La norme de l'Association canadienne de normalisation (CSA) intitulée Conception des structures en béton (CSA A23.3) contient des dispositions relatives à la conception des barres d'armature pour le développement et à la conception d'un ancrage dans un élément en béton. Le chapitre 12 de la norme CSA A23.3:19 contient des dispositions relatives au développement des barres d'armature. L'annexe D de la norme CSA A23.3:19 contient des dispositions qui peuvent être utilisées pour concevoir des boulons d'ancrage coulés et des ancrages post-installation, y compris des barres d'armature post-installation, dans le cadre d'un ancrage en béton. Les barres d'armature post-installation peuvent également être conçues pour le développement en utilisant, par exemple, les dispositions du chapitre 12 de la norme CSA A23.3:19 si elles ont été évaluées en tant qu'élément d'un système d'ancrage adhésif global pour établir l'équivalence avec les barres d'armature coulées.
Les dispositions du chapitre 12 de la norme CSA A23.3 sont fondées sur l'installation d'une barre avec une petite couverture de béton, de sorte que la barre doit être encastrée suffisamment profondément pour empêcher une rupture par fendage afin d'être « développée », c'est-à-dire d'atteindre sa limite d'élasticité (fy MPa). L'encastrement nécessaire à la mise en place d'une barre est une valeur calculée qui est appelée « longueur de développement » de la barre. Les dispositions du chapitre 12 supposent de manière prudente qu'une rupture par fendage se produira même lorsque les barres sont installées à une grande distance d'un bord en béton fixe; cependant, lorsque les barres sont installées à une grande distance d'un bord en béton fixe, une rupture par arrachement ou par rupture du béton est plus susceptible de se produire au lieu d'une rupture par fendage. Comme les dispositions de l'annexe D considèrent l'arrachement et la rupture du béton comme des modes de défaillance possibles, les barres d'armature installées à une grande distance d'un bord fixe pourraient être conçues de manière plus efficace pour le développement en utilisant ces dispositions au lieu des dispositions du chapitre 12. Cet article traite de la façon dont les barres d'armature post-installées peuvent être conçues pour le développement de la tension en utilisant les dispositions d'ancrage au béton de l'annexe D de la norme CSA A23.3:19 au lieu des dispositions de développement du chapitre 12* de la norme CSA A23.3:19.
Procédure générale de conception
L'annexe D de la norme CSA A23.3:19 est intitulée Ancrage. Les dispositions de l'annexe D sont utilisées pour concevoir les ancrages coulés (par exemple, les goujons et les boulons à tête), les ancrages mécaniques posés et les systèmes d'ancrage adhésifs post-installation. Un système d'ancrage adhésif se compose du produit adhésif, de l'élément d'ancrage et de la procédure d'installation. Les éléments d'ancrage utilisés dans un système d'ancrage adhésif comprennent des tiges filetées, des barres de renforcement, des inserts à filetage interne et des éléments exclusifs. Les dispositions de l'annexe D envisagent les modes de défaillance possibles des ancrages. Lors de la conception d'une barre d'armature post-installation pour le développement de la tension en utilisant des dispositions d'ancrage au béton, la déformation de la barre doit contrôler la conception au lieu de la rupture du béton en tension et de la rupture de l'adhérence en tension. Par conséquent, la profondeur d'enfouissement (hef mm) de la barre doit être suffisante pour que la barre soit cédée et pour empêcher la rupture du béton en traction et la rupture de la liaison en traction. Cette disposition peut être considérée comme satisfaite si la résistance pondérée à la rupture du béton en traction (Ncb(g)r /n N) et la résistance pondérée à l'adhérence en traction (Na(g)r /n N) par barre individuelle, y compris les effets du groupement, sont supérieures à la résistance nominale de l'acier en traction (Asfy N) pour la profondeur d'encastrement qui a été choisie et le nombre de barres (n) considéré. Ce concept est résumé comme suit :
Les équations de la norme CSA A23.3:19 pour le calcul de Ncb(g)r sont illustrées ci-dessous. Le paramètre « résistance à la rupture du béton pondéré d'un ancrage unique en tension dans un béton fissuré » (Nbr N) donné dans l'Éq. D.6 sera utilisé pour sélectionner une valeur hef.
