S473-04

S473-04

Charpentes en acier

Avis juridique concernant les normes

Les normes de l’Association canadienne de normalisation (CSA) sont élaborées selon un processus consensuel et approuvées par le Conseil canadien des normes. Ce processus rassemble des volontaires représentant différents intérêts et points de vue dans le but d’atteindre un consensus et d’élaborer une norme. Bien que la CSA assure l’administration de ce processus et détermine les règles qui favorisent l’équité dans la recherche du consensus, elle ne met pas à l’essai, ni n’évalue ou vérifie de façon indépendante le contenu de ces normes.

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Mise à jour no 1S473-04Décembre 2005Note : Les notes à l’utilisateur aux normes CSA sont maintenant des mises à jour. Veuillez communiquer avec le groupe Vente des produits d’information de la CSA ou rendez-vous au www.ShopCSA.ca pour plus de renseignements sur le service de mise à jour des normes CSA.

Titre : Charpentes en acier — publiée initialement en février 2005

Les modifications qui suivent ont été officiellement approuvées :

Modification Première de couverture et page titre

Ajout Texte des Normes nationales du Canada

Abrogation Aucune

La S473-04 de la CSA comptait 173 pages (xiii pages liminaires et 160 pages de texte) qui portaient toutes la date de publication. Elle compte maintenant les pages suivantes :

Février 2005 iii à xiii et 1 à 160

Décembre 2005 Page couverture, Texte des normes nationales du Canada, page titre et page des droits d’auteur

• Insérez les feuilles révisées dans votre exemplaire de la norme pour la tenir à jour.• Conservez les pages périmées à titre de référence.

Norme nationale du CanadaCAN/CSA-S473-04

Charpentes en acier

(approuvée en décembre 2005)

Avis juridique concernant les normes

Les normes de l’Association canadienne de normalisation (CSA) sont élaborées selon un processus consensuel et approuvées par le Conseil canadien des normes. Ce processus rassemble des volontaires représentant différents intérêts et points de vue dans le but d’atteindre un consensus et d’élaborer une norme. Bien que la CSA assure l’administration de ce processus et détermine les règles qui favorisent l’équité dans la recherche du consensus, elle ne met pas à l’essai, ni n’évalue ou vérifie de façon indépendante le contenu de ces normes.

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L’Association canadienne de normalisation (CSA), sous les auspices de laquelle cette Norme nationale a été préparée, a reçu ses lettres patentes en 1919 et son accréditation au sein du Système de Normes nationales par le Conseil canadien des normes en 1973. Association d’affiliation libre, sans but lucratif ni pouvoir de réglementation, elle se consacre à l’élaboration de normes et à la certification. Les normes CSA reflètent le consensus de producteurs et d’usagers de partout au pays, au nombre desquels se trouvent des fabricants, des consommateurs, des détaillants et des représentants de syndicats, de corps professionnels et d’agences gouvernementales. L’utilisation des normes CSA est très répandue dans l’industrie et le commerce, et leur adoption à divers ordres de législation, tant municipal et provincial que fédéral, est chose courante, particulièrement dans les domaines de la santé, de la sécurité, du bâtiment, de la construction et de l’environnement. Les Canadiens d’un bout à l’autre du pays témoignent de leur appui au travail de normalisation mené par la CSA en participant bénévolement aux travaux des comités de la CSA et en appuyant ses objectifs par leurs cotisations de membres de soutien. Les quelque 7000 volontaires faisant partie des comités et les 2000 membres de soutien constituent l’ensemble des membres de la CSA parmi lesquels ses administrateurs sont choisis. Les cotisations des membres de soutien représentent une source importante de revenu pour les services de soutien à la normalisation volontaire. L’Association offre des services de certification et de mise à l’essai qui appuient et complètent ses activités dans le domaine de l’élaboration de normes. De manière à assurer l’intégrité de son processus de certification, l’Association procède de façon régulière et continue à l’examen et à l’inspection des produits portant la marque CSA. Outre son siège social et ses laboratoires à Toronto, la CSA possède des bureaux régionaux dans des centres vitaux partout au Canada, de même que des agences d’inspection et d’essai dans huit pays. Depuis 1919, l’Association a parfait les connaissances techniques qui lui permettent de remplir sa mission d’entreprise, à savoir la CSA est un organisme de services indépendant dont la mission est d’offrir une tribune libre et efficace pour la réalisation d’activités facilitant l’échange de biens et de services par l’intermédiaire de services de normalisation, de certification et autres, pour répondre aux besoins de nos clients, tant à l’échelle nationale qu’internationale. Pour plus de renseignements sur les services de la CSA, s’adresser àAssociation canadienne de normalisation5060, Spectrum Way, bureau 100Mississauga (Ontario) L4W 5N6Canada

Le Conseil canadien des normes est l’organisme de coordination du Système de Normes nationales, unefédération d’organismes indépendants et autonomes qui travaillent au développement et à l’amélioration de la normalisation volontaire dans l’intérêt national. Les principaux buts du Conseil sont d’encourager et de promouvoir la normalisation volontaire comme moyen d’améliorer l’économie nationale, ainsi que la santé, la sécurité et le bien-être du public, d’aider et de protéger le consommateur, de faciliter le commerce national et international et de favoriser la coopération internationale dans le domaine de la normalisation. Une Norme nationale du Canada est une norme approuvée par le Conseil canadien des normes, qui reflète une entente raisonnable parmi les points de vue d’un certain nombre de personnes compétentes dont les intérêts réunis forment, au degré le plus élevé possible, une représentation équilibrée des producteurs, utilisateurs, consommateurs et autres personnes intéressées, selon le domaine envisagé. Il s’agit généralement d’une norme qui peut apporter une contribution appréciable, en temps opportun, à l’intérêt national. L’approbation d’une norme en tant que Norme nationale du Canada indique qu’elle est conforme aux méthodes et critères établis par le Conseil canadien des normes. L’approbation ne porte pas sur l’aspect technique de la norme ; cet aspect demeure la responsabilité de l’organisme rédacteur de normes accrédité. Il est recommandé aux personnes qui ont besoin de normes de se servir des Normes nationales du Canada lorsque la chose est possible. Ces normes font l’objet d’examens périodiques ; c’est pourquoi il est recommandé aux utilisateurs de se procurer l’édition la plus récente de la norme auprès de l’organisme qui l’a préparée. La responsabilité d’approuver les Normes nationales du Canada incombe au Conseil canadien des normes270, rue Albert, bureau 200Ottawa (Ontario) K1P 6N7Canada

This National Standard of Canada is available in English and French.

Bien que le but premier visé par cette norme soit énoncé sous sa rubrique Domained’application, il est important de retenir qu’il incombe à l’utilisateur de juger si la norme

convient à ses besoins particuliers.MDMarque déposée de l’Association canadienne de normalisation

(Texte des Normes nationales du Canada ajouté en décembre 2005)

CAN/CSA-S473-04Charpentes en acier

Approuvée parle Conseil canadien des normes

Édition française publiée en février 2005 par l’Association canadienne de normalisation,un organisme sans but lucratif du secteur privé.

5060, Spectrum Way, bureau 100, Mississauga (Ontario) Canada L4W 5N61 800 463-6727 • 416-747-4044

Visitez notre boutique en ligne au www.ShopCSA.ca

Norme nationale du Canada(approuvée en décembre 2005)

ISBN 1-55436-889-8Réviseur technique de la version anglaise : Lawrence Fogwill

© Association canadienne de normalisation — 2005

Tous droits réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite par quelque moyen que ce soit sans la permission préalable de l’éditeur.

(Page des droits d’auteur remplacée en décembre 2005)

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S473-04

Service de mise à jourdes normes CSA

S473-04Février 2005

Titre : Charpentes en acierNombre de pages : 173 pages (xiii pages liminaires et 160 pages de texte) qui portent toutes la mention Février 2005

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CANADIAN STANDARDSASSOCIATIONCONSOLIDATED MAILING LIST5060 SPECTRUM WAY, SUITE 100MISSISSAUGA ON L4W 5N6CANADA

Édition française publiée en février 2005 par l’Association canadienne de normalisation,un organisme sans but lucratif du secteur privé.

5060, Spectrum Way, bureau 100, Mississauga (Ontario) Canada L4W 5N61 800 463-6727 • 416-747-4044

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S473-04Charpentes en acier

Norme CSA

ISBN 1-55436-889-8Réviseur technique de la version anglaise : Lawrence Fogwill

© Association canadienne de normalisation — 2005

Tous droits réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite par quelque moyen que ce soit sans la permission préalable de l’éditeur.

Février 2005 iii

Table des matières

© Association canadienne de normalisation Charpentes en acier

Comité technique sur les charpentes en acier et en béton viii

Groupe de travail sur les charpentes en acier x

Préface xii

1 Domaine d’application 1

2 Ouvrages de référence 2

3 Définitions, abréviations et symboles 43.1 Définitions 43.2 Abréviations 6

4 Plans, dessins et documents 114.1 Généralités 114.2 Plans 114.3 Plans et devis d’aménagement 114.4 Dessins et devis de fabrication 124.4.1 Dessins de fabrication 124.4.2 Devis 124.5 Dessins d’atelier 124.6 Dessins d’après exécution (de vérification) 12

5 Matériaux 135.1 Généralités 135.2 Fabrication de l’acier 145.3 Composition chimique 165.4 Propriétés mécaniques 165.5 Étendue des essais mécaniques 175.6 Tolérances 185.7 Boulons, écrous et rondelles 185.8 Documentation et marquage 185.8.1 Assurance de la qualité 185.8.2 Marquage 185.8.3 Matériaux non identifiés 18

6 Résilience 196.1 Généralités 196.2 Essais de résilience 196.2.1 Métal de base 196.2.2 Zone thermiquement affectée et métal fondu 236.2.3 Métal de base coulé ou forgé 24

7 Règles de calcul 257.1 Généralités 257.2 États limites 257.2.1 Généralités 257.2.2 États limites ultimes 257.2.3 États limites d’utilisation 257.3 Exigences additionnelles 25

S473-04 © Association canadienne de normalisation

iv Février 2005

7.3.1 Généralités 257.3.2 Intégrité structurale 257.3.3 Flèches, vitesses et accélérations 257.3.4 Stabilité des charpentes 267.3.5 Contrôle des fissures 267.3.6 Installations des accessoires 267.3.7 Avaries causées par l’eau givrante 267.3.8 Ductilité de la charpente 267.3.9 Étanchéité 26

8 Analyse de la structure 278.1 Généralités 278.2 Analyse élastique 278.3 Analyse plastique 278.4 Effets de stabilité 278.5 Analyse dynamique 278.6 Essais 29

9 Dimensionnement des éléments 299.1 Longueur des éléments 299.1.1 Longueur aux fins de l’analyse 299.1.2 Longueur aux fins du calcul 299.1.3 Longueur efficace 299.2 Élancement 299.3 Rapports largeur/épaisseur des profilés laminés, des profilés de charpente creux et des plaques 299.4 Aires brutes et nettes des éléments en traction 29

10 Résistance des éléments 3010.1 Généralités 3010.2 Éléments de charpente tubulaires fabriqués 3010.3 Profilés laminés et profilés de charpente creux 3010.4 Résistance des plaques raidies et des murs mixtes 3010.5 Parois cylindriques 3010.5.1 Généralités 3010.5.2 Parois cylindriques non raidies : éléments de charpente tubulaires fabriqués 3110.5.3 Cylindres, parois cylindriques et plaques courbes 3410.5.4 État limite de la contrainte de traction 4610.6 Pitons 46

11 Résistance des joints et des assemblages 4611.1 Joints entre les éléments tubulaires circulaires fabriqués 4611.1.1 Généralités 4611.1.2 Joints simples 5011.1.3 Joints chevauchants 5311.1.4 Joints complexes 5311.1.5 Nœuds multijoints 5311.1.6 Joints à injection de coulis de ciment 5411.2 Joints de profilé de charpente creux (PCC) 5411.3 Autres types de joints 5411.4 Soudures 5411.5 Boulons 54

12 Panneaux en plaques raidies 5412.1 Objet 54


Février 2005 v

12.1.1 Généralités 5412.1.2 Forces 5512.1.3 Coefficient de tenue en service 5512.2 Calcul des charges perpendiculaires au plan des plaques 5512.2.1 Calcul des plaques minces 5512.2.2 Calcul des raidisseurs 5612.2.3 Calcul des poutres-maîtresses 5712.3 Calcul des forces planes 5812.3.1 Généralités 5812.3.2 Calcul des plaques minces 5812.3.3 Exigences visant les raidisseurs longitudinaux 5912.3.4 Calcul de la plaque raidie 6012.3.5 Exigences visant les poutres-maîtresses 6212.4 Calcul des forces normales et planes 6212.4.1 Calcul des plaques minces 6212.4.2 Calcul des plaques raidies et des poutres-maîtresses 62

13 Murs mixtes 6213.1 Généralités 6213.2 Forces de calcul 6213.3 Analyse 6313.3.1 Effets des charges globales 6313.3.2 Effets des charges locales 6313.4 Coefficients de tenue en service 6413.5 Propriétés physiques 6413.6 Flexion due à des charges transversales 6413.6.1 Généralités 6413.6.2 Résistance du béton en flexion 6413.6.3 Résistance de l’acier en flexion 6513.7 Cisaillement dû à des charges transversales 6513.8 Pression de contact 6713.9 Charge axiale 6713.10 Flexion et cisaillement plans 6713.11 Murs mixtes bidirectionnels 6713.12 Contrôle des fissures 6713.13 Résistance à la fatigue 67

14 Fatigue 6714.1 Généralités 6714.2 Durée de vie 6814.3 Portée de l’analyse de la fatigue 6814.4 Classement des joints 7014.5 Contraintes à l’étude 7014.6 Joints entre les éléments de charpente tubulaires fabriqués 7114.7 Joints de profilé de charpente creux 7114.8 Plages de contraintes admissibles 7114.8.1 Courbes de calcul S-N de base 7114.8.2 Courbes S-N de base (N ≤ 107 cycles) 7214.8.3 Courbes S-N de base (N > 107 cycles) 7214.9 Modifications des courbes S-N de base 7214.9.1 Effets de l’eau de mer 7214.9.2 Effets de l’épaisseur 7214.9.3 Amélioration des soudures 7314.10 Composants en acier coulé ou forgé 73


vi Février 2005

14.11 Mécanique de fracture 73

15 Protection contre la corrosion et l’abrasion 8915.1 Généralités 8915.2 Protection dans la zone atmosphérique 8915.3 Protection dans la zone d’éclaboussement 8915.4 Protection dans la zone immergée 8915.4.1 Domaine d’application 8915.4.2 Systèmes à courant imposé 8915.4.3 Systèmes à anodes sacrificielles 8915.4.4 Vérifications des organes de fonctionnement des systèmes à courant imposé 9015.5 Dessins et registres 9015.6 Exigences relatives à l’inspection 9015.7 Revêtements 91

16 Détails d’assemblage et de boulonnage 9116.1 Détails d’assemblage d’autres types de joints 9116.2 Assemblages à boulons haute résistance 91

17 Soudage 9117.1 Généralités 9117.2 Procédés 9117.3 Exigences relatives aux matériaux 9117.4 Certification 9217.5 Résistance des soudures 9217.6 Fabrication 9217.7 Inspection 9217.8 Réparations 9217.9 Soudage sous l’eau 93

18 Tolérances de la charpente réalisée 9318.1 Généralités 9318.2 Éléments de charpente tubulaires fabriqués 9318.3 Structures en plaques 9418.4 Profilés laminés et profilés de charpente creux 9418.5 Éléments composés 9418.6 Éléments soudés 9418.7 Éléments en compression 9418.8 Fermes 94

19 Fabrication et construction 9519.1 Généralités 9519.2 Repérage 9519.3 Rectitude des éléments 9519.4 Découpage à chaud 9519.5 État de surface des rives cisaillées ou découpées à chaud 9519.6 Trous destinés aux boulons et autres organes d’assemblage mécaniques 9619.7 Constructions boulonnées 9619.8 Efficacité des assemblages temporaires 9619.9 Alignement 9619.10 Préparation des surfaces d’appui 9619.11 Entreposage des matériaux 9619.12 Traitement thermique 96


Février 2005 vii

20 Nettoyage, préparation des surfaces et application de la couche d’apprêt 9720.1 Généralités 9720.2 Préparation des surfaces 97

21 Inspection 9721.1 Généralités 9721.2 Rejet 9721.3 Inspection du soudage 9721.4 Inspection des assemblages réalisés par des boulons haute résistance 97

AnnexesA (normative) — Exigences supplémentaires visant la CSA W59 98B (normative) — Exigences supplémentaires visant la qualification des soudeurs, des opérations de

soudage et des modes opératoires de soudage 135C (normative) — Essais de qualification de résilience 143D (informative) — Essais de déplacement de l’ouverture en tête de fissure de la zone thermiquement

affectée : informations sur les joints et l’emplacement des entailles 152E (informative) — Exemples de classement des exigences de résilience des éléments de charpente pour les

structures fixes 159

Tableaux5.1 — Matrice des caractéristiques requises des matériaux 155.2 — Composition chimique de l’acier pour une épaisseur inférieure ou égale à 52 mm et lorsque Fy

est inférieure à 400 MPa 166.1 — Classement des éléments de charpente selon le contrôle des fissures et stratégie connexe en vue

de l’établissement des exigences de résilience 206.2 — Caractéristiques de résilience et températures d’essai 216.3 — Facteurs de multiplication pour les éprouvettes sous-dimensionnées 236.4 — Énergie de choc minimale absorbée pour l’essai de résilience Charpy V 2410.1 — Articles de référence sur le flambage et la résistance de divers types de cylindres 3111.1 — Coefficient de tenue en service d’un joint, φ j 5111.2 — Coefficient de résistance d’un joint tubulaire, Qu 5111.3 — Plages de validité des paramètres des joints simples 5214.1 — Coefficient de ruine, α 6914.2 — Coefficient de ruine, β 6914.3 — Caractéristiques des courbes S-N de base 7114.4 — Fatigue : classement des joints 76

Figures10.1 — Notation d’un anneau raidisseur 3610.2 — Catégories de parois cylindriques à raidisseurs longitudinaux 4311.1 — Configurations d’un joint simple 4811.2 — Joint en K à contrevents sans chevauchement 4911.3 — Joint en K à contrevents chevauchants 4912.1 — Panneau en plaques raidies 5514.1 — Courbe S-N de calcul de base pour les joints tubulaires 7414.2 — Courbe S-N de calcul de base pour les joints sans nœuds 75


viii Février 2005

Comité technique sur les charpentes en acier et en béton

B. Maddock Sandwell Inc.Houston, Texas, É.-U.

président

A. Ewida Pétro-CanadaSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

vice-président

P. Rogers AMEC AmericasSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

vice-président

N. Allyn Westmar Consultants Inc.Vancouver Nord (Colombie-Britannique)

D. Attwood Lloyd’s Register North America Inc.Halifax (Nouvelle-Écosse)

P. J. Barry Paragon Engineering Services Inc.Houston, Texas, É.-U.

M. Blaxland DNV TechnologyHalifax (Nouvelle-Écosse)

W. Bobby Office Canada-Terre-Neuve des hydrocarbures extracôtiersSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

J. E. M. Braid Ressources naturelles CanadaOttawa (Ontario)

M. Cramm Kvaerner SNC-Lavalin OffshoreHalifax (Nouvelle-Écosse)

A. K. De EnCana ResourcesHalifax (Nouvelle-Écosse)

W. H. Dilger Walter Dilger Consulting Engineers LtdCalgary (Alberta)

comembre

M. Dwyer Transports CanadaSécurité maritime, Région de l’AtlantiqueSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

P. J. Fitzpatrick CJK EngineeringCalgary (Alberta)

N. Gillis Maersk Contractors Newfoundland LimitedSaint-Jean (Terre-Neuve et Labrador)


Février 2005 ix

R. M. Grant CBCL LimitedHalifax (Nouvelle-Écosse)Antérieurement de l’Office Canada-Terre-Neuvedes hydrocarbures extracôtiers

C. N. Henry Chevron Canada ResourcesCalgary (Alberta)

M. J. Maguire Husky Energy St. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

H. Marzouk Memorial University of NewfoundlandSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

S. Power Pétro-CanadaSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

comembre

F. Smith Fleetway Inc.Halifax (Nouvelle-Écosse)

M. Vache Doris EngineeringParis, France

J. B. Wardell ExxonMobil Development CompanyHouston, Texas, É.-U.

T. J. E. Zimmerman C-FER TechnologiesEdmonton (Alberta)

L. Fogwill CSAMississauga (Ontario)

chargé de projet


x Février 2005

Groupe de travail sur les charpentes en acier

T. J. E. Zimmerman C-FER TechnologiesEdmonton (Alberta)

président

P. J. Fitzpatrick CJK EngineeringCalgary (Alberta)

vice-président

M. Archer-Shee Bureau canadien de soudageMississauga (Ontario)

K. Barnes Stelco Inc.Hamilton (Ontario)

P. J. Barry Paragon Engineering Services Inc.Houston, Texas, É.-U.

P. Birkemoe Université de TorontoToronto (Ontario)

D. Blanchet BP America Inc.Londres, Angleterre

W. Bobby Office Canada-Terre-Neuve des hydrocarbures extracôtiersSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

J. E. M. Braid Ressources naturelles CanadaOttawa (Ontario)

D. Burns Université de WaterlooWaterloo (Ontario)

R. Bursey ConseillerSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

A. K. De EnCana ResourcesHalifax (Nouvelle-Écosse)

C. DesRochers Martec EngineeringHalifax (Nouvelle-Écosse)

A. Ewida Pétro-CanadaSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

M. Gilmor Institut canadien de la construction en acierToronto (Ontario)


Février 2005 xi

R. M. Grant CBCL LimitedHalifax (Nouvelle-Écosse)Antérieurement de l’Office Canada-Terre-Neuve des hydrocarbures extracôtiers

B. Maddock Sandwell Inc.Houston, Texas, É.-U.

M. J. Pates Nu-Tech Precision Metals Inc.Arnprior (Ontario)

P. Rogers AMEC AmericasSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

G. Ryan CBCL LimitedSt. John’s (Terre-Neuve et Labrador)

M. Stephens C-FER TechnologiesEdmonton (Alberta)

J. B. Wardell ExxonMobil Development CompanyHouston, Texas, É.-U.


xii Février 2005

Préface

Ce document constitue la troisième édition de la CSA S473, Charpentes en acier et remplace la deuxième édition publiée en 1992 de même que l’édition préliminaire publiée en 1989.

L’annexe A de cette norme remplace le document CSA W59S1-M1989, Supplément no 1-M1989, Structures offshore fixes en acier à la norme W59-M1989, Construction soudée en acier (soudage à l’arc). Les annexes B, C et D de cette norme remplacent le document CSA W47.1S1-M1989, Supplément no 1-M1989 à la norme CSA W47.1-1983, Certification des compagnies de soudage par fusion des structures en acier.

Cette norme est la troisième de cinq normes CSA formant le Code concernant l’étude, la construction et la mise en place des structures extracôtières fixes. Ces normes sont :a) CSA S471-04, Exigences générales, critères d’étude, conditions environnementales et charges ;b) CAN/CSA-S472-92, Fondations ;c) CAN/CSA-S474-04, Concrete Structures (en préparation) ; etd) CAN/CSA-S475-03, Opérations en haute mer.

Ce code a été élaboré dans les années 80 et 90 à la demande de l’industrie pétrolière et des pouvoirs de réglementation, lesquels estimaient que les structures extracôtières fixes de production d’hydrocarbures allaient se multiplier dans les régions pétrolifères situées au large des côtes canadiennes. En 1984, la CSA a donc formé un Comité administratif spécial ayant pour mandat de mettre sur pied un programme d’élaboration de normes techniques sur les structures extracôtières. Ce projet a donné naissance au Comité directeur stratégique sur les structures extracôtières et aux comités techniques responsables de l’élaboration des cinq normes formant le code. Des représentants du gouvernement, des pouvoirs de réglementation, de l’industrie, de sociétés de classification et d’universités, ainsi que du monde de la recherche et d’autres instituts techniques ont participé à la rédaction des normes.

Bien que cette norme énonce des exigences minimales visant la conception des structures extracôtières, elle est conçue pour servir de guide à la pratique courante et ne vise pas à empêcher le développement et la mise en œuvre de concepts techniques novateurs. Le concepteur doit faire preuve d’un bon jugement technique au moment du calcul des charpentes et il est responsable de la qualité des charpentes qu’il conçoit. Cette norme n’élimine en rien cette responsabilité.

Cette édition de la norme tient compte des commentaires formulés par les experts depuis la publication de l’édition antérieure. De manière générale, cette norme est semblable aux autres codes visant le calcul des charpentes, en particulier la CAN/CSA-S16-01, Règles de calcul aux états limites des charpentes en acier et le Code national du bâtiment — Canada, 1995. En outre, le comité technique responsable de l’élaboration de cette norme a consulté les publications de l’American Petroleum Institute, de la British Standards Institution et du Det Norske Veritas de même que des projets de normes ISO.

La version française de cette norme a été préparée par l’Association canadienne de normalisation d’après l’édition anglaise publiée en mars 2004, laquelle a été élaborée par le Comité technique sur les charpentes en acier et en béton, sous l’autorité du Comité directeur stratégique sur les structures extracôtières et a été approuvée par le Comité technique. La norme sera soumise au Conseil canadien des normes pour approbation en tant que Norme nationale du Canada.

Février 2005

Notes : 1) Dans cette norme, l’utilisation du masculin n’exclut pas le féminin. De même, l’emploi du singulier

n’exclut pas le pluriel (et vice versa) lorsque le sens le permet.2) Bien que le but premier visé par cette norme soit énoncé sous sa rubrique Domaine d’application, il est

important de retenir qu’il incombe à l’utilisateur de juger si la norme convient à ses besoins particuliers.3) Cette publication a été élaborée selon le principe du consensus, lequel est défini dans les Lignes directrices

CSA concernant la normalisation — Code de bonne pratique pour la normalisation comme étant «un accord substantiel. Le consensus va beaucoup plus loin que la majorité simple, sans constituer nécessairement l’unanimité». Par conséquent, un membre peut siéger au comité technique et ne pas être parfaitement d’accord avec tous les articles du document.


Février 2005 xiii

4) Les normes de la CSA sont revues périodiquement. Toute suggestion visant à les améliorer sera soumise au comité compétent.

