La norme de l'Association canadienne de normalisation (CSA) intitulée Conception des structures en béton (CSA A23.3) comprend des dispositions relatives à la conception du béton armé. Ces dispositions sont rédigées pour la conception de barres d'armature coulées; cependant, les barres d'armature post-installation qui démontrent une équivalence avec les barres coulées peuvent également être conçues pour le développement avec ces dispositions. Cet article traite de la façon dont les dispositions relatives au développement et aux jointures énoncées dans le chapitre 12 de la norme CSA A23.3-19 peuvent être utilisées pour concevoir des barres d'armature post-installation en vue d'une jointure de traction avec chevauchement*.
CSA A23.3 Dispositions relatives au développement de la tension
Les barres d'armature conçues pour le « développement » selon les dispositions de la norme CSA A23.3 sont conçues pour atteindre la limite d'élasticité spécifiée (fy MPa) de la barre. Les dispositions de la norme CSA A23.3:19 relatives au développement de la tension sont fondées sur l'installation de barres avec une petite couverture de béton. Par conséquent, la barre doit être encastrée suffisamment profondément pour éviter une rupture par fendage et permettre à la barre d'être « développée », c'est-à-dire d'atteindre sa limite d'élasticité. L'encastrement nécessaire à la mise en place d'une barre est une valeur calculée qui est appelée « longueur de développement » de la barre. L'équation générale donnée dans la norme CSA A23.3-19 pour calculer la longueur de développement de la tension (ld mm) est la suivante :
Les barres d'armature qui sont installées dans le béton durci à l'aide d'un produit adhésif sont appelées barres d'armature « post-installation ». Les barres font partie d'un « système d'ancrage adhésif » global qui comprend la barre, le produit adhésif et la procédure d'installation. La procédure d'installation consiste à percer un trou dans un élément en béton, à enlever la poussière de forage du trou, à injecter de l'adhésif dans le trou et à insérer la barre d'armature dans le trou de telle sorte que l'adhésif, une fois durci, adhère à la fois au béton et à la barre. La liaison qui se développe entre l'adhésif et la barre, et entre l'adhésif et le béton, permet à la charge appliquée à la barre d'être transférée dans l'élément en béton. La méthode de forage (par exemple, perçage à percussion ou carottage) ainsi que le nettoyage du trou pour éliminer la poussière de forage (par exemple, soufflage, brossage, etc.) sont établis lors de l'évaluation du produit adhésif par le biais d'un programme d'essai accepté. La figure ci-dessous montre les composants inclus dans le système d'ancrage adhésif Hilti HIT-RE 500 V3 pour l'installation de barres d'armature post-installation.
Le service d'évaluation de l'International Code Council (ICC-ES) rédige ce que l'on appelle les « critères d'acceptation », afin de permettre l'évaluation des produits en vue de leur reconnaissance « selon l'opinion de l'ICC-ES » dans le cadre du code international de la construction (IBC). La reconnaissance de l'IBC est fournie par un rapport d'évaluation de l'ICC-ES, également connu sous le nom de « ESR ». L'ICC-ES publie également des rapports d'évaluation connus sous le nom de « ELC » (Evaluation Listings for Canada) qui comprennent des données techniques lorsqu'elles sont exigées par la CSA et le Code national du bâtiment du Canada (CNB). Pour démontrer la conformité au CNB, il est nécessaire d'évaluer un système d'ancrage adhésif conformément à l'ACI 355.4*. Les critères d'acceptation de l'ICC-ES pour l'évaluation des systèmes d'ancrage adhésifs conformément à l'ACI 355.4 sont intitulés Acceptance Criteria for Post-Installed Adhesive Anchors in Concrete Elements (AC308) (Critères d'acceptation pour les ancrages adhésifs post-installés dans les éléments en béton). L'évaluation selon AC308 fournit également des données et des dispositions spécifiques au produit qui peuvent être utilisées pour concevoir le système d'ancrage adhésif avec des dispositions de conception aux états limites. Les barres d'armature évaluées avec succès selon le programme d'essai décrit dans le tableau 3.8 de l'AC308 peuvent être post-installées dans le cadre d'un système d'ancrage adhésif dans lequel les barres sont conçues en utilisant les dispositions de développement et de jointure (par exemple, les dispositions du chapitre 12 de la CSA A23.3-19)*. Il est à noter que les normes et codes réglementaires canadiens restent silencieux sur l'évaluation et la préqualification des assemblages de barres d'armature post-installation conçus pour le développement et la jonction, par conséquent, aucune donnée correspondante n'est publiée dans un ELC. Pour concevoir un assemblage de barres d'armature en utilisant les dispositions du chapitre 12 de la norme CSA A23.3, il faut se référer à l'ESR du produit.