Les équations de la norme CSA A23.3:19 pour le calcul de Na(g)r sont illustrées ci-dessous. Le paramètre « résistance d'adhérence pondérée d'un seul ancrage adhésif en traction dans un béton fissuré » (Nbar N) donné dans l'Éq. D.23 sera également utilisé pour sélectionner une valeur hef.
Prenons l'exemple d'un groupe de barres post-installation conçues pour être développées en tension. La résistance nominale en acier d'une barre unique est définie comme (As)(fy). Si la résistance pondérée à la rupture du béton calculée pour chaque barre (Ncb(g)r/n) et la résistance pondérée à l'adhérence calculée pour chaque barre (Na(g)r/n) sont toutes deux supérieures à (As)(fy), où « n » correspond au nombre de barres, c'est la limite d'élasticité des barres qui est déterminante pour la conception. En mettant en équation (Nsar N) pour une seule barre, c.-à-d. Nsar = (As)(fy), à (a) Nbr calculé selon l'Éq. (D.6) et (b) Nbar calculé selon l'Éq. (D.24), et en résolvant pour hef; une profondeur d'encastrement correspondant à la rupture de la barre peut être déterminée. La plus grande des valeurs de hef calculées peut alors être utilisée pour calculer (Ncb(g)r N) et (Na(g)r N) pour le nombre de barres (n) développées en tension. Si Ncb(g)r/n et Na(g)r/n calculés avec cette valeur hef sont tous deux supérieurs à (As)(fy), l'enrobage (hef) peut être considéré comme suffisant pour déformer les barres tout en empêchant la rupture du béton et la rupture de l'adhérence. Si Ncb(g)r/n ou Na(g)r/n calculés avec la valeur hef sont inférieurs à (As)(fy), l'enrobage (hef) n'est pas suffisant pour empêcher la rupture du béton et la rupture de l'adhérence. Un encastrement différent, et/ou un nouveau diamètre de barre et/ou une nouvelle nuance d'acier doivent être sélectionnés, et la procédure de conception doit être répétée. La section suivante explique en détail la procédure de conception.
Barres d'armature post-installation conçues pour se déformer selon les dispositions relatives à l'ancrage au béton
Les barres d'armature post-installation peuvent être conçues conformément aux dispositions de la norme CSA A23.3:19 si le produit adhésif utilisé pour installer les barres a été évalué dans le cadre d'un programme d'essai reconnu. Les systèmes d'ancrage adhésif Hilti sont évalués selon les critères d'acceptation de l'International Code Council Evaluation Service (ICC-ES) intitulés Acceptance Criteria for Post-Installed Adhesive Anchors in Concrete Elements (AC308) pour (a) démontrer la conformité « selon l'opinion de l'ICC-ES » avec le Code national du bâtiment du Canada (CNB) et (b) obtenir des données pour la conception du système d'ancrage adhésif en utilisant les dispositions de la norme CSA A23.3. Les produits adhésifs qui satisfont aux dispositions de l'ACI 355.4 en répondant aux exigences du programme d'essai décrit dans le tableau 3.2 de l'AC308 peuvent être utilisés pour post-installer les barres d'armature conçues conformément aux dispositions de la CSA A23.3 relatives à l'ancrage dans le béton. Les produits adhésifs qui satisfont aux dispositions du programme d'essai décrit dans le tableau 3.8 de l'AC308 peuvent éventuellement être utilisés pour post-installer des barres d'armature conçues selon la théorie du développement et des jonctions de la CSA A23.3*.*
Selon les critères du tableau 3.2, la profondeur d'enrobage (hef mm) d'une barre d'armature post-installation conçue selon les dispositions de la norme CSA A23.3 sur l'ancrage au béton (c'est-à-dire les dispositions de l'annexe D de la norme CSA A23.3:19) est limitée à une profondeur maximale de 20 diamètres de barre : hef < 20(da mm. Selon les critères du tableau 3.8, la profondeur d'encastrement maximale pour une barre d'armature post-installation conçue selon les dispositions de développement de la norme CSA A23.3 (p. ex. CSA A23.3:19, chapitre 12) est de 60 diamètres de barre : hef < 60da*. Puisque les produits adhésifs Hilti qui satisfont au programme d'essai du tableau 3.2 de l'AC308 peuvent être conçus avec des dispositions d'ancrage au béton, et que les produits qui satisfont au programme d'essai du tableau 3.8 de l'AC308 peuvent être conçus pour le développement (c.-à-d. la déformation), les produits adhésifs Hilti qui satisfont aux programmes d'essai des tableaux 3.2 et 3.8 de l'AC308 peuvent être considérés comme acceptables (avec des modifications possibles) pour le développement (déformation) en utilisant des dispositions d'ancrage au béton à des profondeurs d'encastrement allant jusqu'à 60 da*.