5) Toute demande de renseignements au sujet de cette norme, y compris les demandes d’interprétation, doit être adressée à l’Association canadienne de normalisation, 5060, Spectrum Way, bureau 100, Mississauga (Ontario) Canada, L4W 5N6.Les demandes d’interprétation devraient :

a) énoncer le problème clairement en faisant référence à un article précis et, s’il y a lieu, comporterun croquis ;

b) fournir une explication des conditions d’utilisation ; etc) être formulées de sorte qu’on puisse y répondre par un oui ou par un non.Les interprétations du comité sont élaborées selon la publication Directives et lignes directrices de la CSA

concernant la normalisation et elles sont publiées dans le périodique de la CSA intitulé Info Update, lequel est affiché sur le site Web de la CSA au www.csa.ca.


Février 2005 1

S473-04Charpentes en acier

1 Domaine d’application

1.1Cette norme énonce des exigences visant le calcul et la fabrication des structures extracôtières fixes en acier selon la méthode de calcul aux états limites.

1.2

1.2.1Cette norme s’applique aux structures extracôtières fixes en acier types. Des règles ou des exigences supplémentaires peuvent s’imposer dans le cas de types de construction peu courants.

Les résistances des éléments non tubulaires des charpentes des installations de surface et du pont principal font l’objet de la CAN/CSA-S16.

1.2.2Il est possible d’utiliser un calcul rationnel fondé sur la théorie, l’analyse et les règles de l’art au lieu du processus et des formules de calcul fournis par cette norme à condition de prévoir des niveaux de sécurité et de performance au moins équivalents à ceux établis par cette norme et la CSA S471.

1.2.3Les structures spéciales visant la conception ou la construction d’éléments de charpente qui ne sont pas visées par cette norme peuvent être utilisées si :a) elles sont basées sur des principes analytiques et d’ingénierie et, au besoin, des données d’essai

fiables ; etb) si elles présentent des niveaux de sécurité et d’aptitude à l’utilisation au moins égaux à ceux établis

par cette norme et la CSA S471.

1.2.4Les aciers plus résistants que ceux visés par cette norme peuvent être utilisés si l’on peut prouver qu’ils possèdent suffisamment de soudabilité et de résilience pour que la résistance à la fissuration de l’acier et de ses soudures assure des niveaux de contrôle des fissures au moins équivalents à ceux que prévoit le chapitre 6.

1.3Dans cette norme, les dimensions sont exprimées en millimètres et les forces en newtons, à moins d’indication contraire.

1.4Dans le but de vérifier la conformité à cette norme, la valeur limite d’une valeur observée ou calculée devrait être exprimée comme un nombre entier arrondi selon la méthode décrite dans la CAN/CSA-Z234.1.


2 Février 2005

1.5Dans 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 des 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.

2 Ouvrages de référenceCette norme renvoie aux publications suivantes ; l’année indiquée est celle de la dernière édition offerte au moment de l’impression de l’édition anglaise, modifications comprises.

CSA (Association canadienne de normalisation)A23.3-94 (confirmée en 2000)Calcul des ouvrages en béton

B95-1962 (confirmée en 1996)Surface Texture (Roughness, Waviness, and Lay)

CAN/CSA-G40.20-98/CAN/CSA-G40.21-98Exigences générales relatives à l’acier de construction laminé ou soudé/Aciers de construction

CAN/CSA-S16-01Règles de calcul aux états limites des charpentes en acier

Code sur la conception, la construction et l’installation de structures extracôtières fixes

S471-04Exigences générales, critères d’étude, conditions environnementales et charges

CAN/CSA-S472-92 (confirmée en 2001)Fondations

S474-04 (en préparation)Concrete Structures

CAN/CSA-S475-03Opérations en haute mer

S473.1-1992Commentary to CSA Standard CAN/CSA-S473-92, Steel Structures

W47.1-03Certification des compagnies de soudage par fusion de l’acier

CAN/CSA-W48-01Métaux d’apport et matériaux associés pour le soudage à l’arc

W59-03Construction soudée en acier (soudage à l’arc)


Février 2005 3

W178.1-02Qualification des organismes d’inspection en soudage

CAN/CSA-W178.2-01Qualification des inspecteurs en soudage

CAN/CSA-Z234.1-00Guide de familiarisation au système métrique

Z245.1-02Steel Pipe

API (American Petroleum Institute)RP 579 (2000)Fitness-for-Service

ASTM International (American Society for Testing and Materials)A 325-02Standard Specification for Structural Bolts, Steel, Heat Treated, 120/105 ksi Minimum Tensile Strength

A 325M-03Standard Specification for Structural Bolts, Steel, Heat Treated 830 MPa Minimum Tensile Strength [Metric]

A 490-02Standard Specification for Structural Bolts, Alloy Steel, Heat Treated, 150 ksi Minimum Tensile Strength

A 490M-00Standard Specification for High-Strength Steel Bolts, Classes 10.9 and 10.9.3, for Structural Steel Joints [Metric]

A 578/A 578M-96 (2001)Standard Specification for Straight-Beam Ultrasonic Examination of Plain and Clad Steel Plates for Special Applications

A 770/A 770M-86 (2001)Standard Specification for Through-Thickness Tension Testing of Steel Plates for Special Applications

E 23-02Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials

E 94-00Standard Guide for Radiographic Examination

E 165-02Standard Test Method for Liquid Penetrant Examination

E 208-95a (2000)Standard Test Method for Conducting Drop-Weight Test to Determine Nil-Ductility Transition Temperature of Ferritic Steels

E 709-01Standard Guide for Magnetic Particle Examination


4 Février 2005

AWS (American Welding Society)D3.6:2000Specification for Underwater Welding

BS (British Standards Institution)7448-1:1991Fracture Mechanics Toughness Tests: Method for Determination of Klc , Critical DOTF and Critical J Values of Metallic Materials

7448-2:1997Fracture Mechanics Toughness Tests: Method for Determination of Klc , Critical DOTF and Critical J Values of Welds in Metallic Materials

7910:1999Guide on Methods for Assessing the Acceptability of Flaws in Metallic Structures

DNV (Det Norske Veritas)RP B401 (1993)Cathodic Protection Design

IIW (International Institute of Welding)XV-701-89Design Recommendations for Hollow Section Joints — Predominantly Statically Loaded

ISO (Organisation internationale de normalisation)9001:2000Systèmes de management de la qualité — ExigencesNote : L’ISO 9001:2000 a été adoptée par la CSA et publiée en tant que Norme nationale du Canada.

ONGC (Office des normes générales du Canada)CAN/CGSB-48.9712-2000Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel

3 Définitions, abréviations et symboles

3.1 DéfinitionsNote : Voir les normes CSA S471 et S473.1 pour d’autres définitions.

Les définitions suivantes s’appliquent dans cette norme :

Âme en béton — béton renfermé entre les plaques en acier extérieures et assurant deux fonctions : transmetteur de charges en résistance à la flexion transversale et plane et au cisaillement et, élément comprimé en résistance aux charges verticales.Note : Voir la figure 13.1 de la CSA S473.1.

Âme longitudinale — plaque ou profilé en acier fixé à une ou aux deux plaques en acier extérieures et dont l’axe longitudinal est parallèle à la portée.Note : Voir la figure 13.1 de la CSA S473.1.

Âme transversale — plaque ou profilé en acier fixé à une ou aux deux plaques en acier extérieures et dont l’axe longitudinal est perpendiculaire à la portée.Note : Voir la figure 13.1 de la CSA S473.1.


Février 2005 5

Armature travaillant en cisaillement — armature transversale ou longitudinale en acier assurant la résistance au cisaillement en plus de celle que fournit le béton coulé. Elle peut être constituée d’un des éléments mentionnés à l’article 13.7.2.

Assemblage (d’un joint) — soudures ou organes d’assemblage et matériau immédiatement adjacent, comme la zone thermiquement affectée.

Butée d’ancrage — goujon à tête, profilé en C, plaque en acier ou autre dispositif servant à transférer un effort de cisaillement à l’interface acier-béton.Note : Voir la figure 13.1 de la CSA S473.1.

Charge prévue — valeur d’une charge non pondérée établie conformément à la CSA S471.

Coefficient de charge — coefficient appliqué à une charge prévue qui, pour l’état limite considéré, tient compte de la variabilité des charges et de leurs modes d’application ainsi que des incertitudes inhérentes à l’analyse des sollicitations.

Élément de charpente tubulaire fabriqué — élément de charpente de section circulaire fabriqué au moyen de plaques en acier individuelles.

Embase — zone d’un contrevent située près d’un jointa) dont la paroi est plus épaisse ;b) dont le diamètre plus grand ; ouc) qui est faite d’un acier plus résistant que le reste du contrevent.

Essai par pièce — vérification des propriétés mécaniques effectuée sur un échantillon de chaque pièce, brute de laminage ou traitée thermiquement. Une pièce brute de laminage est une pièce en forme du produit à éprouver (obtenue par laminage contrôlé ou traitement thermomécanique) à partir d’une seule brame, d’un seul bloom, d’une seule billette ou d’un seul lingot. Une pièce traitée mécaniquement est la plus grosse pièce d’une coulée et d’un chargement de four normalisée, trempée et revenue ou ayant subi un autre traitement thermique.

Interface (des murs mixtes) — interface entre l’âme en béton et une plaque en acier extérieure ou une âme en acier intérieure.

Joint tubulaire — zone située à la jonction de deux éléments ou plus de charpente tubulaires fabriqués et en comprenant les parties qui subiront une déformation locale lorsque le joint sera soumis à une charge. Lorsqu’un joint est fabriqué séparément des éléments qu’il réunit, il comprend les embases assemblées des éléments tubulaires fabriqués.Note : Voir l’article 11.1.1.3 pour une description des types de joint.

Murs mixtes — murs fabriqués principalement de plaques d’acier et de béton construits en sandwich (béton entre deux plaques d’acier).

Nœud — joint préfabriqué qui réunit deux ou plusieurs éléments de charpente tubulaires fabriqués. Le nœud peut être moulé ou fabriqué. Un nœud fabriqué est formé d’une zone de renforcement d’un joint et d’une ou plusieurs embases de contrevent.

Plaques en acier extérieures — plaques d’acier interne et externe d’un mur mixte assurant trois fonctions : semelles en traction et en compression en résistance à la flexion transversale, armature longitudinale primaire en résistance aux charges verticales et, âmes travaillant en cisaillement en résistance à la flexion plane et au cisaillement.Note : Voir la figure 13.1 de la CSA S473.1.

Point de concentration des contraintes — contrainte maximale à l’intersection contrevent/ membrure. Lorsque le point de concentration des contraintes est déterminé au moyen de formules semi-empiriques, il s’agit du produit de la contrainte nominale dans le contrevent et du facteur de concentration de contraintes approprié.


6 Février 2005

Plage de contraintes aux points de concentration de contraintes — produit de la plage de contraintes dans le contrevent et du facteur de concentration de contraintes approprié.

Profilé de charpente creux — voir Joint tubulaire.

Protection cathodique — technique servant à réduire le taux de progression de la corrosion d’une surface métallique en faisant de cette surface la cathode d’une cellule électrochimique.

Résistance (d’un élément, d’un assemblage ou d’une charpente) — capacité d’un élément, d’un assemblage ou d’une charpente de résister à une charge calculée conformément à cette norme, à partir des propriétés particulières et des dimensions nominales des matériaux constitutifs.

Résistance pondérée — produit de la résistance prévue et du coefficient de tenue en service approprié.

Résistance prévue — valeur de la résistance non pondérée d’une charpente ou d’un élément de charpente établie conformément à la norme CSA pertinente.

Revêtement — application d’une matière métallique, inorganique ou organique en vue de protéger de la corrosion ou de l’abrasion la surface sous-jacente de l’acier de charpente.

Robuste — capacité d’une charpente à résister aux événements sans dommage disproportionné à la cause.

Température de résilience de calcul — température minimale à laquelle un élément de charpente est soumis et qui est établie d’après une probabilité annuelle de dépassement de 0,5. La température correspond à celle que subit réellement l’élément, et tient compte de l’inertie thermique et de toutes les sources de chaleur.

Zone de renforcement d’un joint — zone d’un joint dans laquelle l’élément principal (membrure) a une paroi plus épaisse, un diamètre plus grand ou est fabriqué d’un acier plus résistant que le reste de la membrure.

3.2 AbréviationsLes abréviations suivantes s’appliquent dans cette norme :DOTF — déplacement de l’ouverture en tête de fissureFCAW — soudage à l’arc avec fil fourréFCAW-S — soudage à l’arc avec fil fourré (autoprotégé)GMAW — soudage à l’arc sous gaz avec fil pleinGMAW-S — soudage à l’arc sous gaz avec fil plein (transfert par courts-circuits)PCC — profilé(s) de charpente creuxRCV — résilience Charpy VSMAW — soudage à l’arc avec électrode enrobéeTDZ — transition de ductilité zéroZTA — zone thermiquement affectéeZTAGA — zone thermiquement affectée à grain affinéZTAGARS — zone thermiquement affectée à grain affiné soumise à un réchauffage sous-critiqueZTAGG — zone thermiquement affectée à gros grainZTAGGRI — zone thermiquement affectée à gros grain soumise à un réchauffage intercritiqueZTAGGRS — zone thermiquement affectée à gros grain soumise à un réchauffage sous-critiqueZTAIC — zone thermiquement affectée intercritiqueZTAICRS — zone thermiquement affectée intercritique soumise à un réchauffage sous-critiqueZTASC — zone thermiquement affectée sous-critique


Février 2005 7

3.3Les symboles suivants s’appliquent dans cette norme :Note : Les symboles qui s’écartent de la norme sont signalés au fur et à mesure de leur apparition.

A aireAe aire efficace d’une plaque raidieAm aire de la face à souder efficace, comme suit :

a) pour les soudures sur préparation à pénétration partielle : la dimension de la face du métal de base à souder × la longueur de la soudure (toutefois, Am ≤ l’épaisseur du métal de base × la longueur de la soudure) ; et

b) pour les soudures d’angle : la dimension efficace d’un côté de la soudure d’angle × la longueur de la soudure

An aire de la face à souder efficace perpendiculairement à l’effort de traction ou de compressionAo aire d’une membrureAr aire de la section d’un anneau raidisseur, à l’exclusion de la section de plaque efficaceAs aire de la section d’un raidisseur ou d’une paire de raidisseurs (plaque mince exclue)Aw aire de la gorge efficace, c.-à-d., la gorge efficace de la soudure × la longueur de la soudure a longueur d’une plaque parallèle à l’axe du raidisseur ; longueur d’une plaque en

compression ; longueur du raidisseur entre les points d’appui latéralae largeur efficace de la plaqueB largeur de l’éprouvette d’un essai de déplacement de l’ouverture en tête de fissure (voir

l’article C.2.2.1)b distance entre les raidisseurs ; largeur des éléments en compression raidis ou non raidisbe largeur efficace de la plaquebf largeur du cadre ou de la semelle du raidisseurCe formule d’Euler de résistance au flambageCef centre de gravité du raidisseur incluant la section de plaque de la paroi efficaceCf force de compression exercée sur un élément ou un composant d’élément soumis à une

charge pondérée ; charge axiale pondéréeCfy charge de compression transversale plane pondéréeCr centre de gravité du raidisseur ; résistance à la compression pondérée ; résistance axiale

pondéréerésistance à la compression axiale pondérée réduite d’un cylindre soumis à une pression hydrostatique externe

Cry résistance à la compression pondérée d’un élément ou d’un composant d’élémentCu résistance à la compression ultimeCuy résistance axiale ultimeCyy charge limite à la compression transversale planeC1 constante relative à la courbe S-N moyenneC2 constante relative à la courbe S-N moyenne moins deux écarts-typesc distance entre le centre de gravité des raidisseurs avec paroi efficace connexe et la fibre

extrême d’une semelle raidie (voir la figure 13.1 de la CSA S473.1)cx coefficient de correction de la compression longitudinale utilisé dans l’équation relative à la

largeur de plaque efficacecxy coefficient de correction du cisaillement plan utilisé dans l’équation relative à la largeur de

plaque efficacecy coefficient de correction de la compression ou de la traction transversale utilisé dans

l’équation relative à la largeur de plaque efficaceD diamètre extérieur de sections circulairesDm diamètre de l’élément principald diamètre d’un contrevent ; nombre d’écarts-types sous la moyennedb diamètre de l’élément de raccordementdo diamètre de la membrureE module d’élasticité de l’acier

′Cr


8 Février 2005

e excentricité du joint en K, soit la distance mesurée le long de l’axe d’une membrure entre les points d’intersection de chaque axe de contrevent et l’axe d’une membrure ; excentricité du raidisseur

F résistance ou contrainte (en MPa à moins d’indication contraire)Fc contrainte élastique de flambage en compressionFcr limite de résistance au flambage d’une plaqueFe résistance élastique au flambageFea résistance élastique au flambage de cylindres soumis à une force de compression axialeFeb résistance élastique au flambage de cylindres soumis à une flexionFep résistance élastique au flambage de cylindres soumis à une pression extérieureFev résistance élastique au flambage de cylindres soumis au cisaillement/torsionFsr plage de contraintesFst plage de contraintes de calcul du jointFu résistance minimale prévue en traction de l’acierFy limite d’élasticité minimale prévue, ou résistance dans le domaine élastiqueFyo limite d’élasticité minimale prévue d’une membruref contrainte pondérée (calculée) en général (indique également la pondération lorsque utilisé

comme indice)fa contrainte axiale pondérée dans la paroi due aux forces axialesfb contrainte de flexion pondérée dans la paroi due au moment de flexion global

résistance à la compression prévue pour le béton à 28 joursfj contrainte de von Mises équivalentefp contrainte circonférentielle pondérée dans la paroi due à la pression extérieurefr résistance pondéréefz contrainte normale pondérée dans le sens longitudinal (sous traction positive)fzθ cisaillement pondéré à action tangentielle par rapport à la surface de la paroifθ contrainte normale pondérée dans le sens circonférentiel (sous traction positive)fθr contraintes circonférentielles dans l’anneau raidisseur à la distance, rr, de l’axe du cylindreG charge permanente ; module de Coulomb (cisaillement) de l’acierg distance entre la surface intérieure du cylindre et le centre de gravité de l’anneau raidisseur ;

distance entre la surface immédiate du cylindre et le centre de gravité d’un raidisseur ; dimension de l’écart, soit la plus courte distance entre les points de jonction des contrevents dans les joints en K à éléments écartés

h hauteur du centre du cisaillement à partir du joint raidisseur/plaque ; hauteur intérieure d’un raidisseur en T ; excluant l’épaisseur de la plaque mince

I moment d’inertieIe moment d’inertie efficaceIef moment d’inertie efficace d’un anneau raidisseurIen moment d’inertie efficace d’un anneau raidisseur d’un cylindre soumis à une compression ou

à une flexion axialeIep moment d’inertie efficace d’un anneau raidisseur d’un cylindre soumis à une pression

extérieureIet moment d’inertie efficace d’un anneau raidisseur d’un cylindre soumis à une torsion et à un

cisaillementIpc moment d’inertie polaire de la section d’un raidisseur, relativement au centre de rotation

forcé, c’est-à-dire la jonction entre l’âme du raidisseur et la plaque mince, à l’exclusion de la plaque mince

Is moment d’inertie du raidisseur incluant la largeur efficace de la plaque mince (voir l’article 12.2.2.3), calculé à l’égard de l’axe du centre de gravité de la section

Iy moment d’inertie du raidisseur (excluant la plaque mince) au joint raidisseur/plaqueip indice relatif au planJ constante de St-Venant (torsion)K coefficient de longueur efficace ; coefficient de réduction du flambage pour kKL longueur efficace

′fc


Février 2005 9

Ka coefficient de flambageKb coefficient de flambagek coefficient de réduction du flambage ; terme en équation d’interactionka coefficient dépendant de D/t ; coefficient de réduction du flambage d’une paroi cylindrique

soumise à une compression axiale uniformekb coefficient de réduction du flambage d’une paroi cylindrique soumise à la flexionkc coefficient de flambage en compressionkm coefficient dépendant de D/tkp coefficient de réduction du flambage d’une paroi cylindrique soumise à une pression

latérale uniformecoefficient de réduction du flambage modifié concernant les cylindres soumis à une pression latérale et aux extrémités

ks coefficient de réduction du flambage d’une paroi cylindrique soumise à la torsion ou au cisaillement

kv coefficient de flambage en cisaillementkz coefficient de réduction du flambage d’une plaque courbe soumise à une contrainte axialekzθ coefficient de réduction du flambage d’une plaque courbe soumise à une contrainte de

cisaillement plankθ coefficient de réduction du flambage d’une plaque courbe soumise à une contrainte

circonférentielle de membraneL longueur ; longueur du cylindre ; longueur d’une zone de renforcement d’un joint ; longueur

d’un côté de soudure ; portée d’une poutre-maîtressedistance entre les anneaux circonférentiels ; longueur entre les points de soutien latéraux réels ; longueur du cylindre entre les cloisons ; longueur d’une paroi cylindrique non raidie

ef largeur efficace de la paroiMf moment de flexion d’un élément ou d’un composant d’élément soumis à une charge

pondéréeMr moment résistant pondéré d’un élément ou d’un composant d’élément

moment résistant pondéré réduit de cylindres soumis à une pression hydrostatique extérieureMu moment résistant d’un élémentm pente inverse de la courbe S-NN nombre de cycles d’une plage particulière de contraintes entraînant une rupture par fatiguen nombre de cycles d’une plage particulière de contraintes appliqués pendant la durée de

vie utileo indice relatif à une membrure tubulaireop indice relatif au hors-planp pression hydrostatique non pondérée ; pression uniforme exercée sur un élément ou un

composant d’élémentpcr pression critique ; pression hydrostatique critiquepf pression uniforme pondérée exercée sur un élément ou un composant d’élémentQf coefficient de résistance d’un joint tubulaireQu coefficient de résistance d’un joint tubulaireq dimension de chevauchement, soit la distance entre le raccordement d’un contrevent

principal d’un joint à recouvrement et l’endroit sur la membrure où le raccordement d’un contrevent chevauchant se situerait si la circonférence entière de ce contrevent se prolongeait jusqu’à la membrure

R rapport limite d’élasticité/traction tel que mesuré ; écartement à la racine de la soudurer rayon de giration ; rayon de courbure de la paroi ; rayon prévure rayon de giration efficace d’une plaque raidiero distance entre l’axe du cylindre et le centre de gravité de l’anneau raidisseur, incluant la

section de plaque connexe de la paroirr rayon jusqu’au point sur l’anneau raidisseur à partir de l’axe du cylindreS plage de contraintesSo plage de contraintes à 107 cycles

′kp

′Mr


10 Février 2005

s distance circonférentielle entre les longerons ou les limites de la rigidité radiale ; le moindre de a ou b

Tf force de traction exercée sur un élément ou un composant d’élément par l’action d’une charge pondérée ; moment de torsion exercé sur un élément ou un composant d’élément par l’action d’une charge pondérée

Tr résistance à la traction pondérée d’un élément ou d’un composant d’élément ; résistance à la torsion pondérée d’un élément ou d’un composant d’élément

Tu résistance ultime à la tractiont épaisseur ; épaisseur de la plaque mince ; épaisseur du contrevent le plus épaistB épaisseur pertinente à la courbe S-N de basetb épaisseur d’un élément de branchement d’un joint tubulaire ; épaisseur de cloisontf épaisseur de la semelle d’un anneau raidisseurto épaisseur de la membruretw dimensions de la soudureU coefficient de résistance d’un joint tubulaireVf effort de cisaillement s’exerçant sur un élément ou un composant d’élément en fonction

d’une charge pondéréeVr résistance au cisaillement pondérée d’un élément ou d’un composant d’élémentVu résistance au cisaillement ultimeVy charge limite de cisaillementW largeur de la soudure sur préparationw épaisseur de l’âme du raidisseurXu résistance à la rupture selon le numéro de la classe de l’électrodex indice relatif à l’axe des coordonnées ; indice relatif à l’axe fort d’un élémenty indice relatif à l’axe des coordonnées ; indice relatif à l’axe faible d’un élémentZ module de section plastique d’un profilé en acier ; propriété de ductilité en épaisseur ;

paramètre adimensionnel pour les parois cylindriques, soit :

z indice relatif à l’axe des coordonnéesα coefficient de charge ; coefficient d’écart des modes de fréquencesβ coefficient dans l’expression du moment d’inertie efficace ; valeur numérique utilisée dans

l’équation relative à la largeur efficace d’une plaque ; rapport entre le diamètre du contrevent et le diamètre de la membrure d ’un joint tubulaire

γ rapport entre le rayon extérieur de la membrure et l’épaisseur de la membrure dans un joint tubulaire ; paramètre de paroi

δ ovalisation initiale ; élancement non dimensionnel utilisé dans la formule relative aux plaquesζ paramètre d’interaction variable tenant compte des effets de l’élancement d’une section dans

des parois cylindriques non raidiesη coefficient d’efficacité du béton ; coefficient limite de ruine ; paramètre dans la formule de

résistance à la compression pondérée d’une plaque raidie parallèle au raidisseurθc angle entre le contrevent en compression et la membrureθt angle entre le contrevent en traction et la membrureλ coefficient de résistance du joint tubulaire ; facteur de résistance au flambage de la paroi ;

élancement non dimensionnel utilisé dans la formule relative aux poteaux ; élancement réduitλe élancement efficace des plaques raidiesσ écart type

ZLrt

=2

21–υ (pour les cylindres non raidis)

Zsrt

=2

21–υ (pour les plaques courbes non raidies)


Février 2005 11

υ coefficient de Poissonφ coefficient de tenue en service ; angle inclus de la soudure illustré aux figures A.2 à A.5φj coefficient de tenue en service d’un joint tubulaireφpe coefficient de tenue en service d’un pitonφw coefficient de tenue en service du métal fonduψ angle illustré aux figures A.1 à A.5ω coefficient servant à déterminer l’équivalence des effets de flexion uniforme dans les poutres

ou les poteaux-poutres ; angle de soudure illustré aux figures A.2 à A.4

4 Plans, dessins et documentsNote : Voir également les articles pertinents dans la CSA S471, la CAN/CSA-S472 et la CAN/CSA-S475.

4.1 Généralités

4.1.1Les devis et les plans généraux doivent être conformes à l’article 4.4 de la CSA S471.

4.1.2Les sollicitations dont doit tenir compte la conception doivent être documentées.

