CSA COLLECTION S6:19 contient:
CSA S6:19 - Code canadien sur le calcul des ponts routiers
Préface
Ce document constitue la douzième édition de CSA S6, Code canadien sur le calcul des ponts routiers. II remplace les éditions précédentes publiées en l’an 2014, 2006 (y compris trois suppléments publiés en 2010, 2011 et 2013), 2000, 1998, 1978, 1974, 1966, 1952,1938, 1929 et 1922.
Ce Code fait appel à la technique du calcul aux états limites et définit les charges théoriques, les combinaisons de charges et facteurs de charge, les critères pour une conception antisismique et les critères de conception détaillée pour divers matériaux. Ce Code est rédigé de manière à pouvoir s’appliquer dans toutes les provinces et tous les territoires du Canada.
Il comporte 17 chapitres :
Le chapitre 1 (« Généralités ») précise les exigences générales visant l’application du présent Code et comprend des définitions ainsi qu’une disposition bibliographique applicable à l’ensemble du Code. Le chapitre prévoit également des exigences géométriques, fondées en partie sur le Guide canadien de conception géométrique des routes (2017) de l’Association des transports du Canada et des règles de calcul hydraulique, fondées en partie sur le Guide to Bridge Hydraulics (2004) de I’Association des transports du Canada. Le chapitre aborde également les sujets suivants : durabilité, aspects économiques, facteurs environnementaux, esthétique, sécurité, entretien et accès aux inspections d’entretien. Les définitions mentionnées aux articles 1.3.2 à 1.3.4 s’appliquent précisément à ce chapitre et, à partir de cette édition du Code, s’appliquent aussi maintenant aux définitions communes utilisées dans plus d’un chapitre du Code.
Le chapitre 2 (« Durabilité et développement durable ») décrit les exigences ayant trait à la durabilité et le développement durable, qui demandent d'être prises en compte dans le processus de conception des ponts autoroutiers, des ponceaux et d’autres ouvrages aménagés sur le réseau routier. Les exigences de durabilité reposent sur des principes applicables à la conception de durée de vie, qui prennent en compte les conditions environnementales auxquelles les matériaux sont soumis, les mécanismes de détérioration propres à chaque matériau, les mesures de protection ainsi que les exigences détaillées nécessaires au maintien de la durée de vie prévue des composants structuraux. Le concept de durabilité a été présenté en vue d’alerter les propriétaires et les concepteurs de l’importance d’entreprendre des pratiques de conception et de prises de décision qui faciliteront la réalisation d’un équilibre, propre au contexte, entre valeurs sociales, environnementales et économiques et des répercussions liées aux investissements visant la construction de nouveaux ponts ou la réfection de ponts existants ainsi que des infrastructures routières faisant partie du domaine d’application du présent Code. De même, le changement climatique à l’échelle locale et l’exposition à celui-ci sont portés à l’attention des concepteurs et des propriétaires.
Le chapitre 3 (« Charges ») prescrit les exigences ayant trait aux charges pour la conception de nouveaux ponts, y compris les exigences relatives aux charges permanentes, aux surcharges, incluant les véhicules spéciaux, et les charges exceptionnelles (à l’exclusion des charges sismiques). Le modèle de charge complète à 625 kN et le modèle correspondant des surcharges de voie, qui sont fondés sur les charges prévues par les lois en vigueur au Canada, constituent le barème minimal pour le transport interprovincial. Ce chapitre énonce également des dispositions sur les collisions provoquées par des navires. Le chapitre 3 n’impose pas de limites précises sur la longueur des travées pour ce qui est de l’application des surcharges de voie et des charges de camions. Par conséquent, des exigences relatives aux longues travées ont été élaborées et apparaissent au chapitre 3 et ailleurs dans le Code (ces exigences ne devraient pas, cependant, être réputées détaillées). Le chapitre 3 traite des essais en soufflerie pour calculer les effets aérodynamiques.
Le chapitre 4 (« Calcul parasismique ») présente les règles de calcul parasismique pour les nouveaux ponts, ainsi que les règles d’évaluation et de réfection de ponts existants. Dans cette édition du Code, la conception basée sur la performance (CBP) a été maintenue à l’aide de valeurs mises à jour quant à l’état des dommages subis par les unités de fondation ductiles. Des définitions additionnelles ont été fournies quant aux dommages et aux services. Les niveaux minimaux de performance ont été révisés, passant du niveau trois au niveau deux pour le risque sismique, pour tous les ponts requérant une conception basée sur la performance. La conception basée sur les forces (CBF) demeure permise pour un ensemble amélioré de cas spéciaux. Les exigences de conception géotechnique et de fondation ont été déplacées vers le chapitre 6. Certaines dispositions pour les appareils d’appui ont été déplacées vers le chapitre 11, entrainant des révisions dans le chapitre 4 pour assurer la cohérence. La conception de capacité a été clarifiée et encouragée pour les structures ductiles utilisant la CBP et la CBF. Le calcul des forces et des propriétés des matériaux pour la CBP et la CBF, de même que la conception de capacité ont été clarifiés. La résistance au cisaillement pour les colonnes de béton ductile a été révisée à la hausse. La conception basée sur la performance et les cibles minimales de performances recommandées ont été révisées dans le cas de l’évaluation et de la réfection de ponts existants. Les approches de CBF pour les ponts existants sont dissuadées, alors que des directives quant aux méthodes basées sur les déplacements ont été fournies.
