obtain the desired stretch, provided that there is no difficulty in achieving the practice.
The method of the invention is preferably carried out after cold deformation, in particular following a twisting operation; in this case, it suffices to immobilize the chucks of the twister and apply a load p as described. In comparison with the known methods, in which the displacement of the clamping chucks must be effected under the action of an axial load, the method of the invention represents a considerable progress.
In some cases, it is advantageous to carry out the process in one or more passes. We then proceed as follows: after a first application of force and extension, the bar is relieved by a determined quantity, then it is propped up again and it is straightened by moving the clamping chucks (which can be immobilized in several positions apart rela- Lif), by exerting a slight traction. The mandrel @ is then blocked, and the load is reapplied.
In this arrangement, several locking and immobilizing devices cooperate with mandrels which can be moved along the axis of the bar, the displacement of these clamps being effected without load, ie sound, or by means of an appropriate adjustment mechanism.
When the drawing is carried out in several phases, as A1 has just been described, it is advantageous to provide an automatic device for taking up the @ between the load position and the adjustment of the gap d s clamping chucks.
By its nature, it does not matter whether, in carrying out the method of the invention, the application of the forces necessary for the elongation of the bar takes place in a vertical plane.
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tical, the force or forces being able to 'be applied to the bar according to any angle or planes, without the result suffering noticeably' ..- Although the application of loads on the bar in a vertical plane, such as that it has been described in the example chosen, has the advantage that the action of the deforming forces takes place in the same direction as the natural deflection taken by the bar under the action of its own weight. sometimes seem advantageous, for practical or technical reasons, to make the loads act in another plane, for example in a horizontal plane,
by applying them either to a bar freely suspended between two mandrels, or to a bar supported by a plate.
When producing the device for implementing the method of the invention, it may be advantageous to arrange for the clamping chucks holding the ends of the bar / that by moving or by pivoting, they nevertheless allow to the component causing the stretch to be exerted, even near the chucks, in a straight line on the section of the bar adjacent to them. With such an arrangement, it is also possible to mount on one of the mandrels at least one device making it possible to indicate the value of the elongation as a function of the degree of tilting of the mandarin.
Finally, to further extend the automation, the device influenced by the tilting of the chuck could actuate a switch box which, when a determined degree of elongation was reached, would automatically stop the application of. the force perpendicular to the axis of the bar. The same box could also initiate the return of the clamping mandrel to its starting position, the latter having to go back by an amount corresponding to the elastic deformation remaining in the bar to release the latter, before tightening, in the position initial, the next bar.
The method of the invention also makes it possible to stretch bars of greater length, the point of separation of two bars each measuring 14 m being for example located at the place where the application of the load takes place.
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EXT. ':? ÏI5.
We. connects to "rendered bars each having 1 '". El long and 2C mm in diameter- steel having a corner at- elasticity of 21,000 1 1 2 whose figure re.:.'ents 1 '.GL'.i' v.'ibi '' il: '"ïe 'rl.' .tg C ": 1, of which firure 3 repeating curves 8lor '" G ā0l1g - :: r1en4, at n () Y8n of an i-¯W' :: '.' C We tighten the free ends of the bars in r: Wvl¯. '.:. 1J. mounts 2. l):!: ltjJe: 19:' 1 ': ai1. turn-;:' =. horizontal axis? can be moved long: ": D¯0ī2.1e :: 81Tt 6-: immobilized 5 3t whose relative position is fixed. P:.: 1 suiïs This their weight, the tigss present a CO: '' 111th li '-. Iq'; 1. figure 1; in 1 ;; occu: .r1; 9lJ.ce, the fist if passes through the axis dc¯ -according connecting the two rods, 5 while the points Ce ": D passing through the axes of rJivoter :: 3rl the mandrels The deflection c is equal to 0.50 m, corresponding to an angle ç 2- '.
-al-) rs z-.u 'ho ur.3 oha - "l., ef, c- .900 --- 0 We then applied to point k a load Ce.: i I: g,' which increases the arrow in the center of: J-55 1'1 (-y)? corresponding to an angle 'of 8 19'.
This load subjects the rod to a force of 45 kg / mm - which results in a permanent elongation # a of 14 cm, or a stretch of 1%. In order to obtain an identical elongation, by known methods, an axial force of about 14,000 kg would have been applied. The ratio is therefore 0.29, which represents a force saving of 71%.