4.2 PlansLes plans doivent être également accompagnés des devis nécessaires au respect de l’objectif de la conception.Note : Les plans des charpentes en acier peuvent inclure :a) l’aménagement du site et l’orientation de la ou des charpentes sur le site ;b) l’emplacement de l’équipement sur les ponts ;c) les dimensions des principaux éléments de charpente, en plus des dimensions clés ;d) les types de matériaux, la désignation des normes relatives aux matériaux et aux produits ;e) les détails et les emplacements des divers accessoires de charpente, tels que joints, plaques de renfort,

plaque d’âme et raidisseurs ;f) les assemblages structuraux types peu courants dans ce type de construction ;g) tous les accessoires nécessaires à la mise en place et essentiels à la conception structurale, tels que pitons,

fermes de lancement, systèmes de ballastage et d’injection de coulis de ciment ;h) l’ensemble des autres installations accessoires ;i) toutes les dimensions qu’on doit rigoureusement respecter ;j) tous les éléments nécessaires à la protection contre la corrosion (voir le chapitre 15) ; etk) la contre-flèche, le cas échéant.

4.3 Plans et devis d’aménagement

4.3.1Les plans d’aménagement doivent montrer l’ensemble de l’installation accompagnée d’une configuration et de dimensions suffisamment détaillées pour définir de façon précise l’envergure du projet. Si nécessaire, ces plans doivent être accompagnés de devis supplémentaires.

4.3.2Les plans d’aménagement de la structure doivent faire état des dimensions générales, de l’agencement du pont, des bâtiments, des torches, des héliports et des types de construction et de matériaux courants.


12 Février 2005

4.3.3Les installations auxiliaires importantes, telles que débarcadères, boudins de barges, escaliers, passerelles, barrières et mains courantes, y compris les assemblages courants de construction, doivent être suffisamment détaillées pour l’estimation.

4.3.4Les devis relatifs aux matériaux et à la fabrication doivent faire état de tous les types de matériaux utilisables et des exigences particulières touchant les tolérances dimensionnelles, l’inspection, la mise à l’essai, la résilience et le soudage.

4.4 Dessins et devis de fabrication

4.4.1 Dessins de fabrication

4.4.1.1Les dessins de fabrication doivent comprendre ce qui suit :a) les emplacements, les formats, les épaisseurs et les dimensions de tous les éléments de charpente,

supports, raidisseurs et plaques de renfort, ainsi que de tous les accessoires auxiliaires, tels que les escaliers, passerelles, barrières et mains courantes ;

b) la description détaillée des assemblages et des joints, y compris les symboles de soudage ;c) les dispositifs de fixation des éléments en bois, des caillebotis et des plaques ; etd) les supports de tuyauterie et d’instruments.

4.4.1.2Les dessins de fabrication doivent illustrera) les composants qui doivent être assemblés au chantier de fabrication ; etb) les soudures et les assemblages à effectuer à pied d’œuvre.

4.4.2 DevisLes devis doivent porter sur l’ensemble des travaux à effectuer et sur tous les matériaux, pièces d’équipement et machines que doit fournir le fabricant.

4.5 Dessins d’atelierSi des dessins d’atelier sont exigés, ils doivent fournir les détails caractéristiques en complément aux détails et aux dimensions inscrits sur les dessins de fabrication, les dessins précis de marquage des pièces et les dessins de pièces d’assemblage de tuyauterie.

4.6 Dessins d’après exécution (de vérification)

4.6.1On doit préparer des dessins d’après exécution indiquant de façon détaillée la manière dont la charpente a été réellement construite, y compris les modifications, les ajouts, les corrections ou les révisions apportés au cours de la construction.

4.6.2Le fabricant et le monteur doivent fournir au maître d’ouvrage des renseignements suffisamment complets sur toute variante par rapport aux dessins originaux pour permettre à ce dernier ou au concepteur de corriger et de modifier les dessins originaux sans données additionnelles ni mesures sur le terrain.

4.6.3Le fabricant et le monteur doivent examiner et certifier les dessins d’après exécution.


Février 2005 13

4.6.4Les écarts par rapport aux dessins originaux ne doivent pas être considérés comme des variantes s’ils sont conformes aux tolérances prévues.

4.6.5Les devis doivent être corrigés afin de tenir compte des changements effectués relativement aux matériaux, aux procédés de fabrication, aux pièces d’équipement ou à la machinerie.

5 Matériaux

5.1 Généralités

5.1.1

5.1.1.1L’acier choisi pour les utilisations visées par cette norme doit posséder les propriétés appropriées qu’il soit brut de soudage ou qu’il ait subi un traitement thermique après soudage pour conférer à la charpente la résistance adéquate à la rupture fragile, à la corrosion, à la fatigue et à la fatigue par corrosion.Note : Les autres facteurs à prendre en compte dans la sélection sont l’aptitude de l’acier à être travaillé à chaud ou à froid, sa soudabilité, y compris sa résistance à l’arrachement lamellaire, ainsi que sa compatibilité électrochimique avec l’assemblage soudé.

5.1.1.2Les critères de qualité des produits en acier laminé, coulé ou forgé doivent être établis par rapport aux critères de service et de fabrication.

5.1.2

5.1.2.1Le choix des matériaux et des produits doit se fonder sur des spécifications reconnues énonçant les propriétés mécaniques, les caractéristiques et l’aptitude à l’utilisation des matériaux ou des produits.

5.1.2.2Les plaques, les profilés, les profilés de charpente creux (PCC) et les barres dont traitent la CAN/CSA-G40.20/CAN/CSA-G40.21 doivent être considérés appropriés sous réserve des limites établies par cette norme de même que lorsque ces produits sont visés par des normes qui vont dans le même sens que cette norme, notamment, les normes publiées par ASTM International, la British Standards Institution, le Comité européen de normalisation et l’Organisation internationale de normalisation.

5.1.2.3Les produits en acier coulé et en acier forgé, ainsi que les tuyaux peuvent entrer dans la construction des structures extracôtières pourvu que leur soudabilité, leurs propriétés mécaniques et leur qualité satisfassent à cette norme.

5.1.3L’acier, y compris les zones thermiquement affectées et le métal fondu doivent satisfaire aux exigences de résilience du chapitre 6. Les caractéristiques complémentaires à la résilience (telles que fréquence des essais et soudabilité) doivent être compatibles avec la stratégie globale de contrôle des fissures et doivent être prescrites selon la matrice illustrée au tableau 5.1.Note : Les numéros de case dans le tableau 5.1 correspondent aux cases des tableaux 6.1 et 6.2.


14 Février 2005

5.2 Fabrication de l’acier

5.2.1L’acier de construction doit être fabriqué selon le procédé basique à l’oxygène ou au four électrique et peut être coulé en lingots, en continu ou sous pression.

5.2.2L’acier de construction doit être calmé et avoir un grain austénitique fin si le tableau 5.1 l’exige. Les aciers de la case 1 du tableau 5.1 peuvent être calmés ou semi-calmés.Note : Les aciers semi-calmés ne devraient pas entrer dans la construction des charpentes soumises à de basses températures.

Février 20051

5

© Association canadienne de norm

alisationC

harpentes en acier

Tableau 5.1Matrice des caractéristiques requises des matériaux

(voir les articles 5.1.3, 5.2.2, 5.3.2, 5.4.2, 5.4.3, 5.4.6 à 5.4.8, 5.5.1, 6.2.1.1, 6.2.1.3 et 6.2.1.4.)

Résilience

Numéros de case du tableau 6.1

Calmé avec un grain austénitique fin

Carbone équivalent

Résistance à la traction

Limite supérieure d’élasticité minimale prévue, Fy

Rapport limite d’élasticité/traction tel que mesuré, R

Propriété de ductilité en épaisseur,Z

Essai aux ultra-sons

Transition de ductilité zéro

Essai de résilience Charpy V

Essai par pièce*

124

357

689

FOO

OOO

OOO

⎯——

OOO

OOO

OOO

OOO

OOO

———

OOO

OOO

———

OOO

OOO

———

FFF

FFF

———

FFF

OOO

———

OEOEOE

OEOEOE

—OO

OOO

OOO

———

FFF

OOO

Légende :O — obligatoireOE — obligatoire lorsque l’épaisseur et la forme permettent l’extraction des éprouvettes (voir l’article 6.2.1.2).F — facultatif*Tel que défini à l’article 3.1.


16 Février 2005

5.2.3L’acier de construction peut être : fourni à l’état brut de laminage, laminé contrôlé, traité thermomécaniquement d’autres façons ou trempé (p. ex., normalisé ou trempé et revenu).Note : Le traitement thermomécanique est un processus de laminage au cours duquel la déformation finale est effectuée à une température qui produit un état métallurgique et des propriétes qui ne peuvent être obtenus par un traitement thermique uniquement. Ce traitement peut comprendre des processus faisant appel à un refroidissement accru at (ou) interrompu (p. ex., un refroidissement accéléré) avec ou sans revenu. Cela inclus l’autotrempe, mais non la trempe directe et la trempe et le revenu.

5.2.4Les produits en acier forgé et coulé doivent être traités à chaud jusqu’à obtention d’une microstructure uniforme à grains fins par recuit, normalisation, normalisation et revenu, ou trempe et revenu complet. Le traitement thermique doit avoir lieu une fois que la pièce forgée ou coulée a atteint une température de refroidissement inférieure au point de transformation.

5.2.5Les soudures de réparation effectuées pendant la fabrication doivent être effectuées conformément à l’article 17.8, et leur emplacement doit être consigné.

5.3 Composition chimique

5.3.1Les modes opératoires d’analyse chimique pour la coulée et le produit doivent être conformes à la CAN/CSA-G40.20.

5.3.2On doit tenir compte de la soudabilité dans le choix des matériaux. Si le carbone équivalent (CE) est obligatoire (voir le tableau 5.1), il ne doit pas dépasser les valeurs du tableau 5.2.

5.4 Propriétés mécaniques

5.4.1La résistance à la traction des matériaux représentés par les éprouvettes doit être conforme à la spécification du produit. Les modes opératoires d’essai doivent satisfaire à la CAN/CSA-G40.20, et la fréquence des essais doit être conforme à l’article 5.5.1.

Tableau 5.2Composition chimique de l’acier pour une épaisseur inférieure

ou égale à 52 mm et lorsque Fy est inférieure à 400 MPa(voir l’article 5.3.2)

Carbone équivalent maximal

Numéros de case du tableau 6.1 Coulée Produit

3, 5 ou 7 0,44 0,46

6, 8 ou 9 0,42 0,44


Février 2005 17

5.4.2La limite d’élasticité minimale prévue, Fy, ne doit pas dépasser 550 MPa lorsqu’une limite de Fy est prescrite au tableau 5.1, bien que des aciers plus résistants puissent être utilisés conformément à l’article 1.2.4. Si Fy n’est soumis à aucune valeur limite, on peut utiliser les nuances et les types existants d’acier mentionnés dans la CAN/CSA-G40.21.

5.4.3Le rapport limite d’élasticité/traction, R, ne doit pas dépasser 0,85 lorsque R est exigé au tableau 5.1. Le rapport doit être établi à partir d’essais de traction effectués pour satisfaire aux exigences d’essai de cette norme.

5.4.4L’allongement minimal de l’acier de construction doit être conforme aux exigences de la CAN/CSA-G40.21 visant la nuance équivalente.

5.4.5La réduction de l’aire des produits d’acier forgé et coulé dans un essai de traction conforme à la CAN/CSA-G40.20 ne doit pas être inférieure à 50 %.

5.4.6Si la ductilité en épaisseur (axe Z) constitue une caractéristique obligatoire (voir le tableau 5.1), la valeur moyenne minimale de la réduction de l’épaisseur totale de l’aire vérifiée conformément à la ASTM A 770/A 770M doit être de 25 % et la valeur de chaque essai doit être d’au moins 20 %.

5.4.7Si un essai aux ultra-sons est obligatoire (voir le tableau 5.1), la plaque en acier de construction doit être conforme aux exigences visant le niveau 1 de la ASTM A 578/A 578M.

5.4.8Si la résilience est obligatoire (voir le tableau 5.1), les exigences de résilience des métaux de base et de leurs ZTA doivent correspondre au chapitre 6.

5.5 Étendue des essais mécaniques

5.5.1Dans le cas des plaques, des profilés, des PCC et des barres, les essais mécaniques doivent être effectués conformément à la CAN/CSA-G40.20. L’essai par pièce, tel que défini à l’article 3.1, doit être effectué conformément à la CAN/CSA-G40.20, si le tableau 5.1 l’exige.

Les pièces coulées ou forgées doivent être mises à l’essai conformément à la spécification utilisée et au document régissant les essais. Les propriétés de l’acier coulé ou forgé doivent satisfaire aux exigences équivalentes à la nuance appropriée mentionnées dans la CAN/CSA-G40.21.

Notes :1) Carbone équivalent = % C + % Mn/6 + (% Cr + % Mo + % V)/5 +

(% Cu + % Ni)/15.2) Pour une épaisseur supérieure à 52 mm, les valeurs du carbone

équivalent doivent être en fonction d’une soudabilité acceptable.3) Pour les aciers présentant une Fy de 400 MPa ou plus, on doit établir

les valeurs maximale du carbone équivalent ou d’autres méthodes d’évaluation de la soudabilité au moyen de modes opératoires reconnus.


18 Février 2005

5.5.2Les essais mécaniques doivent permettre de vérifier que l’acier conserve la résistance, la ductilité et la résilience prescrites après un formage ou un traitement à chaud, si :a) le chauffage des aciers normalisés au cours de la fabrication atteint une température supérieure

à 650 °C ;b) le chauffage des aciers trempés et revenus au cours de la fabrication atteint une température

supérieure à la température de trempe utilisée pendant la fabrication ; ouc) un échauffement qui réduit les propriétés des aciers à laminage contrôlé ou traités

thermomécaniquement se produit pendant le formage à chaud.

5.6 TolérancesDans le cas des plaques, des profilés, des PCC, des tuyaux et des barres, les écarts admissibles relatifs aux dimensions et à la qualité d’exécution ne doivent pas dépasser les limites pertinentes établies dans la CAN/CSA-G40.20 ou la CSA Z245.1.

Dans le cas des pièces d’acier coulé, les écarts admissibles relatifs aux dimensions et à la qualité d’exécution doivent être conformes à la spécification.

5.7 Boulons, écrous et rondelles

5.7.1Les boulons, les écrous et les rondelles doivent posséder des propriétés chimiques et mécaniques conformes dans la norme ASTM appropriée et être fabriqués, mis à l’essai et livrés conformément à cette norme.Note : Voir également le chapitre 16.

5.7.2Les normes ASTM A 325, A 325M, A 490 et A 490M doivent être les normes acceptables à l’égard des boulons haute résistance.

5.8 Documentation et marquage

5.8.1 Assurance de la qualité

5.8.1.1Les producteurs d’acier doivent se conformer à un système d’assurance de la qualité pendant la fabrication de l’acier et doivent fournir une documentation selon laquelle la composition chimique, les propriétés mécaniques et la qualité de l’acier sont conformes aux normes CSA pertinentes dont il est question au chapitre 5.

5.8.1.2Un système d’assurance de la qualité audité et enregistré selon l’ISO 9001, ou un système d’assurance de la qualité établi par un organisme reconnu à l’échelle nationale doit être jugé conforme à l’article 5.8.1.1.

5.8.2 MarquageLes matériaux doivent être convenablement marqués aux fins d’identification, comme le prescrit la CAN/CSA-G40.20.

5.8.3 Matériaux non identifiésLes matériaux non identifiés ne doivent pas être utilisés, à moins que l’on en vérifie par des essais la conformité aux chapitres 5 et 6.


Février 2005 19

6 Résilience

6.1 Généralités

6.1.1En plus de se conformer à l’article 7.3.5, on doit également prendre en compte les points suivants, sans toutefois s’y limiter :a) les facteurs influant sur la probabilité d’amorce de fissuration imputable à un défaut ; etb) le niveau de sécurité de l’élément de charpente.

Cette norme traite de neuf combinaisons d’exigences en matière de métaux de base, de ZTA et de résilience du métal fondu basées sur trois niveaux de tendance à l’amorce de fissuration et sur trois niveaux de conséquences des défaillances représentés par le niveau de sécurité de l’élément de charpente.

6.1.2Afin d’établir les valeurs minimales de résilience pour le contrôle des fissures, les éléments de charpente doivent être classés conformément au tableau 6.1Note : La gravité des conséquences des défaillances établie dans la définition du niveau de sécurité dans la CSA S471 détermine les caractéristiques requises pour arrêter la fissuration du métal de base. La tendance à l’amorce de fissuration détermine les exigences visant la résistance à l’amorce de fissuration dans le métal fondu et dans la ZTA.

6.1.3La capacité d’arrêter la fissuration du métal de base doit être démontrée par l’absence de fissures dans l’essai de choc (à masse tombante) à transition de ductilité zéro (TDZ) à la température d’essai prescrite à l’article 6.2 ou à une température inférieure à cette valeur, auquel s’ajoute l’essai de résilience Charpy V (RCV) pour les sections plus minces et les propriétés mécaniques en mi-épaisseur, conformément au tableau 6.2.

6.1.4La ZTA et la résilience initiale du métal fondu doivent être évaluées au moyen de la méthode de déplacement de l’ouverture en tête de fissure (DOTF) et (ou) de l’essai RCV, conformément au tableau 6.2.Note : Les exigences relatives à l’essai RCV concernant la résistance à l’amorce de fissuration sont dérivées des corrélations avec le DOTF.

6.1.5Les exigences de résilience mentionnés au tableau 6.2 doivent s’appliquer à tous les produits, c’est-à-dire les plaques, les pièces coulées, les pièces forgées, les éléments de charpente, les PCC et les tubes.

6.2 Essais de résilience

6.2.1 Métal de base

6.2.1.1Les exigences suivantes visant les essais de résilience applicables aux métaux de base s’appliquent :a) Les métaux de base servant aux utilisations visés pas les cases 3, 5, 6, 7, 8 et 9 du tableau 6.2 doivent

satisfaire aux exigences d’essai de résilience des articles 6.2.1.2 à 6.2.1.6.b) Les métaux de base servant aux utilisations visés pas les cases 2 et 4 du tableau 6.2 doivent satisfaire

aux exigences d’essai de résilience :(i) de l’article 6.2.1.4 ; et(ii) de la CAN/CSA-G40.21, catégorie 1 ou à des exigences équivalentes.

Note : Aucune exigence d’essai de résilience ne s’applique aux aciers visés par la case 1 du tableau 6.2 (voir le tableau 5.1).


20 Février 2005

6.2.1.2L’essai TDZ doit être effectué conformément à la ASTM E 208. Aucune fissure ne doit se produire à une température égale ou inférieure à la température spécifiée au tableau 6.2 pour le critère d’essai visé. En cas d’échec du premier essai, on peut prélever deux autres échantillons lesquels doivent satisfaire au tableau 6.2. Si l’épaisseur ou la forme empêche le prélèvement d’éprouvettes aux fins de l’essai à masse tombante, la qualité du métal de base ne doit être confirmée que par des essais de résilience Charpy (RCV).

6.2.1.3La zone de prélèvement des éprouvettes pour l’essai à masse tombante TDZ et la fréquence des essais doivent être les mêmes que ce qui est prescrit pour l’essai de résilience RCV dans la CAN/CSA-G40.20. Les essais par pièce doivent être exécutés conformément au tableau 5.1. Le cordon d’amorce de fissure des éprouvettes pour l’essai à masse tombante doit être déposé sur la surface de l’acier tel que fabriqué, conformément à la ASTM E 208.

Tableau 6.1Classement des éléments de charpente selon le contrôle des fissures et stratégie connexe en vue de l’établissement des exigences de résilience

(voir les articles 5.1.3 et 6.1.2 et les tableaux 5.1, 5.2 et 6.2)

Tendance à l’amorce de fissuration

Niveau de sécurité de l’élément de charpente

Niveau de sécurité 2 Niveau de sécurité 1, perte limitée*

Niveau de sécurité 1, perte catastrophique†

Faible (p. ex., élément en compression ou en faible traction)

Case 1 Aucune caractéristique de résilience

Case 2 Résilience nominale

Case 3 Certaine résilience à l’amorce. Résilience anti-fissuration moyenne

Moyenne (p. ex., élément en traction ; aucune concentration élevée de contrainte ; aucun point de concentration de contraintes ; aucune déformation plastique)

Case 4 Résilience nominale

Case 5 Contrôle moyen de l’amorce. Résilience anti-fissuration moyenne

Case 6 Contrôle moyen de l’amorce. Résilience anti-fissuration satisfaisante

Élevée (p. ex., élément en traction ; concentrations élevées de contrainte ; points de concentration de contraintes ; déformation plastique)

Case 7 Certaine résilience à l’amorce. Certaine résilience anti-fissuration

Case 8 Contrôle satisfaisant de l’amorce. Résilience anti-fissuration moyenne

Case 9 Contrôle satisfaisant de l’amorce. Résilience anti-fissuration satisfaisante

*Perte d’une petite partie de la charpente ; peu de personnes risquent d’être blessées ou déversement limité de matière dangereuse pour l’environnement (voir les exemples au tableau E.1).†Perte de la charpente au complet ou d’une partie importante de la charpente ; un grand nombre de personnes risquent d’être blessées ou déversement important de matière dangereuse pour l’environnement (voir les exemples au tableau E.1).Notes :1) Les numéros de case de ce tableau correspondent aux numéros de case du tableau 6.2.2) La division en deux catégories du niveau de sécurité 1 ne s’applique qu’aux exigences de résilience.

Février 20052

1


alisationC

harpentes en acier

Tableau 6.2Caractéristiques de résilience et températures d’essai

(voir les articles 5.1.3, 6.1.3 à 6.1.5, 6.2.1.1, 6.2.1.2, 6.2.1.5, 6.2.2.1, 6.2.2.2, 6.2.3.1, 6.2.3.2 et A.6.2 et les tableaux 6.1 et E.1.)

Épaisseur, t (mm)

Métal de base ZTA et métal fonduMétal de base ZTA et métal fondu Métal de base ZTA et métal fondu

EssaiTemp. d’essai Essai

Température d’essai

EssaiTemp. d’essai Test


EssaiTemp.d’essai Essai


ZTAMétal fondu

ZTAMétal fondu

ZTAMétal fondu

BS RC BS RC BS RCCase 1 Case 2 Case 3

t ≤ 26

26 < t ≤ 40

40 < t ≤ 52

t > 52

Nuances d’acier conformes aux articles 5.1.2.1 à 5.1.2.3

Produits d’apport de soudage conformes à l’article A.6.1.2

Résilience du métal de base conforme à la CAN/CSA-G40.21 catégorie 1 et article 6.2.1.4


TDZ, RCV

T RCV T T-5 T

TDZ, RCV

T RCV T T-10 T

TDZ, RCV

T-10 RCV T T-20 T

TDZ, RCV

T-20 RCV T T-20 T

t ≤ 26

26 < t ≤ 40

40 < t ≤ 52

t > 52

Case 4 Case 5 Case 6Résilience du métal de base conforme à la CAN/CSA-G40.21 catégorie 1 et article 6.2.1.4


TDZ, RCV

T RCV T T-10 T-5 TDZ, RCV

T-10 RCV T T-10 T-5

TDZ, RCV

T RCV T T-20 T-5 TDZ, RCV

T-20 RCV T T-20 T-5

TDZ, RCV

T-10 RCV T-10 T-30 T-10 TDZ, RCV

T-30 RCV T-10 T-30 T-10

TDZ, RCV

T-20 RCV T-10 T-30 T-10 TDZ, RCV

T-35 RCV T-10 T-30 T-10

t ≤ 26

26 < t ≤ 40

40 < t ≤ 52

t > 52

Case 7 Case 8 ZTA et métal fondu Case 9 ZTA et métal fonduBS RC BS RC

TDZ, RCV

T RCV T T-5 T TDZ, RCV

T DOTFRCV

0,10T

0,07T

TDZ, RCV

T-10 DOTF RCV

0,10T

0,07T

TDZ, RCV


T DOTFRCV

0,15T

0,11T

TDZ, RCV

T-20 DOTF RCV

0,15T

0,11T

TDZ, RCV


T-10 DOTFRCV

0,20T-10

0,14T-10

TDZ, RCV

T-30 DOTF RCV

0,20T-10

0,14T-10

TDZ, CVN

T-20 RCV T T-20 T TDZ, RCV

T-20 DOTFRCV

0,20T-10

0,14T-10

TDZ, RCV

T-35 DOTF RCV

0,20T-10

0,14T-10

(à suivre)

S473-04©

Association canadienne de normalisation

22

Février 2005

Tableau 6.2 (fin)

Légende :BS — brut de soudageDOTF — déplacement de l’ouverture en tête de fissure, mm à TRCV — résilience Charpy VZTA — zone thermiquement affectéeTDZ — transition de ductilité zéroRC — relaxation des contraintesT — température de résilience de calcul de l’élément de charpente, °CNotes :1) Les numéros de case dans ce tableau correspondent aux numéros de case du tableau 6.1.2) En ce qui a trait à T < –20 °C, il est possible que les aciers et les produits d’apport de soudage ne soient pas offerts sur le marché en vue de la conformité

aux exigences des zones ombrées (voir la CSA S473.1 pour plus de renseignements).3) D’autres caractéristiques de résilience peuvent être utilisées, conformément à l’article 1.2.2.


Février 2005 23

6.2.1.4Les essais RCV sur l’acier de charpente laminé ou soudé doivent être effectués conformément à la CAN/CSA-G40.20, sauf que les éprouvettes doivent provenir de la mi-épaisseur et transversalement au sens du laminage.

La fréquence des essais doit satisfaire à la CAN/CSA-G40.20 et celle des essais par pièce au tableau 5.1.

6.2.1.5La valeur moyenne des résultats des essais RCV (voir l’article 6.2.2.3) doit être supérieure à la valeur d’énergie absorbée prescrite au tableau 6.4 à la température d’essai prescrite au tableau 6.2. Pour les éprouvettes sous-dimensionnées, les valeurs d’énergie obtenues doivent être multipliés par le coefficient approprié fourni au tableau 6.3.

Tableau 6.3Facteurs de multiplication pour les

éprouvettes sous-dimensionnées(voir l’article 6.2.1.5)

6.2.1.6Les plaques d’acier formées à froid à au plus 3 % ne nécessitent aucun autre essai. Au-delà de cette limite, et si l’acier formé n’a pas subit de relaxation des contraintes par la suite, un échantillon de l’acier à former doit être soumis à un essai afin d’assurer le maintien de la résilience spécifiée après le formage.

