Préface
Ce document constitue la dixième édition du CAN/CSA-S6, le Code canadien sur le calcul des ponts routiers. II remplace l'édition précédente publiée en l'an 2000, laquelle fusionnait et remplaçait la CAN/CSA-S6-88, Calcul des ponts-routes, et la troisième édition du code OHBDC-91-01, Ontario Highway Bridge Design Code. Des éditions précédentes de la norme CSA ont été publiées en 1978, 1974, 1966, 1952,1938, 1929 et 1922. Des éditions précédentes du Ontario Highway Bridge Design Code ont été publiées en 1983 et 1979 par le ministère des Transports de l'Ontario.
Ce Code fait appel à la technique du calcul aux états limites et prend en compte les conditions actuelles en matière de calcul au Canada et des activités de recherche entreprises depuis la publication de l’édition précédente. Plusieurs aspects des techniques de calcul sont abordés pour la première fois et de nombreux domaines sont approfondis. Ce Code est rédigé de façon à pouvoir s’appliquer dans toutes les provinces et territoires du Canada.
Le chapitre 1 («Généralités») précise les exigences générales et comprend des définitions et une disposition bibliographique qui peut s’appliquer à l’ensemble du Code. Le chapitre prévoit également les exigences géométriques, fondées en partie sur les Normes canadiennes de conception géométrique des routes (1999), de l’Association des transports du Canada et les exigences en matière de conception hydraulique, fondées en partie sur le Guide to Bridge Hydraulics, 2e éd. (2001) 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.
Le chapitre 2 («Durabilité») porte sur la notion de durabilité des matériaux utilisés dans la construction des ponts, ponceaux et autres ouvrages aménagés sur le réseau routier. Les critères de durabilité appliqués à tous les matériaux reposent sur les principes courants des mécanismes de détérioration propres à chaque matériau, les conditions environnementales auxquelles ils sont soumis, ainsi que les mesures de protection et les exigences détaillées nécessaires au maintien de la détérioration à des niveaux acceptables.
Le chapitre 3 («Charges») prévoit les exigences en matière de charges pour la conception de nouveaux ponts, y compris les exigences relatives aux charges permanentes, les surcharges, ainsi que les diverses charges transitoires et exceptionnelles (mais à l’exclusion des charges parasismiques). Le camion modèle de 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 comprend également des dispositions sur les collisions provoquées par des navires.
Le chapitre 3 n’impose plus de limites sur la longueur des travées en ce qui a trait à l’application des surcharges de voie et des charges de camions. Par conséquent, des exigences relatives aux longues travées ont été élaborées et se retrouvent au chapitre 3 et ailleurs dans le Code (ces exigences ne devraient pas, cependant, être réputées complètes). Le chapitre 3 traite des surcharges appliquées sur les longues travées et de la nécessité d’effectuer des essais en soufflerie pour calculer les effets aérodynamiques.
Le chapitre 4 («Calcul parasismique») présente les règles de calcul parasismique pour les nouveaux ponts, règles qui s’inspirent surtout des normes AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) LRFDEM-3-M, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 3e éd. (2005). Le chapitre 4 se distingue toutefois du code AASHTO LRFDEM-3-M par son approfondissement du coefficient de risque et du coefficient de modification de réponse, par l’application de nouvelles règles de calcul et de nouveaux détails à l’égard des éléments d’infrastructure en acier de construction ductile, et par l’élaboration de règles de calcul sur l‘isolation parasismique de la base. Le chapitre 4 comprend également des règles de calcul pour l’évaluation sismique des ponts actuels et des dispositions relatives à la réfection parasismique de ponts existants.
Le chapitre 5 («Méthodes d’analyse») prévoit les exigences relatives à l’analyse de l’ossature de base des ponts. Dans ces méthodes d’analyse simplifiée de l’ossature d’un pont, le pont est considéré comme une poutre unique et les efforts sont répartis à parts égales sur la largeur du pont, puis amplifiés aux fins du calcul de l’intensité réelle. Les coefficients de distribution sont fondés sur des recherches menées jusqu’à la fin des années quatre-vingt dix. Des méthodes simplifiées de calcul des déformations élastiques sont ajoutées aux fins de l’analyse des effets transversaux. Des méthodes perfectionnées d’analyse des ponts à travée courte, moyenne et longue sont également abordées.
Le chapitre 6 («Fondations») se fonde, conformément à l’édition précédente, sur l’utilisation de coefficients de tenue globaux. S’appuyant sur la technique du calcul aux états limites, on applique la notion de «résistance» à la solidité ou la capacité du sol ou du roc à l’état limite ultime et la notion de «réaction» est liée à l’état limite de service et indique une déformation particulière. Le chapitre 6 insiste sur l’importance des communications entre l’ingénieur en structure des ponts et l’ingénieur géotechnicien à tous les stades du projet.