Le chapitre 5 (« Méthodes d’analyse ») prescrit les exigences relatives à l’analyse de la superstructure des ponts. Des directives additionnelles ayant trait aux poutres reliées longitudinalement et aux ponts à culée intégrée sont fournies. Ce chapitre présente des nouvelles méthodes pour l’analyse simplifiée des ponts à poutre-caissons de béton reliées longitudinalement (auparavant nommée poutres assemblées en cisaillement), des ponts à poutres d’acier arquées et des ponts à treillis pony d’aluminium. Des réductions de limites lorsqu’un pont arqué est analysable de la même façon qu’un pont à tablier droit sont présentées. La robustesse et la précision de la méthode simplifiée a été vérifiée par la réalisation d’une analyse poussée utilisant une imposante base de données sur des ponts simplement soutenus et des ponts sur poutres. Cette analyse montre une augmentation des forces de cisaillement allant jusqu’à 13 % à l’intérieur des supports de ponts sur poutres. Concurremment au chapitre 3, des exigences plus précises, liées aux charges de circulation, sont apportées avec le but de clarifier l’utilisation de la méthode perfectionnée d’analyse. Des exigences révisées et des directives touchant la méthode d’analyse raffinée ont donc été incluses. Des méthodes de conception de surplomb de dalles de tablier en porte-à-faux ont été mises à jour. Enfin, un nouvelle méthode d’analyse simplifiée est présentée afin de déterminer la résistance en flexion d’une barrière de béton armé dans la charge transversale d’une barrière de circulation.
Le chapitre 6 ( « Fondations et systèmes géotechniques ») a adopté une approche fondée sur le risque pour le calcul des fondations et des systèmes géotechniques (incluant les remblais de voies d’accès au pont et les systèmes de retenue) dans l’édition 2014 du Code. L’approche de conception fondée sur le risque demande l’utilisation d’un facteur de résistance qui capture notre incertitude liée au sol et celle liée à nos prévisions de performance, combiné à un facteur de conséquence, qui ajuste la fiabilité des cibles selon la gravité des conséquences en cas de défaillance (c.-à-d., selon l’importance de la structure soutenue), pour réaliser des conceptions qui prennent adéquatement en compte le degré de compréhension du site et les conséquences des défaillances. Cette édition du Code apporte d’importants changements additionnels, ajoutant des dispositions dans quatre domaines de conception; trois de ces quatre domaines sont complètement nouveaux dans ce chapitre. Les voici :
• l’article 6.14 sur la conception sismique retient le contenu sur la conception sismique géotechnique, originalement dans le chapitre 4, et le présente au chapitre 6 tout en y ajoutant du contenu mis à jour;
• l’article 6.10, sur les fondations superficielles, a été mis à jour et son application est beaucoup plus claire;
• l’article 6.18, sur le pergélisol, apporte un nouveau cahier de charges quant à la conception géotechnique pour des climats froids;
• l’article 6.19, sur les systèmes de remblais stabilisés, décrit les exigences du Code sur les systèmes de remblais dans le cadre d'une conception de facteurs de résistance et de charges LFRD du chapitre 6 et traite des enjeux que présentent ces systèmes en se basant sur l’expérience acquise sur le territoire canadien.
Le chapitre 7 (« Ouvrages sous remblai ») traite des ouvrages dont la conception et la performance sont fortement marquées par l'interaction sol-structure. La paroi de la canalisation de ces structures enfouies est fabriquée de métal, acier ou aluminium, ou de béton. Dans le cas de structures de métal, la paroi de la canalisation est faite de tôle ondulée, entrant dans l’une de ces catégories : tôle mince, épaisse, très épaisse. Dans le cas de structures de béton, la paroi est renforcée de béton et est soit prémoulée, soit coulée sur place. Le chapitre 7 traite d’une large variété de formes de structures allant des boites de métal surbaissées ou de boites de béton à trois cotés jusqu’aux grandes arches à larges travées de métal ou de béton. Le chapitre 7 prescrit l’utilisation de méthodes d’analyse rafiinées pour la conception, bien que quelques équations de conception simplifiée soient utilisables avec de plus petites structures si les conditions géométriques sont respectées. De plus, le chapitre 7 précise aussi les exigences pour l’établissement des propriétés et des dimensions des éléments en sol stabilisé et en matériaux non pédologiques. Il traite également des exigences ayant trait à la construction, à la géotechnique et aux exigences de conception des fondations.