6.2.2 Zone thermiquement affectée et métal fondu

6.2.2.1 Essais de résilience Charpy VDes essais RCV doivent être effectués à la température prescrite au tableau 6.2. La valeur d’énergie absorbée ne doit pas être inférieure au tableau 6.4.

6.2.2.2 Essais de déplacement de l’ouverture en tête de fissureLa température d’essai pour les essais DOTF selon les cases 8 et 9 du tableau 6.2 doit correspondre à la température T de résilience de calcul. La valeur de DOTF minimale doit être conforme au tableau 6.2.

6.2.2.3 Modes opératoiresLes essais RCV et DOTF doivent être effectués conformément à l’annexe C. Les résultats des essais RCV et DOTF de la ZAT effectués par le fournisseur conformément à l’annexe C doivent aussi être acceptables.

Section d’éprouvette, mm × mmFacteur de multiplication

10 × 10 1

10 × 7,5 5/6

10 × 5 2/3

10 × 2,5 1/2


24 Février 2005

Tableau 6.4Énergie de choc minimale absorbée pour

l’essai de résilience Charpy V(voir les articles 6.2.1.5 et 6.2.2.1)

6.2.3 Métal de base coulé ou forgé

6.2.3.1L’essai TDZ doit être effectué conformément à la ASTM E 208. Le métal devant faire l’objet d’essais doit être prélevé de lingots-éprouvettes préparés conformément à l’article 6.2.3.3. Aucune fissure ne doit se produire à une température égale ou inférieure à la température prescrite au tableau 6.2. S’il y a échec au premier essai, deux autres échantillons conformes peuvent être prélevés. Si l’épaisseur du lingot-éprouvette prescrit à l’article 6.2.3.3 empêche le prélèvement des éprouvettes nécessaires à l’essai à masse tombante, le métal de base coulé ou forgé doit être qualifié par des essais RCV.

6.2.3.2Le métal de base coulé ou forgé doit être soumis à des essais RCV. Le métal devant faire l’objet d’essais doit être prélevé de lingots-éprouvettes préparés conformément à l’article 6.2.3.3. Les éprouvettes doivent provenir de la partie mi-épaisseur de la section. Quant au métal de base forgé, les éprouvettes doivent provenir de la section transversale au sens de la déformation à chaud maximale. Les essais doivent être effectués conformément à la ASTM E 23 à la température d’essai spécifiée au tableau 6.2. Les résultats des essais RCV doivent être conformes à l’article 6.2.1.5. Les éprouvettes sous-dimensionnées ne sont pas acceptées.

Les contre-essais doivent être conformes à la CAN/CSA-G40.20.

6.2.3.3Les éprouvettes pour les essais TDZ et RCV doivent être prélevées de lingots-éprouvettes. On doit conserver un lingot-éprouvette de chaque coulée. Les dimensions des lingots-éprouvettes ou la méthode de coulage doivent faire en sorte que le métal coulé aura un taux de refroidissement équivalent à la partie la plus épaisse de la pièce coulée afin d’obtenir une microstructure semblable. Si les pièces coulées doivent subir un traitement thermique, les lingots-éprouvettes doivent recevoir le même traitement thermique. Si les pièces coulées doivent recevoir leur forme finale par forgeage, les lingots-éprouvettes doivent également être forgés. La quantité de travail à chaud et le traitement thermique des lingots-éprouvettes doivent être équivalents à ceux que reçoit la portion de la pièce forgée qui présente, selon une évaluation, le plus grand risque d’amorce de fissuration.

Limite d’élasticité minimale prévue du métal de base, MPa

Énergie de résilience Charpy V, J

Fy ≤ 270 27

270 < Fy ≤ 410 Fy /10

Fy > 410 41


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7 Règles de calcul

7.1 GénéralitésLes charpentes en acier et les éléments de charpente conçus selon cette norme doivent être conformes aux principes, aux critères de calcul et aux coefficients de charge établis dans la CSA S471, y compris sans toutefois s’y limiter :a) les états limites ultimes ;b) les états limites d’utilisation ;c) les règles de calcul générales ;d) les conditions environnementales ;e) les niveaux de sécurité ; etf) la détermination des charges, des combinaison de charges et des coefficients de charge.

7.2 États limites

7.2.1 GénéralitésTous les états limites ultimes et d’utilisation pertinents doivent être pris en compte dans les études relatives à la construction, au transport, à la mise en place, à l’exploitation et au déclassement.Note : L’annexe A de la CSA S471 renferme une étude détaillée du calcul aux états limites dans le contexte des caractéristiques de sécurité.

7.2.2 États limites ultimesUne charpente doit comporter suffisamment de résistance ou de stabilité, ou les deux, pour assurer que la résistance pondérée soit supérieure ou égale aux effets des charges pondérées si la résistance pondérée est établie selon d’autres articles de cette norme et si les effets des charges pondérées sont établis selon la CSA S471.

7.2.3 États limites d’utilisationLe dimensionnement de la charpente doit faire en sorte que les états limites d’utilisation calculés en fonction des propriétés caractéristiques des matériaux et des dimensions nominales ne soient pas inférieurs aux effets des charges prévues.

7.3 Exigences additionnelles

7.3.1 GénéralitésEn plus de l’article 7.1, les articles 7.3.2 à 7.3.9 doivent s’appliquer au calcul des charpentes et des éléments de charpente en acier.

7.3.2 Intégrité structuraleLe plan de construction et l’interaction entre les éléments de charpente doivent assurer une structure robuste et stable. À cette fin, on doit procéder à une évaluation de l’ensemble de la charpente et des modes de ruine possibles. Cette évaluation doit prendre en compte le comportement individuel (élément) et global (ensemble de la charpente).

7.3.3 Flèches, vitesses et accélérationsLa conception des charpentes doit tenir compte des déplacements, des vitesses et des accélérations produits par la houle, le vent, les glaces, les courants et la machinerie. Les vibrations produites par la machinerie doivent être contrôlées afin d’éviter tout inconfort ou toute nuisance au personnel.


26 Février 2005

7.3.4 Stabilité des charpentesNote : Consulter la CAN/CSA-S16 à titre indicatif.

7.3.4.1On doit assurer un ensemble structural complet en vue de la transmission des charges aux fondations.

7.3.4.2Les contrevents et leurs pièces d’assemblage devant assurer un soutien latéral aux éléments en compression doivent être suffisamment résistants et rigides. Le calcul de la résistance et de la rigidité nécessaires doit tenir compte du manque d’aplomb ou de rectitude possible ou de tout autre type de défaut d’alignement de l’élément soutenu.

7.3.5 Contrôle des fissuresLe contrôle des fissures doit être pris en compte dans le choix des matériaux et le calcul de la charpente. On doit mesurer la résilience conformément au chapitre 6. Une attention particulière mais non exclusive doit être portée aux points suivants :a) la désignation des éléments de la charpente considérés comme essentiels à son intégrité ;b) le niveau approprié de contrôle de la qualité pendant la fabrication et le niveau d’inspection et de

surveillance ;c) l’intensité des sollicitations (contraintes) ;d) le risque de progression des fissures ;e) le choix de l’acier présentant des propriétés appropriées de résilience et de ductilité en épaisseur ; etf) le contrôle des zones de concentration de contraintes et du mauvais alignement.

7.3.6 Installations des accessoiresLes plaques d’assemblage, les organeaux, les bollards et autres dispositifs semblables doivent être conçus de manière qu’une défaillance possible résultant d’une surcharge ne cause pas d’avaries à la charpente principale. Les organeaux doivent pouvoir résister à la charge de rupture du câble d’amarrage.Note : Voir aussi l’article 4.7 de la CSA S471 et la CAN/CSA-S475.

7.3.7 Avaries causées par l’eau givranteLes systèmes structuraux et mécaniques doivent être protégés contre les avaries dues à l’eau givrante par des systèmes d’isolation, de chauffage ou de drainage, ou par des matériaux écrasables ou tout autre moyen approprié.

7.3.8 Ductilité de la charpenteLorsque le comportement inélastique sert à expliquer la résistance à des charges accidentelles définies, à des surcharges extrêmes dues aux séismes ou à d’autres charges environnementales rares, il faut que :a) le concepteur étudie la ductilité des éléments de charpente et de la charpente elle-même ; et b) que les joints tubulaires entre les éléments de charpente tubulaires fabriqués qui peuvent avoir un

comportement inélastique présentent des résistances pondérées au moins égales à celles des éléments rassemblés au joint. On doit tenir compte de la raison possible des efforts exercés par les éléments par suite des sollicitations cycliques.

7.3.9 ÉtanchéitéLorsque la fonction globale ou partielle d’une charpente est de fournir un compartiment étanche aux fluides ou contenant du gaz, du pétrole ou autres fluides, la conception doit assurer une étanchéité suffisante.


Février 2005 27

8 Analyse de la structure

8.1 Généralités

8.1.1On doit utiliser les méthodes d’analyse énoncées aux articles 8.1.2 à 8.6 pour établir les dimensions d’une charpente devant répondre aux règles de calcul du chapitre 7. L’étendue et la répartition des forces internes doivent être déterminées afin de satisfaire aux exigences ayant trait aux états limites ultimes et d’utilisation.

8.1.2À chaque étape de l’analyse, l’optimisation de la charpente et le niveau de complexité du modèle analytique doivent être compatibles avec le comportement prévu de la charpente et l’exactitude des résultats attendus.

8.1.3Le cas échéant, la souplesse des joints doit être prise en compte dans l’optimisation de la charpente.

8.1.4Le cas échéant, les effets tridimensionnels, tels que les effets de torsion, doivent être représentés adéquatement par le modèle analytique.

8.2 Analyse élastiquePour toute combinaison de charges, on peut déterminer par analyse élastique les forces et les moments exercés sur une partie ou sur la totalité d’une charpente.

8.3 Analyse plastiqueOn peut déterminer par analyse plastique les forces et les moments exercés sur une partie ou sur la totalité d’une charpente, conformément à la CAN/CSA-S16. Les joints et (ou) les éléments jointifs doivent être dimensionnés de façon à provoquer la formation de charnières plastiques dans les éléments.

8.4 Effets de stabilité

8.4.1Les effets importants de l’oscillation produits par les charges verticales sollicitant la charpente alors que celle-ci se trouve déplacée doivent être inclus dans les analyses mentionnées aux articles 8.2 et 8.3. Le déplacement ne doit pas être supérieur au manque d’aplomb maximal permis.

8.4.2Les coefficients de longueur efficace des éléments des charpentes dans lesquels les effets de l’oscillation ont été intégrés à l’analyse servant à déterminer les forces doivent se fonder sur la CAN/CSA-S16.

8.5 Analyse dynamique

8.5.1Les effets dynamiques des forces exercées par la houle, le vent, les courants, la glace, les séismes, les chocs et les charges fonctionnelles doivent être pris en compte.


28 Février 2005

8.5.2On doit effectuer une analyse dynamique lorsque les effets décrits à l’article 8.5.1 peuvent modifier de façon importante la sollicitation ou lorsque les effets de la charge dynamique peuvent entraîner une détérioration de l’intégrité de la charpente.Note : Les effets dynamiques sont importants lorsque les fréquences de résonance de la charpente ou d’un ou plusieurs de ses composants se situent dans la plage où l’énergie interne de la sollicitation peut provoquer une augmentation marquée de la charge en raison de l’amplification dynamique.

8.5.3Les modèles de charpente et les forces choisies aux fins de l’analyse dynamique doivent assurer une représentation appropriée de toutes les caractéristiques pertinentes.

8.5.4L’analyse dynamique doit tenir compte des propriétés mécaniques du système dynamique global, c’est-à-dire la charpente, l’eau, les fondations et le sol.

8.5.5On doit modéliser, le cas échéant, l’interaction glace/fluide/sol/charpente, de même que les propriétés dynamiques du sol des fondations.

8.5.6L’analyse dynamique peut porter sur les effets de l’amortissement, y compris l’amortissement structural interne des matériaux et la dispersion d’énergie aux joints.

8.5.7L’analyse de l’interaction sol/charpente doit, au besoin, prendre en compte l’effet de l’énergie rayonnée par les fondations (appelée amortissement du rayonnement) ainsi que l’amortissement des matériaux. Lorsque les fondations comportent une couche de matériaux rigides formant une frontière rigide, on peut ne pas tenir compte de l’effet de l’amortissement du rayonnement s’il est faible par rapport à des valeurs réalistes d’amortissement interne.

8.5.8On doit prendre en compte l’interaction eau/glace/charpente en déterminant la masse supplémentaire d’eau et de glace, les effets de la houle dispersant de l’énergie à l’infini (amortissement hydrodynamique) ainsi que l’effet de traînée et la dispersion d’énergie de la glace.

8.5.9On doit prendre en compte les effets non linéaires, y compris les effets des charges exercées sur la charpente déplacée. Au besoin, on doit utiliser les fonctions d’impédance sélectives pour représenter les conditions limites des interactions complexes fluides/matières solides/charpente, y compris les interactions avec la glace.

8.5.10Les vibrations locales attribuables aux sollicitations cycliques (p. ex., les tourbillons entraînés par le courant) doivent être prises en compte, selon le cas. Si la fatigue peut constituer un critère déterminant dans le calcul, on doit envisager une modélisation détaillée de la charpente locale.

8.5.11En ce qui a trait à l’analyse sismique, les forces d’interaction doivent tenir compte des forces d’inertie reliées à la masse hydrodynamique de toute accumulation de glace, de même que celles qu’entraînent le frottement, l’amortissement du rayonnement et la dispersion d’énergie dans l’interaction de la charpente avec les fluides et la glace.


Février 2005 29

8.5.12En ce qui a trait au calcul des éléments, les charges peuvent être déterminées par des analyses statiques comprenant, de manière appropriée, les effets marqués de la réponse dynamique obtenus par des analyses distinctes effectuées conformément au chapitre 8.

8.6 EssaisDes essais peuvent être nécessaires afin de vérifier la réponse structurale et la résistance des charpentes ou des composants d’élément pour lesquels il n’existe pas encore de méthodes d’analyse appropriées. Les essais peuvent servir à illustrer le comportement de la charpente.

9 Dimensionnement des éléments

9.1 Longueur des éléments

9.1.1 Longueur aux fins de l’analyseSauf indication contraire, la longueur d’un élément, aux fins de l’analyse globale des charpentes, doit être considérée comme la distance entre axes des éléments qui se croisent.

9.1.2 Longueur aux fins du calculLa longueur des éléments mesurée entre les faces des éléments qui se croisent peut être utilisée pour le calcul. Les forces internes doivent être considérées comme les forces calculées à la face des éléments qui se croisent.

9.1.3 Longueur efficaceLes éléments en compression doivent être calculés d’après leur longueur efficace, le produit des coefficients de longueur efficace et les longueurs non contreventées. La longueur non contreventée doit être considérée comme la longueur aux fins de l’analyse (voir l’article 9.1.1) ou comme la longueur aux fins du calcul (voir l’article 9.1.2). Le coefficient de longueur efficace doit convenir à la longueur non contreventée choisie et à la manière dont l’élément est soutenu et, le cas échéant, doit comprendre les effets de la flexibilité du joint et des embases de contrevent beaucoup plus épaisses. La longueur non contreventée peut varier suivant les différents axes de section des éléments en compression.Note : Pour plus de renseignements sur les éléments non tubulaires, consulter la CAN/CSA-S16.

9.2 ÉlancementL’élancement des éléments doit être conforme à la CAN/CSA-S16.

9.3 Rapports largeur/épaisseur des profilés laminés, des profilés de charpente creux et des plaquesLes rapports largeur/épaisseur des éléments en compression, y compris des profilés laminés, des PCC et des plaques, doivent être conformes à la CAN/CSA-S16.

9.4 Aires brutes et nettes des éléments en tractionLes aires brutes et nettes des éléments en traction doivent être conformes à la CAN/CSA-S16, sauf dans les cas suivants :a) les pitons doivent être calculés conformément à l’article 10.6 ;b) pour les éléments articulés calculés conformément à la CAN/CSA-S16, le coefficient numérique doit

s’appliquer, à moins qu’une analyse rationnelle ne démontre qu’une valeur moindre convient ; etc) l’article 12.4.3 de la CAN/CSA-S16 ne s’applique pas aux chevilles utilisées dans les charpentes

calculées selon cette norme.Note : Cette norme ne traite pas de la conception de manilles.


30 Février 2005

10 Résistance des éléments

10.1 GénéralitésPour être conformes aux critères de sécurité de cette norme, toutes les résistances pondérées établies dans ce chapitre doivent être supérieures ou égales à l’effet des charges pondérées déterminées conformément au chapitre 6 de la CSA S471.

10.2 Éléments de charpente tubulaires fabriquésLes résistances des éléments de charpente tubulaires fabriqués doivent être établies en fonction de l’article 10.5.2.

10.3 Profilés laminés et profilés de charpente creuxLa résistance des profilés laminés ou des PCC doit être déterminée d’après les articles 13.2 à 13.10 de la CAN/CSA-S16.

10.4 Résistance des plaques raidies et des murs mixtesLa résistance des plaques raidies et des murs mixtes doit être établie en fonction des chapitres 12 et 13 respectivement.

10.5 Parois cylindriques

10.5.1 Généralités

10.5.1.1Les articles 10.5.2 à 10.5.4 énoncent les règles de calcul visant les plaques courbes, les cylindres non raidis, raidis par des anneaux ou par des longerons et les cylindres raidis par des anneaux et des longerons. L’utilisation des équations prescrites dans ce chapitre doit être limitée aux charpentes conformes aux tolérances prescrites au chapitre 18.

10.5.1.2Les modes de flambage des composants des parois cylindriques à prendre en compte dans la conception doivent être les suivants :a) le flambage des parois : flambage des sections de paroi situées entre les raidisseurs ;b) le flambage global : flambage simultané des sections de paroi et des raidisseurs (raidisseurs

longitudinaux, anneaux raidisseurs ou les deux) ;c) le flambage du poteau : flambage global du cylindre en tant que poteau ; etd) le flambage local : flambage local des raidisseurs longitudinaux ou des anneaux raidisseurs.Note : Les articles pertinents aux modes de flambage pour chaque type de parois sont énumérés au tableau 10.1.

10.5.1.3Au lieu des analyses de stabilité prescrites dans les articles 10.5.2 et 10.5.3, on peut utiliser des analyses ou des essais de maquette plus poussés. Ces analyses ou essais doivent tenir compte des conditions limites réelles, de la détérioration des rives pré-flambage, des défauts géométriques, des applications irrégulières de la charge, des propriétés des matériaux et des contraintes résiduelles.


Février 2005 31

10.5.2 Parois cylindriques non raidies : éléments de charpente tubulaires fabriqués

10.5.2.1 Résistance à la compression axiale pondérée (flambage local)La résistance à la compression pondérée, Cr , d’un élément de charpente tubulaire fabriqué, en fonction des propriétés et de la géométrie de la section, doit être calculée comme suit :

Cr = φFcA

où

φ = 0,8

Tableau 10.1Articles de référence sur le flambage et la

résistance de divers types de cylindres(voir les articles 10.5.1.2 et 10.5.3.1)

Type de cylindre ou raidissement

Mode de flambage* Sans raidisseurAnneaux raidisseurs

Raidisseur à longeron

Anneaux raidisseurs et raidisseurs à longeron

Flambage de paroi 10.5.210.5.3.310.5.3.6

10.5.3.310.5.3.6

10.5.3.310.5.3.6

10.5.3.310.5.3.6

Flambage global — 10.5.3.7 10.5.3.7 10.5.3.7

Flambage de poteau 10.5.210.5.3.6

10.5.3.6 10.5.3.6 10.5.3.6

Flambage local des cadres de raidisseur

— 10.5.3.8 10.5.3.8 10.5.3.8

*L’interaction d’un poteau et du flambage local imputable à une charge axiale et au moment est prise en compte en utilisant les résistances appropriées de la section et les dispositions sur l’interaction à l’article 10.5.2.5, où ζ équivaut à 1,0.

F F D tF

FF D t

c yy

yy

= <

= +⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

pour 25 000

pour 25

/

,( / )

0 756200 000 80 000

66 000

80 000

FD t

F

D t FD t

y y

y

≤ <

= ≤ ≤

/

//pour 360


32 Février 2005

10.5.2.2 Résistance à la compression axiale pondérée (flambage local primaire et interactif)La résistance axiale pondérée, Cr, d’un élément de charpente tubulaire circulaire non raidi fabriqué et soumis à un effort de compression axiale doit être déterminée selon la CAN/CSA-S16, lorsque φFc remplace φFy dans les termes relatifs à λ et Cr, et lorsque φ et Fc sont définis à l’article 10.5.2.1.

En présence d’une pression hydrostatique externe, la résistance axiale pondérée doit être réduite à , comme suit :

où

ka = 18 + 109 000/(D/t)3,65

p la pression hydrostatique non pondéréepcr la pression hydrostatique critique

10.5.2.3 Résistance à la flexionLe moment résistant pondéré, Mr, produit par un élément soumis uniquement à un moment de flexion, doit être calculé comme suit :

Mr = φMu

où

φ = 0,8

Note : Voir l’article 10.5.1.3 pour les éléments où D/t > 360.

En présence d’une pression hydrostatique externe, la résistance à la flexion pondérée doit être réduite à comme suit :

où

km = 0,15 + 43 000/(D/t)3,65

p la pression hydrostatique non pondérée

′Cr

′ = −⎡⎣ ⎤⎦C C k p pr r a cr1 12( / ) ,

= ×

( )440 103

3D t/

M F Z D tF

F ZF D t

u yy

yy

= <

= +⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

pour

pour

/

,( / )

14 200

0 7753200

0

14 200 62 000

51 00 62 0

FD t

F

F ZF D t

y y

yy

< ≤

=⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

/

( / )pour

000360

FD t

y< ≤/

′Mr

′ = −[ ]M M k p pr r m cr1 ( / )

pD t

cr = ×

( )440 103

3/


Février 2005 33

10.5.2.4 Résistance transversale au cisaillement (poutres)La résistance transversale au cisaillement, Vr, dans des éléments de charpente tubulaires fabriqués doit être calculée comme suit :

oùφ = 0,9 pour D/t ≤ 360

Notes :1) Aucune donnée reconnue n’est disponible. Le modèle est constant.2) Voir l’article 10.5.1.3 pour les éléments où D/t > 360.

10.5.2.5 InteractionLorsqu’un élément tubulaire non raidi est soumis à une combinaison de charge axiale (traction ou compression) et de flexion, les conditions suivantes a), b) et c) doivent être satisfaites :

où

Cf la charge axiale pondéréeC′r résistance axiale pondérée comprenant les réductions pour le flambage local et la pression

hydrostatique, selon l’article 10.5.2.2 (λ = 0)ζ le paramètre d’interaction variable tenant compte des effets de l’élancement d’une section

Mf le moment pondéré résultant, y compris les effets de second ordreMr le moment résistant pondéré, y compris les réductions pour le flambage local et la pression

hydrostatique, selon l’article 10.5.2.3 (λ = 0)ω un nombre établi conformément à la CAN/CSA-S16Ce la formule d’Euler de résistance au flambage

= 1 970 000 A/(KL/r)2

VDt F

ry= 0 95

2 3, φ

π

a)CC

MM

f

r

f

r′+ ≤ζ 1

b)MM

f

r≤ 1

c)CC

M

MCC

f

r

f

rf

e

′+

−⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥

≤ω

1

1 0,

= ( ) >

= −( )

⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

≤

1 0

1 4 14000 20 000

, /

,

pour 35 000

pour

F D t

F D tF

y

yyy

y

D t

F D t

( ) ≤

= ( )

35 000

0,7 pour < 20 000/


34 Février 2005

10.5.3 Cylindres, parois cylindriques et plaques courbes

10.5.3.1 GénéralitésL’article 10.5.3 énonce les règles de calcul aux états limites ultimes du flambage des parois cylindriques. La paroi peut être raidie par des raidisseurs longitudinaux ou des anneaux raidisseurs, ou les deux (voir le tableau 10.1).

Les rives des plaques doivent être soutenues efficacement par des cadres circulaires, des cloisons ou des fonds. La figure 10.1 illustre une section d’un anneau raidisseur.

Les résistances à la compression caractéristiques et les formules d’interaction énoncées à aux articles 10.5.3.2 à 10.5.3.8 ne s’appliquent qu’aux éléments en acier de construction dont les propriétés sont conformes au chapitre 5.

Les formules énoncées aux articles 10.5.3.2 à 10.5.3.8 ne doivent servir qu’à fournir des valeurs de résistance caractéristiques lorsque les tolérances structurales se situent en-deçà des limites prescrites aux chapitres 18 et 19.

10.5.3.2 Contraintes dans les cylindres fermés

10.5.3.2.1La condition de charge pondérée régissant les contraintes exercées sur une paroi cylindrique se définit par les valeurs suivantes :Cf l’effet de charge axiale pondérée, y compris la charge de pression en boutMfx le moment de flexion pondéré agissant par rapport à l’axe xMfy le moment de flexion pondéré agissant par rapport à l’axe ypf la pression pondéréeTf le moment de torsion pondéréVfx l’effort de cisaillement pondéré agissant perpendiculairement à l’axe xVfy l’effort de cisaillement pondéré agissant perpendiculairement à l’axe y

Chacune des valeurs ci-dessus peut être fonction de la coordonnée axiale z. De plus, p, soit la pression exercée vers l’extérieur, peut être fonction de la coordonnée circonférentielle θ.

10.5.3.2.2Les contraintes pondérées de membrane à un point arbitraire des sections de paroi, en raison d’une ou de toutes les charges décrites à l’article 10.5.3.2.1, s’établissent comme suit :fz la contrainte normale dans le sens longitudinal (sous traction positive)fθ la contrainte normale dans le sens circonférentiel (sous traction positive)fzθ la contrainte de cisaillement s’exerçant tangentiellement à la surface de la paroi

Si le principe de la poutre simplement appuyée s’applique, la contrainte longitudinale pondérée de membrane doit être calculée ainsi :

où

ΣAs la somme des aires de la section des raidisseurs longitudinauxθ l’angle mesuré à partir de l’axe x

On doit tenir compte des sens de la force axiale et des moments.Les raidisseurs longitudinaux doivent également être pris en compte lors de l’établissement des

moments d’inertie Ix et Iy .

fC

rt AMI

rM

Irz

f

s

fx

x

fy

y=

+ ∑+ +

2πsin cosθ θ


Février 2005 35

Dans le cas des cylindres sans raidisseurs (ou cloisons), la contrainte de membrane circonférentielle pondérée doit être calculée ainsi :

pourvu que pf soit constant.Dans le cas des cylindres à anneaux raidisseurs circonférentiels (et sans raidisseurs longitudinaux),

la formule pour calculer fθ s’applique aux emplacements situés entre les raidisseurs, sauf aux endroits situés plus près d’un raidisseur que , lorsque le raidisseur et fz influeront sur fθ .