Les barres d'armature post-installation évaluées selon le programme d'essai décrit dans le tableau 3.8 de l'AC308 peuvent être conçues en utilisant les dispositions de la CSA A23.3 relatives au développement et aux jointures de la même manière qu'une barre coulée est conçue en utilisant ces dispositions*. L'illustration ci-dessous montre une application pour laquelle les barres d'armature post-installation supérieures sur les poteaux sont conçues pour une jointure de traction avec chevauchement et les barres d'armature post-installation inférieures sur les poteaux sont conçues pour un développement de tension. La longueur de développement de la tension (ld mm) est calculée selon l'équation (12.1) de la norme CSA A23.3-19 et la longueur de la jointure de traction avec chevauchement est calculée selon l'article 12.13.1 de la norme CSA A23.3:19.
Les exigences en matière d'enrobage et d'espacement pour les barres d'armature post-installées conçues pour le développement sont dérivées d'essais spécifiques au produit. Les produits adhésifs Hilti utilisés avec des barres d'armature conçues pour le développement ont été évalués selon le programme d'essai décrit dans le tableau 3.8 de l'AC308. Les exigences en matière de recouvrement et d'espacement découlant de ces essais sont indiquées dans le rapport d'évaluation de l'ICC-ES (ESR) pour le produit adhésif.
Vous trouverez ci-dessous un extrait de l'ESR-3814 (adhésif HIT-RE 500 V3) montrant les exigences en matière de couverture et d'espacement pour les barres d'armature post-installées conçues pour le développement. Les programmes d'essai décrits dans le tableau 3.8 de l'AC308 sont fondés sur une gamme plus large de profondeur d'encastrement des barres, y compris des profondeurs supérieures à 20 diamètres de barres (20db mm). Comme indiqué ci-dessus, les exigences de couverture de la norme CSA A23.3 sont fondées sur la quantité de béton entre l'extérieur d'une barre et la surface du béton, et les exigences d'espacement sont fondées sur l'espacement net entre les barres. Il est important de noter que les exigences de recouvrement dérivées de l'évaluation AC308 sont basées sur la distance entre le centre de la barre post-installation sur le poteau et la surface du béton, et que les exigences d'espacement dérivées de l'évaluation AC308 sont basées sur l'espacement centre à centre entre les barres. Le paramètre « d0 » noté ci-dessous correspond au diamètre du trou foré (d0 mm) pour la barre d'armature post-installation, qui est différent du diamètre de la barre (db mm). Les valeurs de d0 sont indiquées dans l'ESR. Notez également que les exigences en matière d'espacement entre deux barres post-installation sur poteaux sont différentes des exigences en matière d'espacement entre une barre post-installation sur poteaux et une barre coulée en place existante.
Le chapitre 12 de la norme CSA A23.3:19 contient des dispositions relatives au développement des barres d'armature coulées. Ces dispositions seront expliquées ci-dessous, en gardant à l'esprit que les barres d'armature post-installées qualifiées selon le programme d'essai décrit dans l'AC308 peuvent également être conçues avec ces dispositions*. Toute exception à ces dispositions en ce qui concerne la conception des barres post-installation par rapport à la conception des barres coulées sera notée. Dans le cadre de ce document, l'accent sera mis sur les sections du chapitre 12 qui sont pertinentes pour les armatures de traction à barres droites conçues pour le développement.
L'article 12.5 de la norme CSA A23.3:19 contient des dispositions relatives à la conception d'un crochet. L'utilisation d'un crochet pour la conception de l'armature permet de développer une barre lorsqu'il n'y a pas assez de béton pour développer une barre droite. La figure 1 montre la longueur de développement de la tension de la barre droite calculée (ld mm) pour les barres rouges. Cette longueur est supérieure à l'épaisseur de la poutre de fondation de 36 po. Par conséquent, pour développer les barres en tension, un crochet 900 peut être utilisé. La figure 2 montre la longueur du crochet (ldh mm) qui serait calculée selon les dispositions de l'article 12.5 et les facteurs définis à l'article 12.5.3. Lors de la conception d'une barre d'armature post-installation pour le développement, seule une barre droite peut être installée dans le trou qui doit être foré dans le béton existant. Par conséquent, les barres d'armature post-installation ne peuvent pas être conçues avec un crochet à l'extrémité qui est installée dans le béton existant. Toutefois, un crochet pourrait être conçu pour l'extrémité autour de laquelle le nouveau béton sera placé.