Le chapitre 7 («Ouvrages sous remblais») traite des ouvrages en sol-métal constitués de tôles ondulées peu profondes dans lesquels la poussée constitue l’effort dominant dans les tôles ainsi que des ouvrages à caissons métalliques dans lesquels la flexion est également prise en compte dans la conception des tôles. Ce chapitre comporte également des dispositions relatives aux ouvrages en béton armé coulé en place et préfabriqué, y compris les tuyaux, les sections-caissons et les ouvrages à voussoirs. Le chapitre 7 précise également les exigences pour l’établissement des propriétés et des dimensions des éléments en sol stabilisé et en matériaux non pédologiques. Il traite également de la surveillance des travaux de construction et des méthodes de construction pour les éléments de sol.
Le chapitre 8 («Ouvrages en béton») traite des éléments en béton armé totalement ou partiellement précontraint (y compris les dalles de tablier) faits 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, combiné à la flexion. La méthode fondée sur le modèle bielle-tirant permet de dimensionner les zones pour lesquelles l’hypothèse des sections planes ne s’applique pas.
Le chapitre 9 («Ouvrages en bois») précise les propriétés des matériaux et des organes de fixation conformes à la CAN/CSA-O86-01, Règles de calcul des charpentes en bois. II comporte également des données sur le bois de structure mixte. Ses dispositions sur le cisaillement, la compression, la répartition des charges, les nombreux coefficients de calcul et les articles sur les tabliers en bois lamellé sont presque identiques à ceux de l’édition précédente. Le concept de l’effort de cisaillement est repris pour le calcul du cisaillement relatif aux membrures de bois débité et les valeurs de la résistance au cisaillement sont augmentées, conformément à la CAN/CSA-O86-01. En outre, les coefficients relatifs aux systèmes de répartition des charges sont modifiés.
Le chapitre 10 («Ouvrages en acier») précise la majorité des règles de calcul applicables aux ouvrages en acier (à l’exception de certaines exigences relatives aux séismes précisées au chapitre 4). Les exigences en matière de construction susceptibles d‘influer sur les coefficients de tenue utilisés au chapitre 10 sont énoncées à l’article 10.24. Puisque le Code englobe désormais les ponts à longue travée, l’utilisation des câbles de précontrainte et des arches est abordée. La durabilité fait l’objet d’un traitement beaucoup plus complet et les dispositions portant sur les poutres, les poutres mixtes, les poutres à courbure horizontale, les tabliers à dalle orthotrope, la fatigue et la construction ont été révisés.
Le chapitre 11 («Joints et appareils d’appui») traite des joints et des appareils d’appuis des tabliers les plus couramment utilisés au Canada.
Le chapitre 12 («Dispositifs de retenue et supports d’équipements routiers») prévoit les essais d’accident simulé requis pour les dispositifs de retenue et les supports d’équipements routiers cédant sous l’impact. Les dispositifs de retenue et les supports d’équipements routiers dont le rendement en service est satisfaisant peuvent être exemptés de ces essais. Des niveaux de rendement différents de ceux prévus au chapitre 12 sont permis, sous réserve de l’approbation des pouvoirs de réglementation.
Le chapitre 13 («Ponts routiers mobiles») prescrit les exigences en matière de conception, de construction et d’exploitation des ponts routiers mobiles traditionnels. Bien que la conception structurale se fonde maintenant sur la méthode de calcul aux états limites, le calcul des systèmes mécaniques se conforme au principe des contraintes admissibles utilisé dans l’industrie en Amérique du Nord.
Le chapitre 14 («Évaluation») contient de nouvelles dispositions sur le système d’évaluation à trois niveaux, l’évaluation des dalles de tabliers et l’évaluation détaillée à la suite des essais sur les ponts. Les dispositions sur la résistance des membrures en bois et la résistance au cisaillement sont améliorées. Une autre catégorie de véhicule exploité en fonction d‘un permis (PA permis — annuel) est ajoutée. Afin d’assurer une évaluation plus précise, une méthode facultative de calcul de la charge moyenne fondé sur des probabilités et utilisant la charge du site et des données de résistance est présentée. Conformément à l’édition précédente, une méthode plus traditionnelle permettant d’établir la classe des matériaux à partir de petits échantillons remplace celle du théorème de Bayes utilisée dans la CAN/CSA-S6-88.
Le chapitre 15 («Réfection») précise les règles de calcul pour la réfection et offre, aux fins de réfection, des conseils sur la sélection des charges et des coefficients de pondération des charges fondée sur le mode d’utilisation prévu du pont.
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 faible ou élevé. Les fibres à module élevé (aramide, carbone et verre) entrent dans la production des polymères renforcés de fibres (PRF) qui servent à remplacer les barres ou les câbles de précontrainte en acier. Les fibres à faible module servent essentiellement à réduire la fissuration du béton. Le chapitre 16 traite des poutres et des dalles en béton, des dalles de tablier en béton et des tabliers en bois mis sous contrainte. Dans cette édition, le chapitre 16 comprend de nouvelles règles de calcul qui permettent l’utilisation de polymères renforcés de fibres de verre comme armature principale et câbles de précontrainte dans le béton.