Dans le cas des cylindres à anneaux raidisseurs (sans raidisseurs longitudinaux), la contrainte circonférentielle de membrane aux anneaux raidisseurs fθ doit être calculée ainsi :

où

Ar l’aire de la section de l’anneau raidisseur, à l’exception de la section efficace de plaqueLorsqu’une cloison remplace un anneau, Ar est calculé ainsi :

où

tb l’épaisseur de la cloison.Si le principe de la poutre simplement appuyée s’applique, la contrainte de cisaillement de membrane

doit être calculée ainsi :

On doit tenir compte des sens du moment de torsion et des efforts de cisaillement. Les raidisseurs circonférentiels et longitudinaux n’influent habituellement pas sur fzθ .

10.5.3.2.3Les contraintes de flexion et les contraintes de cisaillement correspondantes dans les sections de paroi se produiront à proximité des changements de géométrie (discontinuités) telles que cloisons et raidisseurs. Ces contraintes ne nécessitent habituellement pas une étude approfondie.

La contrainte longitudinale de flexion dans la paroi à la cloison ou à l’anneau raidisseur doit être calculée comme suit :

où

fθ la valeur calculée selon l’article 10.5.3.2.2La contrainte circonférentielle de flexion dans les sections de paroi à la cloison ou à l’anneau raidisseur

doit être calculée comme suit :

frpt

fθ =

1 8, rt

frpt

frt

rt Aff

zr

zθ υ υ= −⎡⎣⎢

⎤⎦⎥ +

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥ +1 56

1 56

,

,

A rtr b= −/( )1 υ

fTr t

Vrt

V

rtzf fx fy

θ θ θ= + +2 2π π π

cos sin

frpt

fbzf=

−−⎡

⎣⎢⎤⎦⎥

3

1 2υθ

f fb bz=υ


36 Février 2005

Figure 10.1Notation d’un anneau raidisseur

(voir les articles 10.5.3.1, 10.5.3.7.9 et 10.5.3.8.1)

10.5.3.2.4Les contraintes normales dans le raidisseur longitudinal doivent être déterminées selon l’article 10.5.3.2.2, θ étant la coordonnée angulaire du raidisseur. En ce qui a trait aux raidisseurs d’une hauteur de section plus grande, tels que les profilés en T, rsinθ et rcosθ doivent être remplacés par les coordonnées du centre de gravité de la section du raidisseur, y compris la semelle efficace.

b

t

h

eg

w

Cr

Cef

tf

�ef

�

c

r ro

CL

Légende :Cef centre de gravité du raidisseur avec sections de paroi efficaces connexes Cr centre de gravité du raidisseur e = g + t/2


Février 2005 37

10.5.3.2.5Les contraintes circonférentielles dans un anneau raidisseur, à la distance rr à partir de l’axe du cylindre doivent être calculées comme suit :

où

fz la valeur calculée selon l’article 10.5.3.2.2.

10.5.3.3 Flambage de paroiLa résistance au flambage doit être calculée comme suit :

où

où

fao = 0, quand fa ≥ 0

= –fa , quand fa < 0

fbo = 0, quand fb ≥ 0

= –fb , quand fb < 0

fpo = 0, quand fp ≥ 0

= –fp , quand fp < 0

où

fa contrainte axiale pondérée dans la paroi due aux forces axiales (sous traction positive)

fb contrainte de flexion pondérée dans la paroi due au moment de flexion global (sous traction positive)

fp contrainte circonférentielle pondérée dans la paroi due à la pression extérieure (sous traction positive)

Fea les résistances élastiques au flambage des plaques courbes ou des parois cylindriques soumises à la compression axiale déterminées conformément aux articles 10.5.3.4 et 10.5.3.5

Feb les résistances élastiques au flambage des plaques courbes ou des parois cylindriques soumises à la flexion globale déterminées conformément aux articles 10.5.3.4 et 10.5.3.5

Fep les résistances élastiques au flambage des plaques courbes ou des parois cylindriques soumises à la pression latérale extérieure déterminées conformément aux articles 10.5.3.4 et 10.5.3.5

Fev les résistances élastiques au flambage des plaques courbes ou des parois cylindriques soumises à la torsion et au cisaillement déterminées conformément aux articles 10.5.3.4 et 10.5.3.5

frp

tf

rt

rt A

rrr

fz

r rθ υ= −⎡

⎣⎢⎤⎦⎥ +

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥

1 56

1 56

,

,

FF

cry=

+1 2 2( )λ

λ θ2 = + + +⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

F

f

f

F

f

F

f

F

f

Fy

j

ao

ea

bo

eb

po

ep

z

ev


38 Février 2005

10.5.3.4 Résistance élastique au flambage des plaques courbes

10.5.3.4.1L’expression générale de la résistance élastique au flambage des plaques courbes avec rapport /s > 1 doit être calculée comme suit :

où

ki ( pour i = zθ, z et θ ) un coefficient de réduction du flambage qui tient compte de la sollicitation, du rapport, de la courbure, des conditions limites et des défauts

Afin d’éviter une description plus détaillée, le coefficient de réduction du flambage ki peut être déterminé à partir des articles 10.5.3.4.2 à 10.5.3.4.4. On doit supposer que toutes les rives sont simplement appuyées.

Une plaque courbe ayant un rapport /s > 1 peut être considérée comme une paroi cylindrique non pourvue d’un raidisseur d’une longueur égale à .

10.5.3.4.2Le coefficient de réduction du flambage d’une plaque courbe soumise à des contraintes de membrane axiales dues à une charge axiale ou à un moment doit être calculé comme suit :

où

10.5.3.4.3Le coefficient de réduction du flambage d’une plaque courbe soumise à des contraintes de cisaillement plan doit être la plus grande des valeurs suivantes :

ou

10.5.3.4.4Le coefficient de réduction du flambage d’une plaque courbe soumise à des contraintes de membrane circonférentielles doit être la plus grande des valeurs suivantes :

F kE t

se i=−

⎡⎣⎢

⎤⎦⎥

π2

2

2

12 1( )υ

k KZz = +4 1 2( )

Kr t

=+

0 09

1150

,

/


Février 2005 39

ou

10.5.3.5 Résistance élastique au flambage des cylindres non raidis

10.5.3.5.1L’expression générale de la résistance élastique au flambage (Fea , Feb , Fep et Fev) des cylindres non raidis s’établit comme suit :

où

ki (pour i = a, b, s et p) un coefficient de réduction du flambage qui tient compte de la charge, de la géométrique, des conditions limites et des défautslongueur du cylindre entre les cloisons

Afin d’éviter une description plus détaillée, le coefficient de réduction du flambage ki d’une paroi cylindrique peut être déterminé d’après les articles 10.5.3.5.2 à 10.5.3.5.6. On doit supposer que les rives sont simplement appuyées.Note : Dans le cas des parois cylindriques longues exposées au cisaillement, à une pression latérale uniforme, ou une pression latérale uniforme ou à une pression aux extrémités, on peut utiliser des équations de remplacement pour Fej.

10.5.3.5.2Le coefficient de réduction du flambage d’une paroi cylindrique soumise à une compression axiale uniforme doit être calculé comme suit :

où

10.5.3.5.3Le coefficient de réduction du flambage d’une paroi cylindrique soumise à la flexion doit être calculé comme suit :

où

k K Za a= + ( )1 2

Kr t

a =+

0 36

1150

,

/

k K Zb b= + ( )1 2

Kr t

b =+

0 36

1300

,

/


40 Février 2005

10.5.3.5.4Le coefficient de réduction du flambage d’une paroi cylindrique soumise à la torsion ou au cisaillement doit être calculé comme suit :

10.5.3.5.5Le coefficient de réduction du flambage d’une paroi cylindrique soumise à une pression latérale uniforme doit être déterminé comme suit :

10.5.3.5.6Les cylindres soumis à une combinaison de pressions latérales uniformes et de pressions aux extrémités peuvent se définir par une seule contrainte de référence, pourvu que soit utilisé un coefficient modifié de réduction du flambage :

10.5.3.5.7La résistance élastique au flambage des parois cylindriques longues soumises à des contraintes de cisaillement est indépendante de la longueur de la paroi et doit être calculée comme suit :

pour

10.5.3.5.8La résistance élastique au flambage des parois cylindriques longues en présence d’une pression latérale uniforme ou d’une pression latérale uniforme et d’une pression aux extrémités est indépendante de la longueur de la paroi, et doit être calculée comme suit :

pour

k Zs = +5 34 1 0 009 3 2, , /

k Zp = +4 1 0 025,

′ = +k Zp 2 1 0 1,

F Etrev = ⎡

⎣⎢⎤⎦⎥

0 2253 2

,/

F Etrep = ⎡

⎣⎢⎤⎦⎥

0 252

,


Février 2005 41

10.5.3.6 StabilitéLa stabilité des plaques courbes et des parois cylindriques situées entre les raidisseurs soumis à une compression ou à une traction axiale, à la flexion, à la compression ou à la traction circonférentielle, à la torsion et au cisaillement doit être calculée ainsi :

où

φ = 0,8, si λ < 0,2

= 0,85 – 0,25λ , si 0,2 ≤ λ ≤ 1,0

= 0,60, si 1,0 < λoùλ une valeur établie selon l’article 10.5.3.3.

Cette stabilité doit s’appliquer à des contraintes combinées servant à déterminer la résistance au flambage caractéristique, Fcr, mentionnée à l’article 10.5.3.3.

10.5.3.7 Flambage des parois cylindriques pourvues de raidisseurs

10.5.3.7.1Le flambage global se définit comme étant le flambage simultané des sections de paroi et des raidisseurs. La largeur efficace des sections de paroi à inclure dans le calcul du moment d’inertie d’un anneau raidisseur, ef, doit être la plus petite de ou .

La résistance des cylindres raidis longitudinalement et (ou) par des anneaux doit être déterminée selon l’article 10.5.3.8.

La résistance des sections de paroi entre les raidisseurs doit être déterminée selon l’article 10.5.3.3.

10.5.3.7.2Les anneaux raidisseurs des cylindres soumis à une compression ou à une flexion axiale, ou les deux, doivent satisfaire à ce qui suit :

10.5.3.7.3Les anneaux raidisseurs des cylindres à anneaux raidisseurs soumis à une torsion et à un cisaillement doivent satisfaire à ce qui suit :

10.5.3.7.4Les anneaux raidisseurs des cylindres à anneaux raidisseurs soumis à une pression extérieure doivent satisfaire à ce qui suit :

et

oùα le coefficient d’écart des modes de fréquences entre le flambage de la paroi et le flambage global

f f Fj r cr≤ = φ

1 56, rt

f fk > β θ


42 Février 2005

= 1,3

δ = 0,005r

fk = φ Fy

où

φ = 0,9

10.5.3.7.5Lorsqu’un cylindre à anneaux raidisseurs est soumis à une combinaison de compression axiale, de flexion, de pression extérieure, de torsion et de cisaillement, les anneaux raidisseurs doivent satisfaire à ce qui suit :

Ief > Ien + Iep + Iet

Ien, Iep et Iet doivent être déterminés selon les articles 10.5.3.7.2 à 10.5.3.7.4.

10.5.3.7.6Les parois cylindriques à raidisseurs longitudinaux doivent être classées dans la catégorie A, la catégorie B ou la catégorie C (voir la figure 10.2).

10.5.3.7.7Les parois cylindriques à raidisseurs longitudinaux de la catégorie A (voir l’article 10.5.3.7.6) comprennent les parois pourvues de peu de raidisseurs et qui se comportent comme des parois sans raidisseurs. Une paroi doit être classée dans la catégorie A si :

La résistance d’une paroi de catégorie A est considérée être celle d’une paroi cylindrique fermée semblable et dépourvue de raidisseurs, et ayant une épaisseur accrue qui peut être déterminée en répartissant l’aire totale des raidisseurs de la circonférence de la paroi.

10.5.3.7.8Les parois cylindriques à raidisseurs longitudinaux de la catégorie B (voir l’article 10.5.3.7.6) comprennent les parois dotées de raidisseurs de forte épaisseur et peu espacés. Une paroi doit être classée dans la catégorie B si :

La résistance élastique au flambage d’une paroi de catégorie B est considérée être la résistance d’une plaque plate semblable (voir la figure 10.2) compte tenu d’une contrainte de calcul transversale égale à la plus grande valeur de :

où

s trt

/ > 3

s trt

/ ≤ 3

prt

Pk

stf

f ou 4

2⎡⎣⎢

⎤⎦⎥


Février 2005 43

Figure 10.2Catégories de parois cylindriques à raidisseurs longitudinaux

(voir les articles 10.5.3.7.6 et 10.5.3.7.8)

Catégorie A

Catégorie B

Catégorie C

2πr

p

fz

fθ


44 Février 2005

10.5.3.7.9Les parois cylindriques à raidisseurs longitudinaux de la catégorie C (voir l’article 10.5.7.3.6) comprennent les parois dotées de raidisseurs de faible épaisseur et peu espacés pour lesquelles :

La résistance élastique au flambage d’une paroi de catégorie C doit être calculée selon l’article 10.5.3.5.1, le coefficient de réduction du flambage k étant déterminé comme suit :

a) pour les résistances à la compression axiale ou à la flexion globale, k doit être obtenu par l’expression

où

b) pour les résistances au cisaillement plan, k doit être obtenu par l’expression

où

c) pour les résistances à la compression circonférentielle, k doit être t obtenu par l’expression

où

où

oùI le moment d’inertie d’un raidisseur longitudinal excluant la semelle efficace planee L’excentricité du raidisseur égale à la distance entre le centre de gravité du raidisseur,

excluant la semelle efficace et le milieu de la paroi t/2 (voir la figure 10.1)As l’aire de la section d’un raidisseur longitudinal

s trt

rt

EFy

/ < >314

et

k KZK

= + ⎡⎣⎢

⎤⎦⎥

1 0 132

,

Ka

= ++

11

γ

k KK

Z= +10 25

23 2, /

k KZ

K= +1

0 42

,

K = + +( )2 1 1 γ

γ υ= − ++

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥

12 11

2

3

2( )st

Ie A

as

aAst

s=


Février 2005 45

La résistance au flambage caractéristique d’une paroi de catégorie C doit être déterminée selon l’article 10.5.3.3.

10.5.3.7.10Le flambage par torsion et le flambage de l’âme des raidisseurs peuvent être exclus comme modes de ruine possibles pourvu que les articles 12.2.2 et 12.2.3 soient respectés.

10.5.3.7.11Lorsqu’un cylindre doté de raidisseurs longitudinaux et d’anneaux raidisseurs est soumis à une compression axiale ou à une flexion, ou aux deux, la rigidité des anneaux doit s’établir comme suit :

10.5.3.7.12Lorsqu’un cylindre doté de raidisseurs longitudinaux et d’anneaux raidisseurs est soumis à la torsion ou au cisaillement, les anneaux doivent être conformes à l’article 10.5.3.7.3.

10.5.3.7.13Lorsqu’un cylindre doté de raidisseurs longitudinaux et d’anneaux raidisseurs est soumis à une pression extérieure, les anneaux doivent être conformes à l’article 10.5.3.7.4.

10.5.3.7.14Lorsqu’un cylindre doté de raidisseurs longitudinaux et d’anneaux raidisseurs est soumis à une combinaison de compression axiale, de flexion, de pression extérieure, de torsion et de cisaillement, les anneaux raidisseurs doivent être conformes à l’article 10.5.3.7.5.

10.5.3.8 Flambage local des raidisseurs longitudinaux et des anneaux raidisseurs

10.5.3.8.1Le flambage local des anneaux raidisseurs peut être exclu comme mode de défaillance possible si les relations suivantes sont respectées :

oùIx le moment d’inertie de l’anneau raidisseur (sans sections de paroi efficaces connexes) selon l’axe

radial x (voir la figure 10.1).

10.5.3.8.2Le flambage local des raidisseurs longitudinaux peut être exclu comme mode de défaillance possible si les articles 12.2.2 et 12.2.3 sont satisfaits.

(a)EI

r g AFx

ry• •

>

(b)hw

≤ 20

(c)btf

≤ 5


46 Février 2005

10.5.4 État limite de la contrainte de tractionLes contraintes pondérées doivent être conformes à l’état limite élastique suivant dans toutes les combinaisons :

où

Toutes les contraintes de la formule correspondent aux composantes orthogonales de la contrainte, pondérées et combinées à l’égard des charges pondérées pertinentes.

10.6 Pitons

10.6.1Les pitons doivent être calculés pour assurer le chemin de charge le plus direct à la charpente.

10.6.2Il faut utiliser un coefficient de résistance φpe = 0,50 pour le calcul des pitons et des éléments de charpente connexes de levage, conformément aux règles reconnues de calcul aux états limites visant à assurer la résistance aux forces exercées par le poids pondéré de l’objet soulevé. Le poids doit comprendre toute charge spéciale et doit être augmenté en appliquant des facteurs appropriés d’amplification dynamique et d’intensification de charge.

La prudence est de mise pour l’estimation des charges sur chaque piton.Note : Il est rare que la charge de levage statique totale soit répartie également. Même en présence de trois ou quatre points de levage, il est possible que la charge soulevée soit appliquée presque entièrement à un seul piton.

10.6.3Le soudage doit être conforme au chapitre 17. Les soudures et les matériaux doivent tous faire l’objet d’essais non destructifs.

11 Résistance des joints et des assemblagesNote : Ce chapitre énonce les exigences de résistance limite des assemblages soudés entre les éléments de charpente tubulaires fabriqués.

11.1 Joints entre les éléments tubulaires circulaires fabriqués

11.1.1 Généralités

11.1.1.1La géométrie des joints devrait être la plus simple possible. Elle devrait tenir compte des exigences de fabrication, y compris de la facilité d’accès pour le soudage et l’inspection, et contribuer à réduire les contraintes dues au soudage au minimum.

f Fj y≤ φ

f

f f f f f

j

j x y z x

la contrainte de von Mises quivalente

=

é

2 2 2 2+ + − ff f f f f f f fy y z z x xy yz zx+ +( ) + + +( )=

3 2 2 2

φ 0,9


Février 2005 47

11.1.1.2Les contrevents associés à un joint doivent être de classe K, T, Y ou X compte tenu de leur forme et de la manière selon laquelle la membrure et les autres pièces de contreventement au joint réagissent à la charge qui s’exerce sur le contrevent. Un contrevent peut porter une partie de sa charge comme un joint en K et le reste comme un joint en T, en Y ou en X (voir l’article 11.1.1.2 de la CSA S473.1).

Dans un joint en K, la composante de la charge axiale dans un contrevent qui est perpendiculaire à la membrure est équilibrée par les charges exercées sur d’autres contrevents placés dans le même plan et sur le même côté du joint.

Dans les joints en T, la charge axiale dans un contrevent est transmise en cisaillement selon l’effet de poutre.

Dans les joints en Y, la charge axiale dans un contrevent est transmise en cisaillement selon l’effet de poutre et de charge axiale dans la membrure.

Dans les joints en X, la charge axiale dans un contrevent est transmise par la membrure au contrevent du côté opposé.

11.1.1.3Les joints peuvent être de quatre types :a) Joints simples : joints plans sans chevauchement des principaux contrevents et sans goussets,

diaphragmes, raidisseurs ni coulis de ciment. Ils comprennent les joints en T, en Y et en X (voir la figure 11.1), ainsi que les joints en K sans chevauchement (voir la figure 11.2).

b) Joints chevauchants : joints plans dans lesquels une partie de la charge est transférée directement d’un contrevent à un autre par le truchement de leur soudure commune (voir la figure 11.3).

c) Joints complexes : joints dans lesquels des raidisseurs internes ou externes sont utilisés.d) Nœuds multijoints : joints dans lesquels les contrevents placés dans divers plans sont trop rapprochés

pour que le joint ne puisse être considéré comme un joint plan.

11.1.1.4Les joints doivent supporter les forces imputables aux charges pondérées. Cependant, la résistance pondérée d’un joint ne doit pas être inférieure à 50 % de la résistance pondérée de chaque contrevent formant ce joint, à moins qu’elle ne soit limitée par la résistance pondérée d’un ou de plusieurs éléments (voir également l’article 7.3.8).

La résistance pondérée d’un contrevent doit se baser sur l’état (traction ou compression) qui prédomine dans le calcul de l’élément dans la charpente.

11.1.1.5Les soudures reliant les éléments de charpente tubulaires fabriqués doivent assurer une résistance au moins égale à celle des éléments basée sur l’élasticité.

11.1.1.6L’assemblage des joints essentiellement concentriques peut être réalisé de façon que les axes de contreventement soient excentrés par rapport à l’axe de la membrure. Les moments créés par cette excentricité doivent être pris en compte dans le calcul des éléments et des joints.

11.1.1.7Une zone de renforcement d’un joint doit dépasser le bord extérieur d’un contrevent du quart du diamètre de la membrure ou 300 mm, selon la plus grande valeur.Note : La résistance de la zone de renforcement d’un joint est affectée par la longueur de la zone de renforcement d’un joint (voir l’article 11.1.2.2.3).


48 Février 2005

11.1.1.8Une embase de contrevent doit, à partir de l’intersection la plus proche de la paroi de la membrure ou d’un contrevent chevauchant, se prolonger sur une distance au moins égale à la plus grande des deux valeurs suivantes :a) dix fois l’épaisseur accrue de paroi du contrevent ; oub) 600 mm.

11.1.1.9Si un joint est constitué en nœud, la longueur des embases de bout de membrure ou de contrevent fixées au nœud doit être conforme à l’article 11.1.1.7 ou 11.1.1.8.

Figure 11.1Configurations d’un joint simple

(voir l’article 11.1.1.3)

ContreventMembrure

Contrevent

Contrevent

Membrure

Joint en XJoint en YJoint en T


Février 2005 49

Figure 11.2Joint en K à contrevents sans chevauchement

(voir l’article 11.1.1.3)

Figure 11.3Joint en K à contrevents chevauchants

(voir les articles 11.1.1.3 et 11.1.3.1)

e

Membrure

Contrevent

d

doβ =

θ

ddo

g

Contrevent traversant

Membrure

Contrevent

q


50 Février 2005

11.1.2 Joints simples

11.1.2.1Pour les joints simples en K, la distance entre les raccordements des soudures des contrevents adjacents, à l’endroit du joint sur la surface de la membrure, doit être au moins égale à :a) la plus grande des valeurs suivantes soit deux fois l’épaisseur de paroi du contrevent le plus épais ou

75 mm, lorsque les diamètres extérieurs des deux contrevents dépassent ou égalent 650 mm ; oub) la plus grande des valeurs suivantes soit deux fois l’épaisseur de paroi du contrevent le plus épais ou

50 mm, lorsque le diamètre extérieur d’au moins un des contrevents est inférieur à 650 mm.Un joint en K simple qui ne peut présenter ces espacements minimaux doit être pourvu de contrevents

chevauchants et calculé en conséquence.

11.1.2.2 Résistance du joint

11.1.2.2.1Les charges axiales pondérées, Cf et Tf, et les moments de flexion, Mf, s’exerçant aux extrémités des contrevents reliés à la membrure au joint ne doivent pas dépasser les résistances pondérées du joint suivantes :a) lorsque les charges axiales des contrevents s’exercent seules sur le joint en compression, Cr = φ jCub) lorsque les charges axiales des contrevents s’exercent seules sur le joint en traction, Tr = φ jTuc) lorsque les moments de flexion des contrevents s’exercent seuls sur le joint, alors Mr = φ j Mu

oùφ j coefficient de tenue en service du joint (tel que spécifié au tableau 11.1)

où

Qu le coefficient de résistance du joint tubulaire (tel que spécifié au tableau 11.2)Qf = 1,0 si les contraintes longitudinales nominales présentes dans la membrure des deux côtés

du joint sont en traction sur l’ensemble de la section

Si les contraintes longitudinales nominales présentes dans la membrure des deux côtés du joint ne sont pas en traction sur l’ensemble de la sectionoùλ = 0,030 lorsque Qf s’applique aux charges axiales des contrevents

= 0,045 lorsque Qf s’applique aux moments de flexion plane des contrevents= 0,021 lorsque Qf s’applique aux moments de flexion hors-plan des contrevents

oùCfo la plus grande des forces de compression exercées sur l’un des côtés du joint

CF t

Q Quyo o

u f=2

sinθ

TF t

Q Quyo o

u f=2

sinθ

MF t d

Q Quyo o

u f=2

sinθ

= −1 02

2, λdt

Uo

o

UCA F

MM

MM

fo

o yo

fo

ro ip

fo

ro op

=⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

+⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥ +

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥

⎡

⎣

⎢⎢

⎤

⎦φ

2 2 2

⎥⎥⎥

0 5,


Février 2005 51

Notes :1) Tous les termes comportant l’indice «o» ont trait aux propriétés de la membrure ou aux charges.2) Tous les termes comportant l’indice «ip» ont trait à la flexion dans le plan de la membrure et du contrevent.3) Tous les termes comportant l’indice «op» ont trait à la flexion hors-plan dans la membrure et le contrevent.

Lorsque les paramètres du joint dépassent les plages mentionnées au tableau 11.3, les résistances doivent être calculées selon l’analyse de la limite inférieure ou une autre méthode d’analyse rationnelle, ou déterminées à l’aide d’essais.