Le chapitre 8 (« Ouvrages en béton ») traite des éléments en béton armé précontraint, totalement ou partiellement (y compris les dalles de tablier) faites de béton de densité normale ou élevée, ou de béton semi-léger, dont la résistance varie de 30 à 80 MPa. La théorie du champ de compression sert de méthode de dimensionnement pour le cisaillement et la torsion, combinés à la flexion. La méthode à treillis permet de dimensionner les zones pour lesquelles l’hypothèse des sections planes n'est pas applicable. Une nouvelle annexe informative traitant des dispositions de conception pour l'amollissement et le durcissement de la tension du béton armé de fibre, incluant le béton ultra-haute performance, constitue un ajout à cette édition. D’autres changements importants apportés à la présente édition incluent des dispositions révisées liées à la conception des membrures élancées en compression, au contrôle des fissures et à l’utilisation de brins rendus non adhérents dans les composants précontraints.
Le chapitre 9 (« Ouvrages en bois ») précise les propriétés des matériaux et des pièces de fixation conformes à CSA O86, Règles de calcul des charpentes en bois. Dans cette nouvelle édition du Code, des dispositions ont été réaménagées et des forces spécifiées ont été révisées afin de rendre transparente, pour le concepteur, l’application des facteurs de condition d’utilisation, liées à la teneur en eau dans les membrures. Des résistances précisées et des modules d’élasticité pour le bois lamellé-collé d’épinette, de pin tordu latifolié, de pin gris ont été présentés. Des traitements de préservation liés à la durabilité ont été mis à jour pour refléter les pratiques courantes de l'industrie et des valeurs de calcul pour le bois de structure mixte ont été retirées puisque ces produits sont brevetés et les valeurs de calcul ne sont pas nécessairement les mêmes selon les manufacturiers. Enfin, des tabliers en lamellé-collé ont été présentés.
Le chapitre 10 (« Ouvrages en acier ») précise les règles de calcul applicables aux ponts en acier de construction et supports d'équipements routiers, y compris les exigences pour les composants en acier de construction, comme les membrures en tension et en compression, les poutres courbées, horizontales et droites faites de matériaux composites et non composites, en forme de I ou de boites, ainsi que leurs liaisons. Il couvre aussi les poutres triangulées et les ouvrages en arc. Les exigences ayant trait à la fatigue structurale et au contrôle des fissures sont respectivement décrites dans les articles 10.17 et 10.23. Les exigences de construction des ponts d’acier sont précisées dans l’annexe A10.1. Les dispositions sur les poutres hybrides ont été rétablies dans le chapitre 10 en tant qu’annexe A10.2.
Le chapitre 11 (« Joints et appareils d’appui ») énonce les exigences minimales de calcul des joints et des appareils d’appui. La conception d’appareils d’appui élastomères a été mise à jour par rapport aux éditions précédentes afin d'assurer la cohérence des approches utilisées avec d’autres normes et codes utilisés nord-américains et internationaux. Des matériaux de glissement alternatifs (comme remplacement du PTFE) faits de polyéthylène de poids moléculaire ultra-élevé sont présentés. Un protocole d’essai pour de tels matériaux est également présenté.
Le chapitre 12 (« Dispositifs de retenue et supports d’équipements routiers ») énonce les exigences de conception des dispositifs de retenue et des supports d’équipements routiers permanents. De nouvelles dispositions ont été ajoutées dans cette édition du Code en vue de définir l’étendue de la zone d’intrusion à l’arrière des dispositifs de retenue et faciliter la conception d’écrans antibruits. De plus, de nouvelles dispositions ont été ajoutées quant à la conception de supports d’équipements routiers aux états limites de service et de fatigue.
Le chapitre 13 (« Ponts mobiles ») prescrit les exigences en matière de conception, construction et exploitation des ponts routiers mobiles traditionnels (c.-à-d., basculants, tournants et levants). Bien que les aspects de conception structurale sont fondés sur la méthode de calcul aux états limites, les procédures de calcul des systèmes mécaniques se conforme au principe des contraintes admissibles utilisé dans l’industrie en Amérique du Nord. Le chapitre 13 contient les combinaisons de charge spéciales et les facteurs de charge propres aux ponts routiers mobiles.
