CSA Group Calcul des ouvrages en béton

Préface Ce document constitue la sixième édition de la CSA A23.3, Calcul des ouvrages en béton. Il remplace les éditions précédentes publiées en 2004, 1994, 1984, 1977 (unités métriques), 1973 (unités anglo-saxonnes) et 1959. Les modifications apportées à la version anglaise, qui ont fait l’objet de la mise à jour nº 1, publiée en décembre 2015, ont été incorporées au texte. En plus, certaines petites erreurs trouvées dans la version anglaise de cette norme ont été corrigées dans cette publication. Cette norme a pour but être d’être utilisée lors du calcul des ouvrages en béton des bâtiments conjointement avec les normes CSA A23.1/A23.2, Béton : constituants et exécution des travaux/Méthodes d’essai et pratiques normalisées pour le béton, et CSA A23.4, Béton préfabriqué — Constituants et exécution des travaux. Cette édition comporte des modifications par rapport à l’édition précédente, notamment : a) L’article 3.1 contient de nouvelles définitions désignant la construction classique, les systèmes muraux modérément ductiles, divers types de constructions mises en place par relèvement et les ossatures qui résistent aux charges dues à la pesanteur. b) L’article 7.4.3.1 prescrit de nouvelles exigences concernant la distance libre entre les fils ou les torons de pré-tension aux extrémités des pièces. L’article 7.6.5 prescrit de nouvelles exigences relatives aux cadres supplémentaires des poteaux dans les assemblages poteau-dalle sur la hauteur de la dalle lorsque celle-ci est discontinue. Dans l’article 7.6.4, le diamètre minimal de l’armature hélicoïdale a été fixé à 10 mm et la limite d’un sixième du diamètre du noyau pour l’espace libre entre deux tours successifs dans une armature hélicoïdale a été supprimée. L’article 7.7.3 énonce de nouvelles exigences pour les cadres des poteaux dans les joints des poutres-poteaux. c) L’article 9.2.1.2 présente des recommandations sur les rigidités à utiliser dans les éléments des systèmes qui résistent aux charges latérales dues au vent. L’article 9.8 énonce des précautions à prendre quant aux exigences relatives à l’épaisseur minimale des éléments et la prise en compte des étapes de la construction et du chargement préalable dans le calcul des flèches. d) L’article 10.9.4 contient une nouvelle exigence concernant le taux requis d’armature hélicoïdale. L’article 10.10.4 prescrit un accroissement de la résistance maximale aux charges axiales pondérées des poteaux renforcés avec des armatures hélicoïdales et contient de nouvelles dispositions visant la résistance des éléments comprimés en fonction de l’épaisseur du mur. L’article 10.16.3 donne un nouveau coefficient pour la détermination de l’amplitude des moments imputables aux déplacements latéraux. e) Les modifications aux dispositions sur le calcul de l’effort tranchant énoncées dans le chapitre 11 sont : la nécessité de tenir compte de l’effritement de l’enrobage des pièces soumises à un effort tranchant élevé ; de nouvelles exigences pour les sections à proximité des appuis, la définition de types d’éléments spéciaux ; la prise en compte de l’effet de barres se terminant dans une zone sollicitée en flexion ; et l’accroissement de la limite de l’espacement des armatures transversales dans certains cas. Des modifications aux dispositions de calcul des modèles bielle-tirant de l’article 11.4 comprennent ce qui suit : introduction de modèles bielle-tirant raffinés, modélisation des pièces soumises à des charges uniformes ; dimensions révisées des bielles ancrées par une armature et des bielles dans des parties étroites de zones de compression en éventail ; expression simplifiée de la contrainte de compression limite dans une bielle ; nouvelles exigences relatives aux détails des ancrages des cadres ; et dispositions qui tiennent compte du confinement des appuis dans les zones nodales. f) Le chapitre 13 sur les systèmes de dalles agissant dans deux directions a été révisé pour inclure ce qui suit : utilisation de dv dans la détermination de la résistance au cisaillement dans une direction ; nouveaux détails pour les barres inférieures dans les bandes de poteau des dalles avec goussets (voir la figure 13.1) ; et modification de la définition qui sert au calcul de l’armature de stabilité structurale (voir les articles 13.10.6.1 et 3.2). g) Le chapitre 14 contient une nouvelle exigence qui tient compte de la flexion autour d’un axe de forte résistance dans les murs porteurs, de nouvelles exigences relatives à l’épaisseur des murs et des exigences relatives à l’élancement s’appliquant aux murs sollicités en flexion. h) L’article 18.3.1 autorise une limite de contrainte de compression plus élevée dans le béton pour la transmission des efforts aux extrémités des pièces sur appuis simples. i) Le chapitre 21 sur les dispositions spéciales du calcul parasismique comprend de nombreuses modifications importantes. Il a été réorganisé afin que toutes les exigences relatives aux ossatures ductiles soient énoncées à l’article 21.3 et que toutes les exigences relatives aux ossatures modérément ductiles le soient à l’article 21.4. De nouvelles limites dimensionnelles ont été adoptées pour les ossatures modérément ductiles résistant aux moments et sont énoncées à l’article 21.4.2. Les exigences relatives aux murs de contreventement modérément ductiles ont été énoncées avec beaucoup de détails et, en raison de nombreuses similitudes avec les exigences relatives aux murs de contreventement ductiles, les exigences relatives aux murs de contreventement ductiles et modérément ductiles sont présentées ensemble à l’article 21.5. Toutes les exigences relatives au calcul des murs de contreventement du chapitre 21 qui étaient redondantes avec celles du chapitre 14 ont été retirées. Par conséquent, le concepteur de murs de contreventement