Tableau 11.1Coefficient de tenue en service d’un joint, φ j

(voir l’article 11.1.2.2.1)

Tableau 11.2Coefficient de résistance d’un joint tubulaire, Qu


Joint(s) Traction Compression Flexion planeFlexion hors-plan

K (sans chevauchement)

0,72 0,72 0,87 0,70

T et Y 0,52 0,91 0,75 0,59

X 0,89 0,91 0,62 0,61

K (avec chevanchement)

0,72 0,72 — —


KIdentique à la compression

T et Y

X

Notes :1) β rapport entre le diamètre du contrevent et le diamètre de la membrure, concernant le contrevent à

l’étude.2) γ rapport entre le diamètre de la membrure et le double de l’épaisseur de la membrure.3) f1= 1 – 0,26cos2θc4) Pour les joints sans chevauchement f2 = (2,4 + 1,8 g/do)/(2,4 + 7g/do)5) Pour les joints chevauchants f2 = (1 + 2,1 q/do)/(1 + 0,8 q/d) où q ≤ 0,4 do. Si q >0,4 do q doit être égal à 0,4do

aux fins de calcul de f2.6) f3 = (1 + 6,1β)/4,2β7) f4 = 0,3/[β (1 – 0,833β)] pour β > 0,6.8) En ce qui a trait aux contrevents qui soutiennent une partie de leur charge selon un type de joint et

l’autre partie selon un autre type de joint (p. ex., une partie par un joint en K et une autre par un joint en Y), les rapports distincts entre l’effet de la charge axiale pondérée et la résistance pondérée doivent être ajoutés aux rapports de flexion et le total ne doit pas être supérieur à 1,0.

7 5 1 2 3, β γf f f 3 4 19, + β 3 561 0 81

,,− β

2 3 6, +( )β γ 7 5, β γ 6β γ 3 561 0 81

,,− β

1 7 7 5 71 45

, ( , ),

+−

ββ

( , , )2 2 17 3 4+ β f 6β γ 3 561 0 81

,,− β


52 Février 2005

Tableau 11.3Plages de validité des paramètres des joints simples


11.1.2.2.2Lorsque les effets des charges axiales de compression et des moments de flexion se combinent à l’extrémité d’un contrevent, l’équation suivante doit être respectée :

Lorsque les effets des charges axiales de traction et les moments de flexion se combinent à l’extrémité d’un contrevent, l’équation suivante doit être respectée :

11.1.2.2.3Lorsque la configuration d’un joint est en T, en Y ou en X, ou que celui-ci agit en partie comme un joint de ce type et qu’il comporte une zone de renforcement d’un joint dont le diamètre est égal à celui de la membrure, la résistance du joint en T, en Y ou en X doit être déterminée selon les propriétés de la zone de renforcement d’un joint si la longueur, L, de la zone est d’au moins 2,5 fois son diamètre, do. Dans le cas contraire, la résistance à la traction doit être calculée comme suit :

oùTr(membrure) une valeur selon les propriétés de la membrure


K

T

Y

X

Notes :1) γ rapport entre le diamètre de la membrure et le double de l’épaisseur de la membrure (do/2to).2) θc l’angle entre le contrevent en compression et la membrure.3) θt l’angle entre le contrevent en traction et la membrure.

0 25 0 85

10 55 0 0 6

30 90

, ,

; / ,

;

≤ ≤≤ ≤ ≤ ≤

≥ ° ≤ °

βλ

θ θ

g do

c t

0 20 0 90

7 30

, ,≤ ≤≤ ≤βλ

0 30 0 90

13 28

, ,≤ ≤≤ ≤βλ

0 20 1 0

9 30

, ,≤ ≤≤ ≤βγ

0 25 0 85

10 20

, ,≤ ≤≤ ≤βγ

0 20 0 90

7 30

, ,≤ ≤≤ ≤βλ

0 30 0 90

13 28

, ,≤ ≤≤ ≤βλ

0 20 0 85

10 30

30 90

, ,≤ ≤≤ ≤

° ≤ ≤ °

βγθ

0 25 0 85

10 30

30 90

, ,≤ ≤≤ ≤

° ≤ ≤ °

βγθ

0 20 0 90

7 30

, ,≤ ≤≤ ≤βλ

0 30 0 90

13 28

, ,≤ ≤≤ ≤βλ

0 25 0 55

10 20

, ,≤ ≤≤ ≤βγ

0 20 1 0

10 25

, ,≤ ≤≤ ≤βγ

0 20 0 90

7 30

, ,≤ ≤≤ ≤βλ

0 30 0 90

13 28

, ,≤ ≤≤ ≤βλ

CC

MM

MM

f

r

f

r op

f

r ip

+⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥ +

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥ ≤

2

1 0,

TT

MM

MM

f

r

f

r op

f

r ip

+⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥ +

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥ ≤

2

1 0,

T TLd

T Tr r membrureo

r zone r membrure= + −( )( ) ( ) ( ),2 5


Février 2005 53

Tr(zone) une valeur selon les propriétés de la zoneL < 2,5do

Les résistances à la compression et à la flexion doivent être obtenues de la même façon, soit par interpolation.

11.1.3 Joints chevauchants

11.1.3.1En ce qui a trait aux joints en K à contrevents chevauchants, l’épaisseur de paroi du contrevent ne doit pas dépasser celle de la membrure. La circonférence du contrevent traversant doit être entièrement soudée à la membrure (voir la figure 11.3). L’épaisseur de paroi du contrevent traversant ne doit pas être inférieure à celle du contrevent chevauchant.

11.1.3.2Si la résistance de la soudure joignant les contrevents chevauchants à un joint en K est de moins de 50 % de la composante de la charge axiale du contrevent (perpendiculaire à l’axe de la membrure), l’analyse du joint doit déterminer les charges exercées dans les nombreux chemins de charge et prendre également en compte les déformations reliées à ces charges.

11.1.3.3La charge axiale pondérée exercée sur un contrevent, Cf ou Tf, aux joints chevauchants où les moments de flexion du contrevent sont négligeables, ne doit pas dépasser les résistances pondérées, Cr ou Tr, mentionnées à l’article 11.1.2.2.1 a) et b).

11.1.3.4Les résistances des joints chevauchants comportant des moments de flexion aux extrémités des contrevents doivent être calculées d’après l’analyse de la limite inférieure ou toute autre méthode rationnelle d’analyse, ou déterminées par des essais.

11.1.4 Joints complexes

11.1.4.1Lorsqu’on doit utiliser des raidisseurs pour accroître la résistance de la membrure, on devrait tenir compte de la réduction des effets locaux d’accroissement de contrainte dans le calcul et le choix de l’emplacement des raidisseurs.

11.1.4.2Les résistances des joints complexes doivent être calculées d’après l’analyse de la limite inférieure ou une autre méthode rationnelle d’analyse, ou déterminées par des essais.

11.1.5 Nœuds multijoints

11.1.5.1Lorsque les contrevents placés dans divers plans qui se rejoignent dans un joint tendent à se chevaucher et que la paroi d’un contrevent est beaucoup plus épaisse que celle des autres, le contrevent à paroi plus épaisse devrait servir de contrevent traversant, tandis que les contrevents secondaires joueraient le rôle de contrevents chevauchants.


54 Février 2005

11.1.5.2Lorsque plusieurs contrevents se rencontrent en un point, la concentration peut être réduite de l’une ou l’autre des façons suivantes :a) la membrure peut avoir une section plus large au joint, le joint devenant alors un joint simple ; oub) les contrevents secondaires causant de l’interférence peuvent être séparés, pourvu que les moments

provoqués par l’excentricité résultante soient pris en compte dans l’analyse de la charpente.

11.1.5.3Les résistances des nœuds multijoints doivent être calculées d’après l’analyse de la limite inférieure ou une méthode rationnelle d’analyse, ou déterminées par des essais.

11.1.6 Joints à injection de coulis de cimentLes résistances des joints à injection de coulis de ciment doivent être calculées d’après des méthodes rationnelles d’analyse ou déterminées par des essais.

11.2 Joints de profilé de charpente creux (PCC)La résistance des joints constitués entièrement ou partiellement de PCC doit être déterminée d’après le IIW Doc XV-701-89, au moyen d’un coefficient de tenue en service de 0,90.

11.3 Autres types de jointsPour les joints autres que ceux décrits aux articles 11.1 et 11.2, les résistances doivent être déterminées conformément à la CAN/CSA-S16.

11.4 SouduresLes résistances des soudures doivent être déterminées conformément à l’article 17.5.

11.5 BoulonsLes résistances des boulons doivent être déterminées conformément à la CAN/CSA-S16.

12 Panneaux en plaques raidies

12.1 Objet

12.1.1 GénéralitésLe chapitre 12 s’applique aux panneaux en plaques raidies formés de plaques minces renforcées par des raidisseurs, qui sont à leur tour soutenus par d’autres raidisseurs et des poutres-maîtresses, tel que l’illustre la figure 12.1.

Au besoin, et principalement lorsque la sollicitation résulte du choc des glaces ou d’un mouvement des fondations, on peut avoir recours à des programmes d’essais et des analyses au lieu du chapitre 12 bien qu’il soit probable que dans des cas exceptionnels l’analyse seule pourrait suffire à modifier les exigences de ce chapitre.Note : Voir aussi l’article 1.2.2.


Février 2005 55

Figure 12.1Panneau en plaques raidies

(voir les articles 12.1.1 et 12.2.2.5)

12.1.2 ForcesLes panneaux en plaques doivent être calculés pour résister aux forces auxquelles ils seront soumis, y compris la flexion plane, à la traction, à la compression, au cisaillement et aux charges perpendiculaires au plan du panneau.

12.1.3 Coefficient de tenue en serviceLe coefficient de tenue en service, φ, utilisé dans le chapitre 12 doit être de 0,90, à moins d’indication contraire dans la CAN/CSA-S16.

12.2 Calcul des charges perpendiculaires au plan des plaques

12.2.1 Calcul des plaques mincesLa résistance pondérée de la plaque mince doit être supérieure ou égale aux effets des charges normales pondérées exercées sur la plaque.

Le cas échéant, un comportement plastique de la membrane peut être utilisé dans le calcul de la plaque mince, à condition de tenir compte de la transmission des forces planes, des exigences relatives aux ancrages et de la limite de déformation du matériau.

a

b

b

RaidisseursPlaque mince

y

x

Poutres-maîtresses


56 Février 2005

12.2.2 Calcul des raidisseurs

12.2.2.1Les résistances pondérées des raidisseurs doivent être supérieures ou égales aux effets qu’entraînent les réactions des plaques minces à l’action des charges normales pondérées.

Le cas échéant, un comportement plastique de la membrane peut être utilisé dans le calcul des raidisseurs, à condition de tenir compte de la transmission des forces planes, des exigences relatives aux ancrages et de la limite de déformation du matériau. Si on utilise le comportement plastique de la membrane, les articles 12.2.2.2 à 12.2.2.7 ne s’appliquent pas.

12.2.2.2Les éléments en plaques des raidisseurs en compression doivent être classés conformément à la CAN/CSA-S16.

12.2.2.3Dans l’évaluation de la résistance pondérée à la flexion d’un raidisseur, on peut présumer que la plaque mince de largeur efficace, compte tenu d’un cisaillement différentiel, peut combiner son action à celle du raidisseur si le raidisseur est assemblé à la plaque conformément à la CAN/CSA-S16. Dans ces cas, la largeur efficace, be de la plaque doit être calculée comme suit :

oùa la longueur de la plaque parallèle à l’axe du raidisseurb la distance entre les raidisseurs

12.2.2.4Le moment résistant pondéré du raidisseur, Mr, doit être calculé conformément à la CAN/CSA-S16.

12.2.2.5Dans le cas des agencements où les charges normales exercent une compression sur les éléments en saillie du raidisseur, le moment résistant pondéré, Mr, doit être ramené sous les valeurs prescrites à l’article 12.2.2.4. Les valeurs de l’article 12.2.2.4 peuvent toutefois être utilisées si l’espacement entre les points d’appui latéral efficace, , n’est pas supérieur à la valeur suivante :a) raidisseurs symétriques (voir la figure 12.1)

oub) raidisseurs asymétriques (selon l’axe z)

oùbf largeur de la semelle du raidisseur.

Si l’espacement entre les points d’appui latéral efficace, , dépasse la valeur donnée en a) ou b), selon le cas, la résistance à la compression pondérée doit être réduite afin de tenir compte du flambage par torsion possible par rapport à un axe situé le long du joint de la plaque mince et de l’âme du raidisseur.

bb

b abe =

+≤11

1 2 81 2

,

, ( / )


Février 2005 57

12.2.2.6La résistance au cisaillement pondérée du raidisseur à semelles, Vr, doit être calculée selon la CAN/CSA-S16. Celle du raidisseur, Vr, sans semelles, doit être calculée en fonction d’une contrainte de cisaillement de

12.2.2.7Les raidisseurs dans une charpente pour laquelle la répartition des moments et des forces a été déterminée à partir des analyses plastiques doivent être conformes à la CAN/CSA-S16.

12.2.3 Calcul des poutres-maîtresses

12.2.3.1Les moments résistants pondérés des poutres-maîtresses doivent être supérieurs ou égaux aux effets qu’entraînent les réactions des raidisseurs et des parties touchées de la plaque mince à l’action des charges normales.

12.2.3.2Les éléments en plaques des poutres-maîtresses soumises à des efforts de compression doivent être classés conformément à la CAN/CSA-S16.

12.2.3.3Dans l’évaluation de la résistance pondérée à la flexion d’une poutre-maîtresse, on peut présumer que la plaque mince de largeur efficace, compte tenu d’un cisaillement différentiel, peut combiner son action à celle des éléments en saillie de la poutre-maîtresse.

L’assemblage de la poutre-maîtresse et de la plaque mince doit être conforme à la CAN/CSA-S16.La largeur efficace, ae, de la plaque mince doit être calculée comme suit :

à moins d’une justification contraire par analyse ou essai.

12.2.3.4Le moment résistant pondéré du cadre, Mr, doit être calculé conformément à la CAN/CSA-S16.

12.2.3.5Dans le cas des agencements où les charges normales exercent une compression sur les éléments en saillie de la poutre-maîtresse, le moment résistant pondéré, Mr, doit être ramené sous les valeurs prescrites à l’article 12.2.3.4. Les valeurs de l’article 12.2.3.4 peuvent toutefois être utilisées si l’espacement entre les points d’appui latéral efficace, , n’est pas supérieur à la valeur suivante :

Si l’espacement entre les points d’appui latéral efficace, , dépasse la valeur prescrite ci-dessus, la résistance à la compression pondérée doit être réduite afin de tenir compte du flambage par torsion possible selon un axe situé le long du joint de la plaque mince et de l’âme de la poutre-maîtresse.

12.2.3.6Les poutres-maîtresses d’une charpente pour laquelle la répartition des moments et des forces a été déterminée à partir des analyses plastiques doivent être conformes à la CAN/CSA-S16.

Fy / .3

aa

a Lae =

+≤11

1 2 81 2

,

, ( / )


58 Février 2005

12.2.3.7Lorsque l’âme de la poutre-maîtresse est calculée comme une plaque mince, la résistance au cisaillement pondérée de la poutre-maîtresse, Vr, doit être calculée conformément à l’article 12.3. Par contre, le cas échéant, la résistance au cisaillement peut être calculée conformément à la CAN/CSA-S16.

12.3 Calcul des forces planes

12.3.1 GénéralitésD’autres méthodes que celles des articles 12.3.2 à 12.3.5 sont acceptables si le concepteur peut démontrer qu’elles tiennent compte des paramètres de tenue traités aux articles 12.3.2 à 12.3.5 et qu’elles assurent les résistances requises.

12.3.2 Calcul des plaques minces

12.3.2.1 Résistance à la compressionLorsque la plaque mince est soumise à une compression transversale plane, Cfy, la résistance à la compression pondérée, Cry , peut être calculée comme suit :a) si Cuy > 0,5 Cyy

où

Cyy = Fy • t • a

b) si Cuy ≤ 0,5 Cyy

Cry = φCuy

où

12.3.2.2 Résistance au cisaillementLorsqu’une plaque est soumise à des efforts de cisaillement plan, Vfx et Vfy, les résistances au cisaillement plan, Vrx et Vry, peuvent être calculées comme suit :

a) si Vui > 0,5 Vyi

où

C CC

Cry yyyy

uy= −

⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

φ 14

C a tk E t

auyc=

−( )⎡

⎣

⎢⎢

⎤

⎦

⎥⎥

⎡⎣⎢

⎤⎦⎥

•π2

2

2

12 1 υ

k a b

ab

ba

a b

c = <

= +⎡⎣⎢

⎤⎦⎥

≥

4 1

12

pour

pour

/

/

V VV

Vi x yri yi

yi

ui= −

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥ =φ 1

4 pour ,

VF

b tyyy=3

•


Février 2005 59

ou

selon le plan de cisaillement à l’étude

b) si Vui ≤ 0,5 Vyi

Vri = φVui pour i = x, y

où

oùkv la moindre valeur de 5,35 + 4(b/a)2 ou 5,35 + 4(a/b)2

s la moindre valeur de a ou b

12.3.2.3 Résistance aux forces planes combinéesLes plaques devant résister à des forces combinées de compression transversale plane et de cisaillement doivent être dimensionnées de sorte que :

12.3.3 Exigences visant les raidisseurs longitudinaux

12.3.3.1Les raidisseurs intégrés à des panneaux en plaques soumis à la compression transversale doivent être dimensionnés pour que :

Les raidisseurs des panneaux en plaques soumis au cisaillement doivent être dimensionnés pour que :

12.3.3.2Lorsque la résistance plane limite du panneau en plaques a été déterminée, y compris les effets amplifiés des moments initiaux hors-plan, des forces, des flèches et du défaut de rectitude initial ajoutés aux effets des contraintes biaxiales planes et de cisaillement, il n’est pas nécessaire d’appliquer l’article 12.3.3.1.

VF

a tyxy=3

•

V a tk E t

suxv=

−( )⎡

⎣

⎢⎢

⎤

⎦

⎥⎥

⎡⎣⎢

⎤⎦⎥

•π2

2

2

12 1 υ

V b tk E t

suyv=

−( )⎡

⎣

⎢⎢

⎤

⎦

⎥⎥

⎡⎣⎢

⎤⎦⎥

•π2

2

2

12 1 υ

C

CVV

i x yfy

ry

fi

ri

⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

+⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥ ≤ =

2 2

1 pour ,

I atab

C

Csfy

uy≥ ⎡

⎣⎢⎤⎦⎥

0 05 33

,

I at a b b aVVs

f

u

≥ −[ ]2 2 2 8 23, , ( / ) ( / )


60 Février 2005

12.3.4 Calcul de la plaque raidie

12.3.4.1La plaque raidie doit comprendre un raidisseur dont l’action se combine à la largeur efficace de la plaque, comme le prescrivent les articles 12.3.4.4 et 12.3.4.5.

12.3.4.2Les éléments en plaques du raidisseur qui sont soumis à la compression doivent être classés conformément à la CAN/CSA-S16.

12.3.4.3Une plaque raidie doit avoir suffisamment de résistance et de rigidité pour résister au flambage perpendiculaire au plan de la plaque. La largeur efficace de la plaque raidie doit être la moindre des valeurs prescrites aux articles 12.3.4.4 et 12.3.4.5.

12.3.4.4La largeur efficace de la plaque, be, doit être :

où

12.3.4.5Comme seconde solution à la méthode de calcul donnée à l’article 12.3.4.4, la largeur efficace de la plaque, be , doit être :

be = b • cx • cy • cxy ≤ b

La correction de la compression longitudinale doit être :

La correction de la compression transversale doit être :

oùCuy valeur calculée conformément à l’article 12.3.2.1

La correction du cisaillement plan doit être :

b b be = − ≤( , , )11 0 1β

β = bt

F

Ey

cx = − ≤1 8 0 81 0

2

, ,,

β β

cC

Cyfy

uy= −

⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

1

2

cV

F atxyf

y= −

⎡

⎣⎢⎢

⎤

⎦⎥⎥

1 3

2


Février 2005 61

12.3.4.6Les propriétés efficaces de la plaque raidie, Ae et Ie, doivent être calculées conformément à l’article 12.3.4.3. La résistance à la compression pondérée de la plaque raidie, Cr, doit être déterminée conformément à la CAN/CSA-S16 en tenant compte des propriétés efficaces de la plaque,où

et

oùIe le moment d’inertie de la plaque raidie pris selon un axe parallèle à la plaque et traversant l’axe

neutre de la section efficace

12.3.4.7La résistance à la compression pondérée de la plaque raidie doit être supérieure ou égale aux effets que provoque la force de compression longitudinale dans la plaque raidie.

12.3.4.8La résistance à la compression pondérée de la plaque raidie ne doit pas dépasser

où

oùAs l’aire totale de la plaque raidie (largeur b de la plaque mince comprise)

où

oùh la distance du centre de cisaillement du raidisseur (à l’exclusion de l’épaisseur de la plaque mince)

à partir de la liaison raidisseur/plaquert peut également être déterminé en tenant compte de la résistance à la rotation que procure la plaque

mince au raidisseur (voir la CSA S473.1).

λee

yar

F

E=

π2

rIAee

e=

CAA

Cre

sT= φ

C AFA F

CC A F

C A F

T ys y

TeTe s y

Te Te s y

= −⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥ >

= ≤

14

0 5

0 5

pour

pour

,

,C

CA Ea r

Tes

t

= π2

2( / )

ra JG

EI

h I

Itpc

y

pc

= +2

2

2

π


62 Février 2005

12.3.5 Exigences visant les poutres-maîtresses

12.3.5.1Les éléments en plaques des poutres-maîtresses qui sont soumises à la compression doivent être classés conformément à la CAN/CSA-S16.

12.3.5.2Les poutres-maîtresses utilisées dans les panneaux en plaques raidies soumis à la compression transversale et au cisaillement doivent être dimensionnées de façon à assurer une résistance hors-plan adéquate à la plaque raidie.

12.3.5.3Les poutres-maîtresses soumises à la compression longitudinale doivent être calculées pour satisfaire à la CAN/CSA-S16.

12.4 Calcul des forces normales et planes

12.4.1 Calcul des plaques mincesUne plaque mince soumise à des combinaisons de charges normales ainsi qu’au cisaillement plan et à la compression plane perpendiculaire au raidisseur doivent être dimensionnées de façon que la résistance à la compression pondérée de la plaque dépasse les effets des charges combinées.

12.4.2 Calcul des plaques raidies et des poutres-maîtressesLes résistances pondérées des plaques raidies et des poutres-maîtresses doivent être égales ou supérieures aux effets des charges pondérées.

13 Murs mixtesNotes :1) Ce chapitre s’applique aux murs mixtes résistants à la glace et formés de plaques extérieures en acier, d’une

âme en béton et d’éléments de liaison composés de butées d’ancrage, de raidisseurs, d’éléments à âme transversaux et d’éléments à âme longitudinaux utilisés seuls ou en combinaison. Ces murs peuvent également comprendre de l’armature à béton courante.

2) Cette technique de construction mixte peut s’appliquer aux éléments, aux joints ou aux nœuds tubulaires remplis de béton. Les règles de calcul pour ces membres ne sont pas traitées dans ce chapitre. La CAN/CSA-S16 fournit des indications concernant le calcul de ces éléments, ainsi que des poutres et poteaux mixtes classiques.

13.1 GénéralitésLa CSA S474 régit la mise en place du béton, l’établissement de ses propriétés physiques et tout autre aspect pertinent non visé par cette norme et non contradictoire avec celle-ci.

13.2 Forces de calcul

13.2.1Les murs mixtes doivent pouvoir résister à la flexion et au cisaillement exercés par des charges perpendiculaires au plan du mur (charges transversales), ainsi qu’à la traction, à la compression et au cisaillement plans exercés par des charges parallèles au plan des murs (verticaux ou horizontaux).


Février 2005 63

13.2.2Les éléments en acier du mur mixte doivent être calculés conformément à cette norme relativement aux effets de toutes les charges, y compris des charges résultant des pièces coulées en béton qui sont appliquées au mur avant la réalisation d’une résistance suffisante du béton pour que l’effet mixte soit atteint.

13.2.3On doit prendre en compte les effets des déformations contrôlées en raison des variations de température, ainsi que les effets des gradients thermiques dans l’épaisseur du mur.

13.2.4Chaque composant d’un mur mixte (plaque extérieure, âme en béton, âme en acier, raidisseur, butée d’ancrage, armature, etc.) doit avoir une résistance pondérée supérieure à la force pondérée à laquelle il est soumis, selon l’analyse appropriée mentionnée à l’article 13.3. On doit prendre les mesures nécessaires afin d’éviter le flambage prématuré des plaques en acier extérieures.

13.3 Analyse

13.3.1 Effets des charges globales

13.3.1.1Une analyse élastique peut servir à déterminer la distribution des forces dans la charpente imputables aux charges globales.

13.3.1.2La rigidité des éléments utilisée dans l’analyse décrite à l’article 13.3.1.1 peut être basée sur toute hypothèse pertinente, mais doit se maintenir dans toute l’analyse.

13.3.2 Effets des charges locales

13.3.2.1Une analyse élastique ou plastique peut être utilisée pour déterminer la distribution des forces dans un élément en raison des charges locales. La méthode analytique retenue doit être celle qui convient le mieux au type de mur mixte à l’étude.

13.3.2.2

13.3.2.2.1Une analyse plastique peut être utilisée pourvu qu’on vérifie l’applicabilité de la méthode et qu’on assure à l’élément une ductilité suffisante.

13.3.2.2.2Une analyse plastique doit être utilisée dans le cas :a) des éléments fléchis de grande hauteur de section ;b) des éléments qui permettent un glissement interfacial (c’est-à-dire que la compatibilité des

déformations entre les plaques en acier extérieures et l’âme en béton n’est pas forcée) ;c) de zones adjacentes aux appuis ou de charges concentrées ou de changements brusques dans la

section ; etd) de toute autre situation où il y possibilité de formation d’un arc.


64 Février 2005

13.4 Coefficients de tenue en serviceLes coefficients de tenue en service des matériaux, φ, visés par le chapitre 13 doivent s’établir comme suit :a) acier de charpente : 0,90 ;b) barres d’armature : 0,90 ;c) béton : 0,75 ;d) butées d’ancrage : 0,80 ;e) soudures :

(i) métal fondu : 0,67 ; et(ii) métal de base : 0,90 ;

f) boulons : 0,67 ; etg) câbles ou barres de précontrainte : 0,95.

13.5 Propriétés physiques

13.5.1Les propriétés physiques de l’acier de charpente doivent être établies conformément à cette norme. Les propriétés physiques du béton et de l’acier d’armature crénelé doivent être déterminées conformément au chapitre 6 de la CSA S474.

13.5.2On doit se servir des relations contrainte-déformation des matériaux illustrées à la figure 8.1 de la CSA S474 pour déterminer les résistances pondérées.