Le chapitre 14 (« Évaluation ») contient des dispositions sur le système d’évaluation à trois niveaux, l’évaluation des dalles de tablier, l’évaluation détaillée à la suite des essais sur les ponts et l'affichage des ponts. Afin d’assurer une évaluation plus précise, une méthode facultative de calcul de la charge moyenne fondé sur des probabilités et utilisant des données sur la charge du site et la résistance est aussi présentée. Comme dans les éditions antérieures, une méthode qui permet d’établir la classe des matériaux à partir de petits échantillons est fournie.
Le chapitre 15 (« Réfection et réparations ») précise les exigences de calcul minimales pour la réfection des ponts, avec une emphase particulière mise sur l'évaluation de l'état, la durée de vie utile restante et la durée de vie nominale de la réfection. Ce chapitre offre également des directives quant au choix des charges et des facteurs de charges pour la réfection, selon l’utilisation prévue du pont après sa réfection. Dans cette nouvelle version du Code, ce chapitre présente un nouveau sous-chapitre sur la réfection des éléments en acier de construction, donnant des directives sur les réparations et le renforcement des composants et de leurs connexions.
Le chapitre 16 (« Ouvrages renforcés de fibres ») précise les règles de calcul à l’égard d’un certain nombre d’éléments de structure qui renferment des fibres à module élevé. Les fibres à module élevé (aramide, carbone et verre) entrent dans la production des polymères renforcés de fibres (PRF) qui servent au renforcement interne en remplacement des barres et des câbles de précontrainte en acier ou comme renforcement externe pour les réfections. De plus, un nouvel article décrit brièvement l’utilisation de fibres à faible module, utilisées pour le contrôle des fissures dans le béton. Le chapitre 16 traite des poutres et dalles en béton, des dalles de tablier en béton et des tabliers en bois mis sous contrainte, contenant des PRF. Le chapitre 16 comprend également des règles de calcul qui permettent l’utilisation de polymères renforcés de fibres de verre comme armature principale et câbles de précontrainte dans le béton. Une annexe informative offre maintenant des directives pour les ponts en matières composites de GRFP.
Le chapitre 17 (« Ouvrages en aluminium ») prescrit les exigences en matière de conception, construction et érection des ponts routiers et passerelles piétonnières en aluminium. Lorsque permis au chapitre 12, le chapitre 17 peut maintenant aussi s’appliquer aux ouvrages routiers connexes. Dans cette édition de ce Code, l’article 17.19 sur les tabliers de ponts en aluminium a été simplifié et généralisé, reconnaissant que les composants de tablier faits d’aluminium peuvent se décliner en une large variété de formes. L’article 17.20 traitant de la fatigue a été mis à jour avec l’ajout de nouvelles approches locales sur le stress et un nouvel article 17.26 sur l’évaluation de performance par essai a été ajouté.
Les gouvernements de l’Alberta, de la Colombie-Britannique, du Manitoba, du Nouveau-Brunswick, de Terre-Neuve-et-Labrador, des Territoires du Nord-Ouest, de la Nouvelle-Écosse, du Nunavut, de l’Ontario, de l’Île-du-Prince-Édouard, du Québec, de la Saskatchewan et du Yukon, ainsi que Travaux publics et Services gouvernementaux Canada, la Société des ponts fédéraux limitée et Les Ponts Jacques Cartier et Champlain Incorporée ont assuré en partie le financement pour l'élaboration de ce Code.
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CSA S6.1:19 - Commentary on CSA S6:19, Canadian Highway Bridge Design Code
Preface
This is the fifth edition of CSA S6.1, Commentary on CSA S6:19, Canadian Highway Bridge Design Code. It supersedes the previous editions, published in 2014, 2006, 2000, and 1990.
Throughout this Commentary, CSA S6:19 is referred to as the Code. Other Codes are always identified in a manner that allows them to be readily distinguished from the Code.
The purpose of this Commentary is to provide background on the design provisions of the Code and thereby to help designers deal with issues not explicitly addressed in the Code.
Each section and clause in this Commentary bears the number of its corresponding section or clause in the Code, with the addition of the prefix C. For example, Section C1 provides commentary on Section 1 of the Code, and within Section C1, Clause C1.1.1 provides commentary on Clause 1.1.1 of the Code. The same approach is used in the numbering of annexes. Tables and figures are numbered sequentially (for example, the first table in Section C3 is Table C3.1, which is followed by Table C3.2, etc.). However, they do not correspond to the tables and figures bearing the same numbers (minus the C) in the Code.
The Code contains many clauses dealing with approval by owner or regulatory authority (see the definitions in Clause 1.3.2 of the Code). Where possible, this Commentary provides guidance for owners or regulatory authorities consulting such clauses.