parasismiques doit consulter le chapitre 14 pour y trouver des exigences importantes telles que des limites dimensionnelles, la transmission des efforts à travers les joints de construction et bien d’autres exigences. Les exigences relatives à la résistance et à la ductilité sur toute la hauteur des murs de contreventement stipulées à l’article 21.5.2 ont été développées. De nouvelles exigences ont été ajoutées pour le calcul du moment fléchissant et de l’effort tranchant en dessous de la rotule plastique à la base, et de l’accroissement de l’effort tranchant dans les murs dû aux effets inélastiques des modes supérieurs. De nouvelles exigences ont été ajoutées dans l’article 21.5.5 pour l’ancrage des armatures horizontales aux extrémités des murs en fonction du niveau de ductilité. D’autres nouvelles exigences ont été ajoutées à l’article 21.5.7, afin que les murs aient la ductilité adéquate pour tolérer une certaine plastification à proximité de la moitié de la hauteur causée par des moments fléchissants de mode supérieur. Les exigences relatives à la conception des deux types de béton armé de SRFS — murs couplés modérément ductiles et murs partiellement couplés modérément ductiles — ont été ajoutées à l’article 21.5.8. Les exigences concernant les murs de contreventement peu élancés de l’article 21.5.10 ont été modérées dans les cas où les murs sont plus longs que cela n’est nécessaire. Les exigences relatives aux murs de contreventement des constructions classiques figurant à l’article 21.6.3 ont été élargies. De nouvelles exigences relatives au calcul et aux détails des constructions mises en place par relèvement, notamment des murs et des ossatures mis en place par relèvement dont la ductilité est modérée ou limitée, sont présentées à l’article 21.7. De nouvelles exigences visant le calcul des fondations sont présentées à l’article 21.10, notamment des exigences relatives à la prise en compte des mouvements des fondations. De nouvelles exigences présentées à l’article 21.11 ont pour but de s’assurer que tous les éléments non considérés comme faisant partie du système résistant aux forces parasismiques ont une capacité de déplacement adéquate. j) L’article 23.2.9 stipule des dispositions de conception révisées visant la stabilité structurale des constructions mises en place par relèvement. L’aire efficace des armatures utilisées pour calculer le moment résistant pondéré a été modifiée. k) L’annexe D, qui traite les ancrages, a été modifiée et comprend maintenant des modifications aux exigences prescrites à l’annexe D et au commentaire de l’ACI 318M-11/318RM-11, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. L’annexe D énonce de nouvelles dispositions sur la résistance d’adhérence des ancrages adhérents sollicités en traction ; la résistance des ancrages dans les cas de charges incluant les effets d’un séisme ; la résistance de rupture révisée d’un ancrage sollicité en cisaillement dans du béton fissuré ; et de nouvelles exigences relatives à l’installation des ancrages. Domaine d’application 1.1 Généralités Cette norme, en conformité avec le Code national du bâtiment du Canada, prescrit des exigences relatives au calcul et à l’évaluation : a) des ouvrages en béton armé et précontraint ; b) des éléments en béton non armé ; et c) des ouvrages spéciaux, comme les ouvrages de stationnement, les arches, les réservoirs, les silos, les tours, les châteaux d’eau, les ouvrages résistant aux explosions et les cheminées, en conformité au Code national du bâtiment du Canada. Note : Les exigences spéciales applicables aux ouvrages de stationnement sont énoncées dans la CSA S413. 1.2 Résistance au feu Cette norme exige que les calculs soient effectués conformément aux exigences de résistance au feu du code du bâtiment applicable (voir l’article 8.1.2). 1.3 Autres méthodes de calcul Le calcul des ouvrages à l’aide de méthodes non présentées dans cette norme, entrepris par une personne qualifiée en la matière et qui assure des niveaux de sécurité et de tenue équivalant aux règles de calcul prescrites par cette norme est jugé admissible si l’une des méthodes suivantes est utilisée : a) étude fondée sur une théorie généralement établie ; b) évaluation par essai de mise en charge d’un ouvrage pleine grandeur ou d’un prototype ; ou c) études de modèles similaires. 1.4 Terminologie Dans cette norme, le terme «doit» indique une exigence, c’est-à-dire une prescription que l’utilisateur doit respecter pour d’assurer la conformité à la norme ; «devrait» indique une recommandation ou ce qu’il est conseillé mais non obligatoire de faire ; et «peut» indique une possibilité ou ce qu’il est permis de faire. Les notes qui accompagnent les articles ne comprennent pas de prescriptions ni de recommandations ; Elles servent à séparer du texte les explications ou les renseignements qui ne font pas proprement partie de la norme. Les notes au bas des figures et des tableaux font partie de ceux-ci et peuvent être rédigées comme des prescriptions. Les annexes sont qualifiées de normatives (obligatoires) ou d’informatives (facultatives) pour en préciser l’application. 1.5 Unités Les équations qui figurent dans cette norme sont compatibles avec les unités suivantes : a) aire ou section : mm2 (millimètres carrés) ; b) charge ou effort : N (newtons) ; c) longueur : mm (millimètres) ; d) moment : N·mm (newtons-millimètres) ; et e) contrainte : MPa (mégapascals). Lorsqu’on détermine la racine carrée de la résistance du béton, on doit exprimer la résistance et la racine carrée de la résistance du béton en mégapascals. On peut utiliser d’autres combinaisons d’unités dimensionnelles cohérentes, pourvu qu’on apporte les corrections appropriées aux constantes des équations non homogènes. Note : Certains exemples d’équations non homogènes sont donnés aux articles 12.2.2 et 12.8.