13.6 Flexion due à des charges transversales

13.6.1 GénéralitésLes articles 13.6.2 et 13.6.3 s’appliquent aux murs à portée essentiellement unidirectionnelle.Note : Pour les murs à portée bidirectionnelle, voir l’article 13.11.

13.6.2 Résistance du béton en flexion

13.6.2.1La déformation maximale pratique exercée dans la fibre extrême du béton en compression peut être de beaucoup supérieure à sa limite de déformation libre (0,003), selon les méthodes de coffrage utilisées. Le concepteur doit consigner l’accroissement de la déformation pratique. S’il n’y a pas d’accroissement une valeur maximale de 0,003 doit être utilisée.

13.6.2.2Lorsque l’hypothèse voulant que les sections planes demeurent planes est jugée valable, le diagramme montrant la relation contrainte-déformation en compression du béton peut présenter une forme parabolique, trapézoïdale ou toute autre forme, qui confirme entièrement la validité des essais pertinents. Un diagramme de contraintes qui présente une distribution rectangulaire équivalente peut satisfaire à cet article, tel que le définit dans la CSA A23.3.

13.6.2.3On ne doit pas tenir compte de la résistance à la traction du béton dans le calcul de la résistance pondérée à la flexion.

13.6.2.4Lorsqu’une analyse plastique a servi à déterminer la distribution des forces dans un élément, la contrainte maximale possible en compression dans une entretoise diagonale en béton travaillant en compression doit être supposée équivaloir à ηφf′c, où le facteur d’efficacité du béton η est déterminé selon l’article 13.7.


Février 2005 65

13.6.3 Résistance de l’acier en flexion

13.6.3.1Lorsque l’hypothèse voulant que les sections planes demeurent planes est jugée valable, la contrainte sollicitant les plaques en acier extérieures et tout composant intérieur en acier qui assure la résistance à la flexion (âmes, raidisseurs, armature, etc.) doit être calculée comme équivalent à φ fois la valeur établie en fonction de la compatibilité des déformations basée sur une courbe contrainte-déformation représentative de l’acier.

13.6.3.2Lorsqu’une analyse plastique a servi à déterminer la distribution des forces dans un élément, les contraintes sollicitant les plaques en acier extérieures et tout composant intérieur en acier qui assure la résistance à la flexion (âmes, raidisseurs, armature, etc.) ne doivent pas dépasser la limite d’élasticité, φ fy, (à laquelle l’écoulement devrait se produire).

13.6.3.3La transmission de la charge des plaques en acier extérieures à l’âme de béton doit être effectuée au moyen de butées d’ancrage, d’âmes transversales ou de raidisseurs transversaux. La transmission des efforts tranchants peut être calculée à l’aide des indications de l’appendice D de la CSA A23.3. La transmission de la charge par frottement interfacial ne doit pas être prise en compte, à moins qu’une autre armature travaillant en cisaillement (goujons à tête ou tout autre connecteur) ne soit prévue.

13.7 Cisaillement dû à des charges transversales

13.7.1Les articles 13.7.2 à 13.7.7 s’appliquent aux murs à portée essentiellement unidirectionnelle.Note : Pour les murs à portée bidirectionnelle, voir l’article 13.11.

13.7.2La résistance au cisaillement d’un mur mixte doit être assurée par l’âme en béton seule ou par l’âme en béton en conjonction avec l’un ou plusieurs des éléments suivants :a) les plaques à âme longitudinale qui transmettent le cisaillement directement aux appuis ;b) les plaques à âme transversale qui servent d’armature travaillant en cisaillement ;c) les goujons en acier à tête chevauchants qui servent d’armature travaillant en cisaillement ;d) les barres d’armature standard qui servent d’armature travaillant en cisaillement ;e) les tiges traversant l’épaisseur de l’âme (précontraintes ou non) qui servent d’armature travaillant en

cisaillement ; etf) les âmes longitudinales interrompues qui servent d’armature travaillant en cisaillement.

13.7.3La résistance au cisaillement d’un mur soumis à des charges transversales concentrées doit être la plus faible des valeurs de résistance calculée en supposant :a) un effet de poutre, lorsqu’une section critique se prolonge sur un plan traversant toute la largeur ; oub) un effet d’impact, lorsque la section critique se poursuit sur le périmètre de l’aire de charge.


66 Février 2005

13.7.4 Révision des règles de calcul du béton armé travaillant en cisaillement : méthode générale, CSA A23.3

13.7.4.1La résistance au cisaillement pondérée du mur peut être déterminée au moyen des méthodes décrites au chapitre 11 de la CSA A23.3, en respectant les modifications et les limites prescrites aux articles 13.7.4.2 à 13.7.4.6. D’autre part, la résistance au cisaillement pondérée peut être établie à l’aide des méthodes décrites dans les articles 13.7.5 à 13.7.7.

13.7.4.2L’article 11.5 de la CSA A23.3 s’applique :a) aux éléments fléchis de grande hauteur de section ;b) aux éléments qui permettent un glissement interfacial (c’est-à-dire que l’uniformité des déformations

n’est pas forcée entre les plaques d’acier extérieures et l’âme en béton) ; etc) aux zones adjacentes aux appuis, aux charges concentrées et aux changements brusques dans

la section.

13.7.4.3 Contraintes diagonales de compression dans le bétonLa contrainte de compression maximale possible dans une entretoise diagonale en béton travaillant en compression doit être supposé équivaloir à ηφ f′c, où le coefficient d’efficacité du béton η est déterminé au moyen d’une méthode qui :a) tient compte de l’incompatibilité possible des déformations entre le béton et l’acier en raison du

glissement interfacial ; etb) qui a fait l’objet de vérifications suffisantes par un programme d’essais.

13.7.4.4Lors de la vérification des zones nodales représentées des fermes qui relient les entretoises diagonales travaillant en compression et les tirants (décrites dans la CSA A23.3), on peut ne pas tenir compte de l’article 11.5.4.2 b) de la CSA A23.3, pourvu qu’il existe suffisamment de données expérimentales pour justifier cette décision (voir la CSA S473.1).

13.7.4.5Dans les éléments où le béton peut être représenté comme une série d’entretoises ininterrompues travaillant en compression et rayonnant des zones nodales à l’appui, les contraintes de compression du béton doivent être vérifiées aux zones nodales et dans les entretoises.

13.7.4.6 Contraintes de compression du béton dans les zones nodalesLes contraintes maximales de compression du béton dans les zones nodales doivent être de 0,85φf′c , pourvu qu’aucune barre d’armature crénelée, sollicitée en traction, ne pénètre dans la zone nodale. Les zones nodales d’un mur continu dans le sens hors-plan de l’axe de l’élément peuvent normalement être considérées comme étant confinées dans les trois axes ; on peut alors accepter une contrainte de compression du béton supérieure si l’on dispose de données expérimentales suffisantes.

13.7.5 Méthodes de calcul à la charge limite inférieureLes méthodes de calcul à la charge limite inférieure, qui tiennent compte de champs de contrainte statiquement admissibles, peuvent servir à déterminer la résistance au cisaillement pondérée, pourvu que l’applicabilité des méthodes ait été vérifiée de façon expérimentale (voir la CSA S473.1).


Février 2005 67

13.7.6 Méthodes de calcul à la charge limite supérieureLes méthodes de calcul à la charge limite supérieure, qui tiennent compte de mécanismes de ruine géométriquement possibles, peuvent servir à déterminer la résistance au cisaillement pondérée, pourvu que l’applicabilité des méthodes ait été vérifiée de façon expérimentale et qu’un nombre suffisant de mécanismes possibles de ruine ait été examiné en vue de l’établissement du mécanisme approprié.

13.7.7 Méthodes empiriquesLes équations dérivées de façon empirique peuvent être utilisées pour déterminer la résistance au cisaillement pondérée, pourvu que l’applicabilité des équations ait été vérifiée de façon expérimentale.

13.8 Pression de contactLa résistance à la pression de contact pondérée d’un mur mixte extérieur sur une cloison intérieure doit être déterminée selon l’article 13.7.4.6.

13.9 Charge axialeLa résistance à la charge axiale pondérée d’un mur mixte doit être déterminée selon l’article 14.4 de la CSA A23.3. Les plaques en acier extérieures du mur mixte doivent être considérées comme équivalentes à l’acier d’armature verticale et horizontale d’un mur en béton armé prescrit dans cet article. On doit tenir compte de la transmission des charges entre l’âme en béton et les plaques en acier extérieures et empêcher le flambage des plaques extérieures en compression.

13.10 Flexion et cisaillement plansLe calcul de la flexion et du cisaillement dans le plan du mur doit être conforme aux articles 13.6 et 13.7. On doit tenir compte de la transmission des charges entre l’âme en béton et les plaques en acier extérieures et empêcher le flambage des plaques extérieures en compression.

13.11 Murs mixtes bidirectionnelsLa tenue des murs mixtes bidirectionnels doit être déterminée au moyen d’une méthode rationnelle d’analyse combinée à des essais appropriés.

13.12 Contrôle des fissuresLa fissuration du béton doit être contrôlée de façon que la tenue et la durabilité prévues de la charpente n’en soient pas considérablement altérées, ni sa durée de vie réduite.Note : La conformité à cet article est normalement assurée, dans le cas des murs mixtes en plaques en acier extérieures continues (imperméables), lorsque l’on voit à ce que la fissuration du béton ne réduise pas la rigidité ni la résistance des murs au point de nuire considérablement à leur tenue.

13.13 Résistance à la fatigueLa résistance à la fatigue des composants en acier d’un mur mixte doit être conforme au chapitre 14.

14 Fatigue

14.1 Généralités

14.1.1Les éléments et les assemblages soumis à des contraintes de fatigue doivent être calculés, étudiés et fabriqués de façon à réduire au minimum les concentrations de contraintes et les changements brusques dans la section.


68 Février 2005

14.1.2Dans les calculs de fatigue des éléments et des assemblages, les coefficients de charge doivent être de 1,0, conformément à la CSA S471.

14.2 Durée de vie

14.2.1La durée de vie à l’égard de la fatigue doit être de 20 ans ou de la durée exigée, selon la plus grande valeur.

14.2.2Le cumul de dommages établi à l’égard de la durée de vie de la charpente doit être limité par l’introduction du coefficient limite de ruine η, prescrit à l’article 14.3.2 et aux tableaux 14.1 et 14.2.

14.3 Portée de l’analyse de la fatigue

14.3.1Toute soudure ou autre zone de concentration de contraintes qui représente une source possible de fissuration de fatigue doit faire l’objet d’une évaluation de la fatigue.

14.3.2Toutes les variations de contraintes imposées à la charpente pendant sa durée de vie prévue et dont l’ampleur et le nombre sont suffisants pour provoquer des effets de fatigue doivent être prises en compte dans les calculs de la fatigue. Lorsque ces variations se produisent à une ampleur variable, la règle de Miner doit être appliquée comme suit :

oùn1, n2, etc. le nombre prévu de cycles dans le spectre de calcul qui devraient se produire pour les

diverses plages de contraintes, S1, S2, etc., au cours de la durée de vieN1, N2, etc. les nombres correspondants de cycles obtenus par la courbe S-N pertinente (voir les

figures 14.1 et 14.2)η le coefficient limite de ruine

Le coefficient limite de ruine, η , dépend des éléments suivants :a) le niveau de sécurité de la charpente ;b) les conséquences de la ruine ;c) l’importance des caractéristiques de construction particulières ; etd) l’accès aux fins des inspections et des réparations.Le coefficient limite de ruine est donné par :

η = αβ

oùα un coefficient qui dépend du niveau de sécurité de la charpente et de l’importance des caractéristiques

de construction particulières analysées. Les valeurs de α sont prescrites au tableau 14.1.

nN

nN

nN

nN

i

i

1

1

2

2

3

3+ + + = ≤∑... η


Février 2005 69

β un coefficient qui dépend de la facilité d’accès pour les inspections et les réparations. On doit utiliser les valeurs de β prescrites au tableau 14.2 en ce qui a trait aux caractéristiques importantes des charpentes de niveau 1. Quant à aux caractéristiques importantes des charpentes de niveau 2, avec mauvais accès ou sans accès aux fins des inspections et des réparations, on devrait tenir compte également d’un coefficient β à l’égard de la résistance à la fatigue.

Tableau 14.1Coefficient de ruine, α(voir les articles 14.2.2 et 14.3.2)

Tableau 14.2Coefficient de ruine, β

(voir les articles 14.2.2 et 14.3.2)

14.3.3Les cycles de contraintes qui se produisent avant la mise en service doivent être pris en compte.

14.3.4Les sources de sollicitation cyclique à étudier doivent comprendre les sources suivantes, sans toutefois s’y limiter :a) la houle, y compris les déferlantes ;b) la flottabilité variable ;c) le vent ;d) les tourbillons entraînés par le courant ;e) les courants ;f) les glaces ;g) les charges mécaniques, y compris les vibrations ; eth) le battage des piles.

14.3.5Lorsqu’elle est jugée importante l’amplification dynamique doit être intégrée au calcul du spectre de contraintes de fatigue.

14.3.6En l’absence de données climatiques pertinentes, on doit supposer que le vent, la houle et les courants s’exercent dans la même direction.

Niveau de sécurité de la charpente

Importance des caractéristiques de construction

Mineure Majeure

1 1,0 0,5

2 1,0 1,0

Accès aux fins des inspections et des réparations

Aucun accès Mauvais accès Bon accès

0,2 0,6 1,0


70 Février 2005

14.4 Classement des joints

14.4.1Aux fins de l’évaluation de la fatigue, les assemblages soudés doivent être classés selon le tableau 14.4 (chaque classe relève d’une courbe S-N de calcul de base correspondante). Tous les joints tubulaires soudés à pénétration complète doivent entrer dans la catégorie T. Le classement des autres types d’assemblages soudés non déjà classés doit se faire conformément à l’article 14.4.3.Note : Voir au tableau 14.3 les caractéristiques des courbes de calcul S-N de base dont il est question au tableau 14.4. Ces courbes sont représentées graphiquement dans les figures 14.1 et 14.2.

14.4.2Chaque endroit d’un assemblage soudé où une fissure provoquée par la fatigue peut se produire doit être classé séparément et sa résistance à la fatigue doit être évaluée par rapport à la plage de contraintes correspondante.

14.4.3Les soudures qui n’entrent dans aucune des catégories du tableau 14.3 doivent être considérés appartenir à la catégorie W, à moins qu’une autre catégorie ne soit justifiée en se basant sur les résultats des essais pertinents. Si on utilise les résultats d’essai de cette manière, la relation entre la courbe de calcul S-N et la courbe S-N moyenne doit être conforme à l’article 14.8.

14.5 Contraintes à l’étude

14.5.1La contrainte cyclique à étudier doit être la plage de contraintes principales maximales à l’endroit d’une fissuration possible.Note : On ne tient pas compte des contraintes moyennes dans l’évaluation de la fatigue des assemblages soudés.

14.5.2Les plages de contraintes des joints traités thermiquement après soudage doivent être les mêmes que celles des joints brut de soudage.

14.5.3On doit utiliser la plage de contraintes aux points de concentration de contraintes au raccordement à une soudure pour déterminer la plage de contraintes sollicitant les joints entre les éléments tubulaires circulaires fabriqués.

14.5.4Les plages de contraintes aux points de concentration de contraintes aux raccordements du contrevent et de la membrure formant l’assemblage doivent être prises en compte.

14.5.5Les points de concentration de contraintes peuvent être établis par modélisation sur maquette, l’analyse des éléments finis, l’utilisation de formules paramétriques semi-empiriques ou par d’autres méthodes reconnues.


Février 2005 71

14.5.6En ce qui a trait à l’ensemble des joints classés selon le tableau 14.4 et calculés pour résister aux effets de la fatigue conformément à l’article 14.8, la plage de contraintes qui doit être retenue doit être la plage nominale, y compris les contraintes imputables à la flexion locale adjacente à la soudure étudiée.

Tableau 14.3Caractéristiques des courbes* S-N de base

(voir les articles 14.4.1, 14.4.3 et 14.8.3)

14.5.7En présence de soudures sur préparation à pénétration partielle ou de soudures d’angle chargées dont la gorge pourrait subir des fissures, les contraintes prises en compte dans le calcul doivent correspondre à la plage maximale de contraintes de cisaillement dans le métal fondu.

14.6 Joints entre les éléments de charpente tubulaires fabriqués

14.6.1Les soudures sur préparation à pénétration complète doivent être utilisées, dans la mesure du possible, pour tous les joints tubulaires.

14.6.2Si l’on a recours à des soudures sur préparation à pénétration partielle et qu’il y a risque de défaillance dans la gorge de la soudure, on doit utiliser la courbe W (voir la figure 14.2), en tenant compte d’une contrainte de cisaillement prévue à la racine de la soudure.

14.7 Joints de profilé de charpente creuxL’analyse de la fatigue des joints de PCC doit se fonder sur des principes techniques reconnus.

14.8 Plages de contraintes admissibles

14.8.1 Courbes de calcul S-N de baseLes courbes S-N de base de chaque catégorie de joints doivent être conformes aux illustrations des figures 14.1 et 14.2. Ces courbes sont basées sur des analyses structurales des données expérimentales portant sur des joints mis à l’essai dans l’air et changent de pente à 107 cycles.

Catégorielog C1 ,N ≤ 107

Écart type, σ, N ≤ 107

log C2,N ≤ 107

mSo, N/mm2†N ≤ 107 N > 107

BCDEFF2GWT

15,37014,03412,60112,51712,23712,09011,75311,56612,661

0,1820,2040,2100,2510,2180,2280,1790,1850,248

15,00613,62612,18212,01511,80011,63411,39411,19712,164

4,03,53,03,03,03,03,03,03,0

6,05,55,05,05,05,05,05,05,0

1007853474035292553‡

*Par exemple, la courbe T exprimée en fonction de log10 correspond à log10(N) 12,661 – 0,248 c – 3 log10(Fsr).†So plage de contraintes à 107 cycles.‡Point de concentration de contraintes représenté.


72 Février 2005

14.8.2 Courbes S-N de base (N ≤ 107 cycles)Dans la plage de durée de vie de N ≤ 107 cycles, la relation entre la durée de vie et la plage de contraintes peut s’établir comme suit :

oùC1 une constante relative à la courbe S-N moyenneN le nombre prévu de cycles jusqu’à la ruine sous la plage de contraintes Fsrc le nombre d’écarts types sous la moyenneσ l’écart type de log (N)m l’inverse de la pente de la courbe S-N moyenneLes courbes de calcul de base ont été calculées pour c = 2. Les valeurs de C1, m et σ sont énumérées au tableau 14.3 pour chaque catégorie de joints. Ce tableau illustre également les valeurs de log (C2) où

14.8.3 Courbes S-N de base (N > 107 cycles)Le changement de pente de la courbe à 107 cycles se produit à une plage de contraintes, So, donnée au tableau 14.3 pour chaque catégorie de joints. Les valeurs de m qui définissent la pente de la courbe S-N dans cette zone sont également données au tableau 14.3.

14.9 Modifications des courbes S-N de base

14.9.1 Effets de l’eau de merDans le cas des joints non protégés exposés à l’eau de mer, les courbes S-N de base de toutes les catégories de joints (voir les figures 14.1 et 14.2) doivent être réduites d’un facteur de 3 sur la durée de vie, N, sans modifier la pente de la courbe.

Dans le cas des joints immergés ayant reçu une protection cathodique adéquate, les courbes S-N de base de toutes les catégories de joints doivent être réduites d’un facteur de 2,5 sur la durée de vie en fatigue, N, et le changement de pente de la courbe doit être à So,N.

14.9.2 Effets de l’épaisseurLes courbes S-N de base s’appliquent aux :a) joints tubulaires (catégorie T) de 32 mm d’épaisseur ; etb) aux joints non tubulaires (catégories B à G) d’au plus 22 mm d’épaisseur.

Dans le cas des joints ayant d’autres épaisseurs, les facteurs de correction de la durée de vie ou de la contrainte doivent être appliqués afin d’obtenir une courbe S-N appropriée.

Une valeur de t = 22 mm doit être utilisée dans le calcul de la durée de vie en fatigue N, lorsque l’épaisseur efficace est inférieure à 22 mm. La plage de contraintes est déterminée comme suit :

oùFst la plage de contraintes admissible du jointFsr la plage de contraintes d’après la courbe S-N appropriée pour le jointtB l’épaisseur applicable à la courbe S-N de base (32 mm pour les joints tubulaires de catégorie T et

22 mm pour les joints non tubulaires de catégorie B à G)t épaisseur efficace de l’élément

log( ) log( ) log( )N C c m Fsr= − −1 σ

log( ) log( )C C2 1 2= − σ

F Fttst srB= ⎡

⎣⎢⎤⎦⎥

1 4/


Février 2005 73

Dans des cas semblables, la courbe S-N de la durée de vie (N ≤ 107 cycles) peut être déterminée comme suit :

En ce qui a trait aux soudures longitudinales des éléments non tubulaires, cette correction de l’épaisseur peut être modifiée si la modification peut être justifiée par des recherches expérimentales reconnues ou des essais spéciaux.

14.9.3 Amélioration des souduresLe traitement supplémentaire des soudures peut être reconnu, moyennant une documentation satisfaisante des méthodes proposées et la modification du coefficient de ruine.

14.10 Composants en acier coulé ou forgéLa résistance à la fatigue des composants en acier coulé ou forgé doit être déterminée à partir des courbes S-N propres à ce matériau, et doit tenir compte de l’environnement particulier, de la contrainte moyenne, des défauts de la pièce coulée et de la dérivation des facteurs de concentration de contraintes.

14.11 Mécanique de fractureUne analyse de la fatigue basée sur des techniques acceptées de mécanique de fracture peut être utilisée en remplacement de la méthode prescrite aux articles 14.4 et 14.8 à 14.10.Note : On peut trouver des exemples de ces techniques dans les normes API RP579 et BS 7910.

log( ) log( ) log( / ) /N C m

Ft t

st

B

= −⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥2 1 4


74 Février 2005

Note : On devrait utiliser la formule de calcul de l’article 14.8.2 pour un calcul détaillé.

Figure 14.1Courbe S-N de calcul de base pour les joints tubulaires

(voir les articles 14.3.2, 14.4.1, 14.8.1 et 14.9.1)

T

1000

100

1

10

104 105 106 107 108

Cycles d’endurance

Plag

e de

s co

ntra

inte

s, F

sr, N

/mm

2


Février 2005 75

Note : On devrait utiliser la formule de calcul de l’article 14.8.2 pour un calcul détaillé.

Figure 14.2Courbe S-N de calcul de base pour les joints sans nœuds

(voir les articles 14.3.2, 14.4.1, 14.6.2, 14.8.1 et 14.9.1)

1000

100

1

10

104 105 106 107 108

Cycles d’endurance

Plag

e de

s co

ntra

inte

s, F

sr, N

/mm

2

FF2GW

BCDE

S473-04©


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Février 2005

Tableau 14.4Fatigue : classement des joints

(voir les articles 14.4.1 et 14.5.6)

Type de joints Catégorie ExplicationsExemples (modes de ruine compris)

Type 1 : Matériau exempt de soudureModes de ruine possibles : Dans l’acier nu, les fissurations dues à la fatigue s’amorcent à la surface, habituellement aux irrégularités de la surface ou aux coins de la section. Dans les structures soudées, la ruine due à la fatigue se manifeste rarement dans une zone d’acier nu étant donné que la résistance à la fatigue des assemblages soudés est habituellement beaucoup plus faible. Dans l’acier percé de trous de rivet ou de boulon et où d’autres zones de concentrations de contrainte imputables à la forme de l’élément existent, la ruine s’amorce habituellement à la zone de concentration de contraintes.

1.1 Acier minu1.1 a) À l’état brut de laminage ou avec des surfaces nettoyées mais sans rives coupées au chalumeau ni coins rentrants.

B On devrait éviter d’utiliser la catégorie B lorsqu’un élément peut former des zones de concentration de contraintes, p. ex., à la suite de piqûres de rouille. La catégorie C convient mieux à ce type d’élément.

1.1 b) Comme en 1.1 a) mais avec rives coupées au chalumeau puis meulées pour enlever toute trace visible d’ondulations.

B Tout coin rentrant des rives coupées au chalumeau devrait avoir un rayon supérieur à l’épaisseur de la plaque.

1.1 c) Comme en 1.1 a) mais avec rives coupées mécaniquement au chalumeau selon une technique contrôlée assurant d’éviter la fissuration des surfaces coupées.

C La présence d’un coin rentrant signale une zone de concentration de contraintes ; la contrainte de calcul doit donc être considérée comme la contrainte nette multipliée par le coefficient de concentration de contraintes approprié.

(à suivre)

Février 20057

7


alisationC

harpentes en acier

Tableau 14.4 (suite)


Type 2 : Soudures continues essentiellement parallèles au sens d’application de la contrainteModes de ruine possibles : L’excédant de métal fondu étant affleuré, on peut s’attendre à ce que les fissures dues à la fatigue s’amorcent à l’endroit des défauts de soudure. À l’état de brut de soudage, les fissures peuvent s’amorcer au début et à la fin de la soudure, sinon, aux ondulations de surface de la soudure.Commentaires :1) Supports : si les joints sont pourvus de supports, ceux-ci doivent être continus. Si les supports ont été soudés, les soudures doivent également être conformes à la

catégorie utilisée. Les points de soudure, à moins qu’ils ne soient meulés ou recouverts d’une soudure continue, ramène le joint à la catégorie inférieure F(voir le joint de type 6.5).

2) Distance de rive : terme décrivant la distance jusqu’à une rive libre c.-à-d. non soudée. Un critère de distance de rive vise à limiter les risques de formation de zones de concentrations de contraintes locales aux rives non soudées résultant, par exemple, de caniveaux, de projections de soudure ou de chemins oscillatoires involontaires et excessifs occasionnés par les soudures d’angle faites à la main (voir également les notes sur le joint de type 4). Même si l’on ne peut spécifier une distance de rive que pour la «largeur» d’un élément, il est important de s’assurer de l’absence de tout caniveau accidentel sur les coins non soudés des plaques de renfort ou des semelles de poutres-maîtresses caissonnées par exemple. Le cas échéant, la zone touchée doit être meulée en affleurement.

2.1 Soudure sur préparation à pénétration complète ou partielle. Métal de base ou métal fondu constituant les éléments, sans renforts, composés de plaques ou de profilés et assemblés par soudures continues.