Le chapitre 17 («Ouvrages en aluminium») précise les règles de calcul à l’égard des ponts routiers et des passerelles piétonnières en aluminium.
D’autres dispositions du chapitre 16 permettent la réfection d’ouvrages de béton ou de bois au moyen de systèmes PRF liés de l’extérieur ou d’armatures montées près de la surface. Les dispositions de l’édition précédente portant sur les dalles de tablier en béton renforcé d’armatures de fibres sont réorganisées de façon à inclure les dalles de tablier coulées en place et préfabriquées, désormais appelés «dalles de tablier retenues de l’extérieur», tandis que les dalles de tablier contenant des armatures PRF s’appellent maintenant «dalles de tablier retenues de l’intérieur». Les coefficients de tenue de l’édition précédente sont modifiés : ils dépendent maintenant des conditions d’utilisation et on distingue les PRF fabriqués à l’usine de ceux qui sont fabriqués sur le terrain. Les exigences imposées par l’édition précédente en matière de déformabilité des poutres et des dalles en béton renforcé de fibres ou en béton précontraint renforcé de fibres font maintenant l’objet d’articles distincts qui portent sur le calcul de la déformabilité, de la résistance en flexion minimale et de l’armature de contrôle des fissures. L’effet de charges maintenues sur la résistance des PRF est pris en compte dans cette édition par des limites imposées sur les contraintes induites dans les PRF à l’état ultime de service. On introduit également des limites de contrainte à l’égard des câbles de précontrainte. Le calcul du cisaillement constitue une adaptation de la méthode utilisée par ce Code pour les ouvrages en béton et tient compte de la réduction du cisaillement porté par le béton dans des poutres armées de PRF. Le chapitre contient également des dispositions modifiées relatives aux dispositifs de retenue.
Les gouvernements de l’Alberta, de la Colombie-Britannique, du Manitoba, du Nouveau-Brunswick, de Terre-Neuve et du 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 et la Société des ponts fédéraux Limitée ont assuré le financement de la rédaction et de la publication de ce Code. Ce Code n’aurait pu être élaboré sans la collaboration de tous ces commanditaires.
L’édition française de ce Code a été préparée par l’Association canadienne de normalisation d’après la version anglaise, laquelle a été élaborée par le Comité technique CSA sur le Code canadien sur le calcul des ponts routiers sous l’autorité du Comité directeur stratégique sur les ouvrages (conception), et a été approuvée formellement par le comité. Le Code a été approuvé en tant que Norme nationale du Canada par le Conseil canadien des normes.
Domaine d'application
1.1.1 Domaine d'application du Code
Ce Code s'applique à la conception, à l'évaluation et à la réfection structurale des ponts routiers fixes et mobiles au Canada. Aucune limite n'est indiquée quant à la longueur des portées, mais le Code ne vise pas nécessairement tous les aspects de la conception de tous les types de ponts à longue portée. Il vise également la conception des passerelles piétonnières, des murs de soutènement, des dispositifs de retenue et des accessoires routiers de nature structurale comme les lampadaires et les structures de support des panneaux de signalisation.
Ce Code ne s'applique pas aux structures des services publics ni aux ponts utilisés à des fins de transport par service ferroviaire régulier ou trains de banlieue.
Il ne précise pas non plus les exigences relatives aux effets côtiers, comme l'exposition à l'action des vagues et aux icebergs, ni aux conditions en terrain montagneux élevé, comme l'effet des avalanches. On doit retenir les services de spécialistes pour agir comme conseillers ou vérificateurs de la conception des structures qui pourraient être soumises à de tels effets. En outre, ces spécialistes doivent s'assurer que toutes les exigences des codes pertinents ont été satisfaites.
Dans le cas de ponts qui ne correspondent pas entièrement aux critères du domaine d'application, ce Code s'applique uniquement lorsqu'il convient. Tout critère de conception supplémentaire ou de rechange qui est nécessaire doit être soumis pour approbation.
1.1.2 Domaine d’application de ce chapiter
Ce chapitre énonce les exigences relatives à l’application du Code et les exigences générales visant les ponts, les ponceaux et les ouvrages connexes. Ces exigences déterminent la géométrie de base et la conception hydraulique. Des exigences générales sont aussi énoncées pour les éléments connexes, le drainage du tablier du pont, l’entretien et l’accès à des fins d’inspection. Des lignes directrices très générales abordent des questions économiques, esthétiques et environnementales.
1.1.3 Terminologie
Dans les normes CSA, le terme «doit» indique une exigence, c’est-à-dire une prescription que l’utilisateur doit respecter pour assurer la conformité à la norme ; «devrait» indique une recommandation ou ce qu’il est conseillé mais non obligatoire de faire et «peut», une possibilité ou un conseil. 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 de figures et des tableaux font partie de ceux-ci et peuvent être rédigées comme des prescriptions. Les légendes des figures et des équations font également partie de celles-ci. La désignation «normative» ou «informative» est attribuée aux annexes pour en définir l’application (obligatoire ou facultative).