La norme CSA A23.3 comprend des dispositions relatives à la jonction sans contact d'une barre à une autre afin de transférer la charge d'un élément en béton à un autre. Des dispositions sont prévues pour les jointures de traction avec chevauchement (les barres en traction sont jointes l'une à l'autre) et les jointures à recouvrement en compression (les barres en compression sont jointes l'une à l'autre). Cet article traite des dispositions de la norme CSA A23.3:19 relatives aux jointures de traction avec chevauchement.
La longueur de la jointure de traction avec chevauchement est une valeur calculée qui dépend du diamètre de la barre (db mm) et de la longueur de développement de la tension (ld mmn). La valeur de ld utilisée pour déterminer la longueur de la jointure peut être calculée à l'aide de l'équation par défaut (Éq. 12.1) ou à l'aide d'une valeur ld calculée avec l'une des équations simplifiées données dans le tableau 12.1 (non incluses dans ce document).
Référence à la clause 12.15.2 ci-dessus. La valeur par défaut de la longueur de la jointure indiquée ci-dessus est appelée « jointure de classe B ». Une « jointure de classe A » a une longueur plus courte (1,0 ld mm) que la jointure de classe B (1,3 ld mm); cependant, plus d'armature que nécessaire pour résister à la tension doit être fournie (As,provided/As,required > 2,0), mais seule la moitié des barres résistant à la tension peut être jointe. D'autres dispositions relatives aux jointures de chevauchement sont illustrées dans la
page suivante.
Conception des barres d'armature post-installation pour le développement selon les dispositions de la norme CSA A23.3-19
Comme indiqué précédemment, les barres d'armature évaluées en conjonction avec un produit adhésif selon le programme d'essai décrit dans le tableau 3.8 de l'AC308 peuvent être conçues en utilisant les dispositions de développement et de jointure de la CSA A23.3 (par exemple, les dispositions du chapitre 12 de la CSA A23.3-19)*. La procédure de conception peut être résumée comme suit.
1. Vérifiez que le produit adhésif a été évalué conformément au programme d'essai décrit dans le tableau 3.8 de l'AC308. Référence aux sections 4.2 et 6.0 du produit adhésif ESR.
2. Sélectionnez un diamètre de barre et une qualité. Concevez l'armature conformément aux dispositions relatives à l'élément en béton dans lequel elle sera utilisée, par exemple le chapitre 10 de la norme CSA A23.3 pour une poutre ou une dalle unidirectionnelle, etc. Si la conception est satisfaisante, calculer la longueur de développement requise, la longueur de la jointure avec chevauchement et détailler les barres. Les barres d'armature post-installées ne peuvent être conçues que comme une jointure avec chevauchement sans contact.
3. Élaborer une procédure d'installation des barres post-installation qui respecte les instructions d'installation imprimées du fabricant. La procédure d'installation doit également inclure l'emplacement de l'armature existante, la méthode de forage (par exemple, perçage à percussion ou carottage), la procédure de nettoyage et les temps de gel et de prise nécessaires pour l'adhésif.
Résumé
Les systèmes d'ancrage adhésifs qui ont été évalués avec succès selon le programme d'essai décrit dans le tableau 3.8 des critères d'acceptation AC308 de l'ICC-ES démontrent une équivalence de performance avec les barres d'armature coulées de telle sorte que les barres post-installation peuvent être conçues selon les dispositions de développement et de jointure de la norme CSA A23.3*. Le rapport d'évaluation de l'ICC-ES (ESR) pour les systèmes adhésifs Hilti indiquera si le produit adhésif a été évalué conformément au tableau 3.8 de l'AC308. Référence à la section 6.0 de l'ESR.
*L'évaluation d'un système de barres d'armature post-installation comme alternative aux barres d'armature coulées en place en utilisant les dispositions relatives à la longueur de développement de l'ACI 318 et de la CSA A23.3 n'entre pas dans le champ d'application de l'ACI 355.4. L'adéquation de cette application est évaluée selon les critères d'acceptation AC308 de l'ICC-ES, tableau 3.8.
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