Les dispositions de la norme CSA A23.3 relatives au calcul de ld concernent l'encastrement d'une barre à une profondeur suffisante pour « développer » la limite d'élasticité sans qu'une rupture par fendage ne se produise. La « rupture par fendage » fait référence à la fissuration et au fendage du béton autour des barres en tension.La conception des barres d'armature post-installation pour la limite d'élasticité à l'aide des dispositions d'ancrage au béton tient compte de la possibilité de rupture du béton ou de la rupture de la liaison au lieu de la rupture par fendage en tenant compte de la profondeur d'encastrement, de l'espacement entre les barres, de toute condition de bord fixe et des paramètres spécifiques au produit tels que la « contrainte de liaison caractéristique« » de l'adhésif (tk,cr MPa).
Les données de conception des systèmes d'ancrage adhésifs évalués selon les programmes d'essai de l'AC308 figurent dans un rapport d'évaluation ICC-ES (ESR) ou une liste d'évaluation pour le Canada (ELC). Ces données sont spécifiques au produit et peuvent être utilisées pour concevoir le système adhésif conformément aux dispositions de la norme CSA A23.3. En ce qui concerne les barres d'armature post-installation, les données relatives aux exigences géométriques minimales, à l'espacement des barres, à la distance aux bords et à l'épaisseur du béton, dérivées du programme d'essai décrit dans le tableau 3.2 de l'AC308, seront indiquées dans les tableaux de l'ESR/ELC. Ces données sont importantes pour la conception des barres conformément aux dispositions de la norme CSA A23.3 relatives à l'ancrage dans le béton. Les données relatives à l'espacement des barres et à l'enrobage du béton, dérivées du programme d'essai décrit dans le tableau 3.8 de l'AC308, ne seront fournies que dans l'ESR. La norme CSA A23.3 reste silencieuse sur la préqualification des produits d'ancrage à utiliser avec les dispositions du chapitre 12 relatives au développement et aux jonctions. Bien qu'elles ne soient pas fournies dans les ELC, ces données démontrent l'équivalence d'un système d'ancrage adhésif avec l'équivalent en barres d'armature coulées et sont pertinentes lors de la conception de barres selon les dispositions de développement de la norme CSA A23.3*. Ces paramètres diffèrent de ceux des dispositions relatives à l'ancrage au béton. Par conséquent, lors de la conception des barres d'armature post-installation pour un développement utilisant des dispositions d'ancrage au béton, il faut toujours suivre les paramètres de géométrie pour les dispositions d'ancrage au béton qui sont donnés dans les tableaux de conception
La résistance nominale à la traction d'une barre d'armature (Nsa N) est calculée en utilisant la section transversale de la barre (Abar mm2) et la limite d'élasticité spécifiée (fy MPa) de la barre : (Nsa N) = (Abar mm2)(fy MPa).
En mettant en équation (Abar mm2)(fy MPa) pour une barre unique à la résistance pondérée à la rupture du béton d'un ancrage unique en traction dans un béton fissuré (Nbr N) et à la résistance pondérée à l'adhérence d'un ancrage adhésif unique en traction dans un béton fissuré (Nbar N), et en résolvant pour hef mm, il est possible de déterminer une profondeur d'encastrement d'essai pour la rupture de la barre. Comme illustré aux pages 1 et 2, Nbr est utilisé pour calculer la résistance pondérée à la rupture du béton en traction (Ncb(g)r N) et Nbar est utilisé pour calculer la résistance pondérée à l'adhérence en traction (Na(g)r N). Par conséquent, la valeur hef calculée en assimilant (Abar)(fy) à Nbr et à Nbar correspondra à une profondeur d'encastrement nécessaire pour déformer la barre par rapport à
la rupture du béton et la rupture de l'adhérence, respectivement.
La valeur la plus élevée calculée pour les contrôles hef, telle que MAX {hef,concrete : hef,bond}, est utilisée pour calculer Ncb(g)r et Na(g)r.
La zone de rupture projetée d'un ancrage unique ou d'un groupe d'ancrages (ANc mm2) par rapport au calcul de Ncb(g)r dépend de la géométrie de l'interface avec le béton et de la disposition des barres dans l'interface. Les distances projetées à partir des barres en fonction des conditions de bord fixe et de l'espacement des barres seront prises en compte pour le calcul de ANc. Conformément à la clause D.6.2.1 de la norme CSA A23.3:19, la distance maximale supposée projetée d'une barre par rapport à la rupture du béton en tension est limitée à une valeur de 1,5 hef. L'espacement maximal supposé entre deux barres est limité à une valeur de 3 hef. Les valeurs minimales admissibles de distance entre les bords (cmin mm) et d'espacement (smin mm) sont indiquées dans le produit adhésif ESR/ELC. Par conséquent, l'influence des bords fixes, MIN {distance des bords : 1,5 hef}, ainsi que l'influence de l'espacement des barres, MIN {espacement : 3hef}, doivent être prises en compte lors du calcul de ANc.
Les calculs de la résistance nominale à la traction (Na(g)r) sont basés sur le paramètre de distance projetée cNa, qui est défini comme suit :
La zone d'influence projetée d'un ancrage adhésif ou d'un groupe d'ancrages adhésifs (ANa mm2) en ce qui concerne le calcul de Na(g)r dépend également de la géométrie de l'interface du béton et de la disposition des barres dans l'interface. Par conséquent, les distances projetées à partir des barres correspondant aux conditions des bords fixes et à l'espacement des barres sont également utilisées pour calculer ANa. Conformément à la clause D.6.5.1 de la norme CSA A23.3:19, la distance maximale supposée entre le bord d'une barre et la rupture de la liaison est limitée à une valeur de cNa. L'espacement maximal supposé entre deux barres est limité à une valeur de 2cNa. Par conséquent, l'influence des arêtes fixes, MIN {distance des arêtes : cNa }, ainsi que l'influence de l'espacement des barres, MIN {espacement : 2cNa}, doivent être prises en compte lors du calcul de ANa.
Vérifier MIN {Ncb(g)r/n : Na(g)r/n } > (Abar)(fy)
Une fois que la résistance pondérée à la rupture du béton (Ncb(g)r N) et la résistance pondérée à l'adhérence (Na(g)r N) ont été calculées avec MAX {hef,concrete : hef,bond}, la résistance offerte par chaque barre doit être vérifiée par rapport à la résistance nominale de l'acier en traction (Abar)(fy). Si Ncb(g)r/n et Na(gr)/n calculés avec MAX {hef,concrete : hef,bond} sont supérieurs ou égaux à (Abar)(fy) pour le nombre de barres considéré, la profondeur d'encastrement peut être considérée comme suffisante pour déformer les barres, tout en empêchant la rupture du béton en traction et la rupture du bond en traction. Si Ncb(g)r/n et Na(g)r/n calculés avec cette valeur hef sont inférieurs à (Abar)(fy), une autre conception, telle que le développement de la tension déterminé conformément au chapitre 12 de la norme CSA A23.3, peut être envisagée.
Résumé
Ce document traite de la façon dont les barres d'armature post-installation peuvent être conçues pour le développement de la tension en utilisant les dispositions d'ancrage au béton de l'annexe D de la norme CSA A23.3:19 au lieu des dispositions de développement du chapitre 12* de la norme CSA A23.3:19.
Ce principe de conception est réalisable lorsque la rupture du béton et la rupture de l'adhérence excluent la rupture par fendage.
*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.
aucun commentaire pour l'instant
Soyez le premier à commenter cet article!