2.1 a) Soudures sur préparation à pénétration complète lorsque la surépaisseur de soudure est affleurée et usinée dans le sens de la contrainte, et un examen non destructif démontre que la soudure est exempte de défauts importants.

B

2.1 b) Soudures d’angle ou sur préparation faites par soudage automatique à l’arc submergé ou à l’arc à découvert, et sans début ni fin de soudure sur la longueur.

C Si une marque de début et de fin de soudure se produit involontairement dans une zone où une catégorie C s’impose, une correction doit être apportée pour que la soudure finie ait une surface et une racine conformes aux caractéristiques prévues.

2.1 c) Comme en 2.1 b), mais la soudure renferme des marques de début et de fin de soudure sur sa longueur.

D Y compris les extrémités des plaques de renfort des semelles (voir le joint de type 6.4)

(à suivre)

Contrainte appliquée

Distance de rives du raccordement d’une soudure à la rive de la semelle > 10 mm

S473-04©


78

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Type 3 : Soudures transversales sur préparation dans les plaques (essentiellement perpendiculaires au sens d’application de la contrainte)Modes de ruine possibles : Les extrémités des soudures étant affleurées avec les rives de la plaque, les fissures dues à la fatigue à l’état de brut de soudage s’amorcent habituellement au raccordement d’une soudure, de sorte que la résistance à la fatigue dépend largement de la forme de la surépaisseur de soudure. Si cette dernière est affleurée, la concentration de contraintes qu’elle cause est éliminée, et on associe alors la ruine aux défauts de soudage. Dans le cas des soudures sur support permanent, les fissures dues à la fatigue s’amorcent à la jonction du métal fondu et du support, et à la racine de la soudure dans le cas des soudures sur préparation à pénétration partielle.

Les soudures exécutées entièrement sur un seul côté, sans support permanent, il faudrait prendre soin lors du dépôt de la passe de fond d’obtenir un profil satisfaisant.Contraintes de calcul : Dans le calcul des soudures sur préparation de type 3.1 ou 3.2 non alignées, les contraintes doivent incorporer l’effet de toute excentricité. Une méthode approximative permettant de prévoir l’excentricité dans le sens de l’épaisseur consiste à multiplier la contrainte normale par(1 + 3 e/t)oùe la distance verticale entre les axes de mi-épaisseur de deux éléments aboutés (si l’un des éléments est en sifflet, on doit utiliser l’axe de mi-épaisseur de l’élément plan

ou mince)t l’épaisseur de l’élément le plus minceDans le cas des assemblages soutenus latéralement, p. ex., les semelles d’une poutre supportées par l’âme, on peut ne pas tenir compte de l’excentricité.

Métal de base adjacent à des soudures sur préparation à pénétration complète soudées des deux côtés entre des plaques d’égales largeur et épaisseur, ou métal fondu dans ces soudures, ou lorsque la transition entre les pièces de largeur et d’épaisseur inégales se fait par usinage en un profil fondu présentant une pente d’au plus 1 en 4.

Comprend les soudures sur préparation qui ne traversent pas entièrement l’élément, p. ex., les soudures circulaires utilisées pour fixer les plaques de remplissage dans les ouvertures temporaires.

3.1 a) Soudures dont la surépaisseur de soudure est affleurée à la surface et dont un examen non destructif démontre l’absence de défauts importants.

C

3.1 b) Soudures exécutées manuellement par un procédé à l’arc submergé ou par procédé automatique autre que le soudage à l’arc submergé, pourvu que toutes les passes, réparations comprises, soient faites en descendant.

D En règle générale, les soudures exécutées à l’arc ou dans des positions non descendantes ont tendance, sur le plan de la résistance à la fatigue, à avoir une mauvaise forme de surépaisseur. Ces soudures sont donc déclassées de D à E.

3.1 c) Soudures autres que celles visées par 3.1 a) ou 3.1 b).

E En 3.1 b) et en 3.1 c), les coins de la section de l’élément en contrainte aux raccordements de soudures devraient être usinés en un profil fondu. En règle générale, les changements d’épaisseur abrupts ne sont pas admissibles en fatigue ; cependant, si l’épaisseur de l’élément le plus épais est d’au plus 1,15 fois celle de l’élément le plus mince, le changement d’épaisseur peut être compensé par le profil de la soudure sans nécessiter d’usinage. Les changements de largeur abrupts entraînent des réductions de résistance importantes (voir le joint de type 3.3).

(à suivre)

e

t

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9


alisationC

harpentes en acier



3.2 Métal de base adjacent aux soudures à pénétration complète d’assemblages bout à bout effectuées sur supports permanents soudés entre des plaques d’égales largeur et épaisseur, ou métal fondu dans ces soudures, ou lorsque la transition entre les pièces de largeur et d’épaisseur inégales se fait par usinage en un profil fondu présentant une pente d’au plus 1 en 2,5.

F Si le support est fixé à l’élément par soudure d’angle ou par points de soudure, le joint doit être déclassé à la catégorie G (joint de type 4.2).

3.3 Métal de base adjacent à des soudures à pénétration complète effectuée des deux côtés entre des plaques de largeurs inégales, ou métal fondu dans ces soudures, et dont les extrémités des soudures sont meulées à un rayon d’au moins 1,25 fois l’épaisseur t.

F2 Les changements de largeur abrupts peuvent bien souvent être évités par l’utilisation de plaques de transition découpées et disposées de façon à permettre des soudures sur préparation entre des plaques de largeurs égales.La concentration de contraintes a été prise en compte

dans le classement du joint.

(à suivre)

Aucun point de soudure

t r > 1,25 t

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Type 4 : Organes d’assemblage soudés à la surface ou sur la rive d’un élément en contrainteModes de ruine possibles : Lorsque la soudure est parallèle au sens d’application de la contrainte, les fissures dues à la fatigue s’amorcent normalement aux extrémités de la soudure, mais lorsqu’elle est perpendiculaire au sens de la contrainte, les fissures s’amorcent normalement au raccordement d’une soudure. Dans le cas des organes d’assemblage comportant une soudure simple et non double, les fissures peuvent également s’amorcer à la racine de la soudure. Elles se propagent alors à l’élément en contrainte. Lorsque les soudures sont sur la rive d’un élément en contrainte ou adjacentes à celle-ci, il y a accroissement de la concentration de contraintes et réduction de la résistance à la fatigue ; ceci justifie de spécifier une distance de rive pour certains de ces joints (voir également la note sur la distance de rive au joint de type 2).

4.1 Métal de base (de l’élément en contrainte) adjacent aux raccordements des soudures ou aux extrémités d’organes d’assemblage assemblés par soudures sur préparation ou soudures d’angle, sans égard à la direction de la soudure par rapport au sens d’application de la contrainte, ni au fait que les soudures soient continues ou non autour de l’organe d’assemblage.

Les soudures sur préparation doivent être pourvues d’une soudure d’angle additionnelle afin d’obtenir un profil de raccordement semblable à celui que présenterait un joint à soudure d’angle.

4.1 a) Soudures dont la longueur de l’organe d’assemblage (parallèle au sens d’application de la contrainte) est ≤ 150 mm et la distance de rive ≥ 10 mm.

F La réduction de résistance à la fatigue qu’amène un organe d’assemblage plus long est imputable au transfert d’une charge plus grande au gousset plus long, ce qui accroît la concentration de contraintes.

4.1 b) Soudures dont la longueur de l’organe d’assemblage (parallèle au sens d’application de la contrainte) est > 150 mm et la distance de rive ≤ 10 mm.

F2

4.2 Métal de base (de l’élément en contrainte) aux raccordements ou aux extrémités des organes d’assemblage assemblés par soudures sur préparation ou soudures d’angle situés sur les rives ou les coins d’un élément en contrainte ou à 10 mm de ceux-ci, et sans égard à la forme de l’organe.

G Le classement s’applique à tous les formats d’organe d’assemblage. Il inclue donc, p. ex., la jonction de deux semelles à angles droits. Dans de tels cas, on peut souvent éviter une catégorie inférieure en utilisant une plaque de transition (voir également le joint de type 3.3).

(à suivre)

Distance de rive

Distance de rive

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1


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harpentes en acier



4.3 Métal de base (de l’élément en contrainte) au raccordement d’une soudure sur préparation reliant l’élément en contrainte à un autre élément mortaisé.

Le joint de type 4.3 s’applique lorsque la charge exercée dans les deux sens (L ou T dans cette illustration). Il ne comprend pas les joints à soudures d’angle [voir le joint de type 5.1 b)].

4.3 a) Soudures dont la longueur de l’élément mortaisé (parallèle au sens d’application de la contrainte) est de 150 mm et la distance de rive est de 9 à 10 mm.

F

4.3 b) Soudures dont la longueur de l’élément mortaisé (parallèle au sens d’application de la contrainte) est supérieure à 150 mm et la distance de rive est de 9 à 10 mm.

F2

4.3 c) Soudures dont la distance de rive est inférieure à 10 mm.

G

(à suivre)

L

T

T

L

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Type 5 : Soudures d’angle et assemblages bout à bout en T porteusesModes de ruine possibles : La rupture dans les joints en croix ou en T réalisés par soudures sur préparation à pénétration complète s’amorce normalement au raccordement d’une soudure ; mais dans les joints réalisés par soudures d’angle ou sur préparation à pénétration complète porteuses, la fissuration peut s’amorcer au raccordement d’une soudure et se propager à la plaque, ou à la racine de la soudure et se propager à la soudure. Dans les soudures parallèles au sens d’application de la contrainte, cependant, la rupture de la soudure n’est pas courante ; les fissures commencent normalement à l’extrémité de la soudure et se propagent à la plaque perpendiculairement au sens d’application de la contrainte. Si l’extrémité de la soudure se trouve sur la rive de l’élément en contrainte ou adjacente à celle-ci plutôt qu’à sa surface il y a alors accroissement de la concentration de contraintes et, par conséquent, réduction de la résistance à la fatigue.

5.1 Métal de base adjacent aux joints en croix ou en T (éléments marqué d’un X dans les illustrations).

L’élément Y peut être considéré comme étant pourvu d’une soudure non porteuse (voir le joint de type 4.1). Dans ce cas, la limite de distance de rive s’applique.

5.1 a) Joints réalisés par soudures sur préparation à pénétration complète et dont les caniveaux aux coins de l’élément sont affleurés par meulage local.

F

5.1 b) Joint réalisés par soudures sur préparation à pénétration partielle ou soudures d’angle et dont les caniveaux aux coins de l’élément sont affleurés par meulage local.

F2 Dans ce type de joint, la rupture se produirait probablement à la gorge de la soudure, à moins que la soudure soit d’une largeur suffisante (voir le joint de type 5.4).

(à suivre)

YX

X

Y X

YX

X

Y X

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harpentes en acier



5.2 Métal de base adjacent au raccordement des soudures d’angle porteuses situées transversalement par rapport au sens d’application de la contrainte (élément marqué d’un X dans l’illustration).

La contrainte propre à l’élément X devrait être calculée en supposant que sa largeur efficace est égale à celle de l’élément Y. Ces catégories s’appliquent également aux joints réalisés uniquement par des soudures longitudinales.

\

5.2 a) Soudures dont la distance de rive est égale ou supérieure à 10 mm.

F2

5.2 b) Soudures dont la distance de rive est inférieure à 10 mm.

G

5.3 Métal de base aux extrémités de soudures d’angle porteuses essentiellement parallèles au sens d’application de la contrainte, l’extrémité de la soudure étant située sur la rive de la plaque (élément Y dans l’illustration).

G \

5.4 Métal fondu des joints porteurs réalisés par soudures d’angle ou soudures sur préparation à pénétration partielle, les soudures étant situées transversalement ou parallèlement au sens d’application de la contrainte (selon la contrainte nominale de cisaillement exercée sur la zone minimale de la gorge de la soudure).

W Comprend les joints dans lesquels une charge pulsatoire peut s’exercer en pression de contact, p. ex., les joints reliant des raidisseurs porteurs à des semelles. En pareils cas, les soudures devraient être calculées en partant du principe qu’aucune portion de la charge n’est exercée en pression de contact.

(à suivre)

Distance de rive

Y

X

Distance de rive

X Y

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Type 6 : Assemblages dans les poutres-maîtresses soudéesModes de ruine possibles : Les fissures dues à la fatigue s’amorcent généralement aux raccordements des soudures et s’associent particulièrement aux concentrations locales de contraintes aux extrémités des soudures, aux courtes longueurs de soudures de retour et aux changements de direction. Les concentrations s’intensifient lorsque ces détails se présentent à la rive d’une pièce ou près de celle-ci (voir les notes sur les modes de ruine possibles pour le joint de type 4).Commentaire : Les joints mentionnés ici sont, pour la plupart, également illustrés, d’une façon plus générale, dans la partie réservée aux joints de type 4 ; puisque ce sont les joints rencontrés le plus souvent dans les poutres-maîtresses soudées, ils ont été repris ici par souci de commodité.

6.1 Métal de base au raccordement d’une soudure reliant un raidisseur, un diaphragme, etc., à la semelle d’une poutre-maîtresse.

\

6.1 a) Soudure dont la distance de rive est égale ou supérieure à 10 mm (voir le joint de type 4.2).

F

6.1 b) Soudure dont la distance de rive est inférieure à 10 mm.

G

6.2 Métal de base à l’extrémité d’une soudure reliant un raidisseur, un diaphragme, etc., à l’âme d’une poutre-maîtresse dans une zone où s’exercent flexion et cisaillement.

E Métal de base adjacent aux butées d’ancrage soudées. \

6.3 Cette catégorie comprend l’ensemble des organes d’assemblage aux âmes des poutres-maîtresses.

\

6.3 a) Soudures dont la distance de rive est égale ou supérieure à 10 mm (voir le joint de type 4.2).

F

6.3 b) Soudures dont la distance de rive est inférieure à 10 mm.

G

6.4 Métal de base à l’extrémité d’une plaque de renfort soudée de longueur partielle, sans égard au fait que la plaque ait des extrémités équarries ou biseautées et qu’il y ait des soudures aux extrémités ou non.

G La catégorie G comprend les plaques de renfort plus larges que la semelle. Cependant, un tel assemblage ne devrait pas être utilisé parce qu’il produira presque inévitablement la formation de caniveaux dans la rive de la semelle à l’endroit où la soudure transversale passe. Il fera également en sorte qu’une soudure longitudinale se terminera à la rive de la semelle, produisant ainsi une concentration élevée de contraintes.

\

(à suivre)

Distance de rive

Distance de rive

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harpentes en acier



6.5 Métal de base adjacent aux extrémités des soudures interrompues, p. ex., soudures âme/semelle intermittentes et points de soudure.

\

6.5 a) Dans des plaques continues E Comprend également les points de soudure qui ne sont pas recouverts par la suite dans une passe continue.

6.5 b) Aux ouvertures de passage F Le classement des joints prévoit la présence de l’ouverture de passage ; on ne devrait pas la considérer comme une zone de concentration de contraintes additionnelle.

(à suivre)

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Type 7 : Assemblages relatifs aux éléments tubulaires

7.1 Matériau de base adjacent aux raccordements des joints nodaux par soudures sur préparation à pénétration complète.

T Le calcul devrait se baser sur le principe du point de concentration de contraintes.

7.2 Métal de base aux raccordements des soudures relatives aux petits organes d’assemblage à l’élément tubulaire. La longueur de l’organe d’assemblage est mesurée parallèlement au sens d’application de la contrainte.

\

7.2 a) Longueur de l’organe d’assemblage ≤ 150 mm. F

7.2 b) Longueur de l’organe d’assemblage > 150 mm. F2

7.3 Joints à gousset à soudures d’angle ou sur préparation à pénétration complète. Normalement, des soudures sur préparation à pénétration complète sont exigées.

\

7.3 a) F La contrainte de calcul doit intégrer toute contrainte locale de flexion adjacente à l’extrémité d’une soudure.

7.3 b) W Pour la rupture à la gorge d’une soudure dans des joints réalisés par soudure d’angle.

7.4 Matériau de base au raccordement d’une soudure raccordant un raidisseur ou un diaphragme à un élément tubulaire.

F La contrainte devrait comprendre le facteur de concentration de contraintes imputable à la forme générale de la structure contiguë.

\

(à suivre)

A

Anneau raidisseur ou diaphragme interne

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7


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7.5 Matériau de base adjacent aux raccordements des soudures circonférentielles entre les tubes d’assemblages bout à bout.

Dans ce type de joint, la contrainte devrait comprendre le facteur de concentration de contraintes en prévision d’un changement d’épaisseur et des tolérances de fabrication.

\

7.5 a) Soudure exécutée des deux côtés, la surépaisseur de soudure étant affleurée avec la surface et un examen non destructif démontre que la soudure est exempte de défauts importants.

C

7.5 b) Soudure exécutée des deux côtés [à l’exception du type de joint décrit en 7.5 a)].

E

7.5 c) Soudure exécutée d’un côté sur un support permanent.

F

7.5 d) Soudure exécutée d’un côté sans support, pourvu qu’il y ait soudure sur préparation à pénétration complète.

F2 Les changements d’épaisseur abrupts ne sont habituellement pas permis sous fatigue ; mais, si l’épaisseur de l’élément le plus épais est d’au plus 1,15 fois celle de l’élément le plus mince, le changement d’épaisseur peut être compensé par le profil de la soudure sans nécessiter d’usinage.

7.6 Matériau de base aux raccordements des soudures circonférentielles entre les sections tubulaires et coniques des assemblages bout à bout.

CEFF2

La catégorie et la contrainte devraient correspondre au type de joint, tel que mentionné au type 7.5, mais la contrainte doit également comprendre le facteur de concentration de contraintes imputable à la forme générale du joint.

\

7.7 Matériau de base (de l’élément en contrainte) adjacent aux raccordements des soudures sur préparation en V ou d’angle des organes d’assemblage soudés dans une zone de concentration de contraintes.

FF2

La catégorie dépend de la longueur de l’organe d’assemblage (voir le joint de type 4.1), mais la contrainte devrait comprendre le facteur de concentration de la contrainte imputable à la forme générale de la structure contiguë.

\

(à suivre)

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Tableau 14.4 (fin)


7.8 Métal de base adjacent à des soudures autour d’une ouverture pratiquée dans la paroi d’un élément ou métal fondu dans ces soudures (sur un plan essentiellement perpendiculaire au sens de la contrainte). Les soudures sur préparation à pénétration complète sont normalement exigées dans un cas semblable.

D La contrainte devrait tenir compte du facteur de concentration de contraintes imputable à la géométrie globale de l’assemblage.

\

7.9 Métal fondu dans des joints réalisés par soudures d’angle ou à pénétration partielle autour d’une ouverture pratiquée dans la paroi d’un élément (sur un plan essentiellement parallèle au sens de la contrainte).

W La contrainte dans la soudure devrait comprendre un facteur de concentration de contraintes approprié en fonction de la géométrie globale du joint.

\

Contrainte

X

XContraintes

Section XX


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15 Protection contre la corrosion et l’abrasion

15.1 GénéralitésUne structure extracôtière fixe en acier doit être protégée contre la corrosion et l’abrasion dans les limites nécessaires au maintien de son intégrité structurale et fonctionnelle pendant sa durée de vie utile. On doit accorder une attention particulière à la réduction de la corrosion préférentielle des assemblages soudés. Le contrôle de la corrosion peut être obtenu au moyen de revêtements, de chemisages et d’enveloppes, une protection cathodique, des matériaux résistants à la corrosion ou une combinaisons de ces méthodes.

15.2 Protection dans la zone atmosphériqueLa protection contre la corrosion dans la zone atmosphérique doit être réalisée au moyen de revêtements appropriés qui isolent les matériaux de construction des conditions environnementales.

15.3 Protection dans la zone d’éclaboussementSi la structure risque de subir l’abrasion agressive des glaces dans la zone d’éclaboussement, le calcul de la protection contre la corrosion doit prendre pour hypothèse les pertes incontrôlées qu’elle entraîne.

Dans le cas des structures soumises à l’abrasion des glaces, on doit prévoir des parois plus épaisses ou faire appel à un autre système ou à une combinaison de systèmes afin de protéger les éléments de charpente.

15.4 Protection dans la zone immergée

15.4.1 Domaine d’applicationSi la conception d’une structure s’appuie sur des valeurs de résistance à la fatigue qui tiennent compte de la mise en place d’un système de protection cathodique, ce système doit être mis en place, mis à l’essai, inspecté et entretenu conformément à l’article 15.4.

La protection contre la corrosion dans la zone immergée d’une structure en acier doit être réalisée par protection cathodique alliée à des revêtements, à moins que l’on puisse démontrer de façon concluante qu’il n’est pas nécessaire d’installer une protection cathodique (voir l’article 4.14 de la CSA S471).

Dans le cas des structures situées dans des régions où les eaux sont fréquemment recouvertes de glaces, les systèmes à anodes sacrificielles ne doivent être utilisées que sur les parties de la structure où elles sont bien protégées contre les dommages causés par les glaces. Le calcul des systèmes de protection cathodique doit s’appuyer sur des méthodes reconnues comme celles énoncées dans le DNV RP B401.

15.4.2 Systèmes à courant imposéLorsqu’un système de protection cathodique à courant imposé est utilisé, une évaluation préliminaire des niveaux de tension doit être effectuée dans le mois qui suit la mise à l’eau de la structure à l’emplacement prévu.

Les niveaux de tension du système de protection cathodique doivent par la suite être mesurés annuellement pendant la durée de vie de la structure afin de s’assurer du maintien d’une protection suffisante. Ces évaluations annuelles doivent être aussi minutieuses que l’était l’évaluation préliminaire, et doivent comprendre l’inspection des câbles, raccords et connexions électriques.

On doit tenir un registre sur les performances du système, avec consignation du courant à intervalles d’au plus deux mois afin d’en démontrer le fonctionnement satisfaisant et continu. Les courants non conformes aux plages de calcul doivent faire l’objet de mesures correctives appropriées.

15.4.3 Systèmes à anodes sacrificiellesL’examen du système à anodes sacrificielles doit être fait dans l’année qui suit la mise à l’eau de la structure à l’emplacement prévu, puis annuellement par la suite. Cet examen a pour but de vérifier la bonne installation de ses composants et d’effectuer les réparations nécessaires.

On doit surveiller le degré d’usure des anodes sacrificielles afin de prévoir leur remplacement, le cas échéant, celles-ci devant être remplacées avant la fin de leur durée de vie prévue.


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15.4.4 Vérifications des organes de fonctionnement des systèmes à courant imposéL’étalonnage et le bon fonctionnement des instruments, des systèmes d’asservissement et des électrodes de référence doivent être établis avant l’évaluation des niveaux de tension du système de protection cathodique.

On doit accorder une attention particulière, lors de ces évaluations, aux surfaces éloignées des anodes, ainsi qu’aux regroupement d’éléments ou aux aménagements spéciaux, comme les niches, qui pourraient former un blindage électrique. Lorsque les niveaux des tensions de protection dans ces zones ne peuvent être vérifiés avec un degré raisonnable d’assurance à l’aide d’électrodes de référence mobiles, on doit prendre, au besoin, d’autres précautions, comme l’installation permanente d’électrodes de référence, l’inspection visuelle sous l’eau, la mesure de l’épaisseur de paroi des éléments combinée à la profilométrie sous l’eau si besoin est, ou le prélèvement périodique d’éprouvettes de corrosion fixées à la structure.

15.5 Dessins et registresIl doit y avoir des dessins et des registres détaillés précisant la position de tous les composants de protection cathodique et leurs spécifications, y compris la densité de tension et de courant, le cas échéant. Toute instruction particulière visant l’installation et l’entretien doit figurer dans ces documents, lesquels doivent être mis à jour au cours de la construction et de l’existence de la structure, de façon à servir de références exactes aux fins des travaux de maintenance et de conception.

On doit tenir un registre complet des tensions et des courants fournis au système à courant imposé, ainsi qu’un registre de l’ensemble des pièces remplacées et des réparations effectuées au système.

La limite maximale admissible de corrosion qui peut entraîner le remplacement inévitable d’éléments de charpente doit être bien indiquée sur tous les plans de construction.

15.6 Exigences relatives à l’inspectionToutes les parties situées dans les zones atmosphérique et d’éclaboussement doivent faire l’objet d’une inspection annuelle aux fins du maintien d’une protection adéquate de la structure.

L’inspection de la zone atmosphérique doit consister en une recherche visuelle des endroits attaqués par la corrosion. On devrait examiner minutieusement les éléments de charpente, en particulier les endroits peu visités comme la flèche de la grue et de la torche, ou encore les entretoises normalement inaccessibles.

La zone d’éclaboussement doit également faire l’objet d’un examen visuel, au moyen d’appareils convenant à l’inspection sous l’eau, le cas échéant.

En plus de l’inspection annuelle des systèmes de protection cathodique exigée à l’article 15.4, la zone immergée de chaque structure doit être examinée méticuleusement au moins tous les deux ans afin de déceler les pertes dues à la corrosion ou les avaries subies par les revêtements.

L’inspection des revêtements protecteurs, y compris les revêtements organiques et des gaines métalliques résistantes à la corrosion, doit d’abord se faire par examen visuel. Si ces dispositifs ont été endommagés, la détérioration des éléments de charpente sous-jacents doit être évaluée et, au besoin, corrigée avant de réparer les dispositifs anti-corrosion.

L’épaisseur des éléments de charpente, y compris de ceux qui peuvent résister à la corrosion ou à l’abrasion, doit être mesurée de façon non destructive dans les zones où les revêtements se sont détériorés ou n’ont pas été appliqués, afin de vérifier si la perte de métal ne dépasse pas la tolérance de calcul.

Lorsqu’une inspection révèle que les limites de calcul de corrosion ont été dépassées, des mesures immédiates doivent être prises en vue de réparer les dommages causés par la corrosion existante et de réduire tout dommage ultérieur.

Des inspections supplémentaires doivent être effectuées après un événement susceptible d’avoir causé des dommages à la structure ou à ses revêtements protecteurs.

Les concepteurs de la structure doivent tenir compte de la nécessité des inspections décrites dans cet article et prévoir des moyens d’accès sécuritaires.

En vue de faciliter l’inspection des zones immergées par les plongeurs, des repères devraient être apposés sur la surface extérieure de la structure afin de guider les plongeurs tant dans la zone d’éclaboussement que dans les zones immergées. Les plans de référence doivent faire état des caractéristiques et de la disposition de ces repères (voir également l’article 4.15 de la CSA S471).


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15.7 RevêtementsSeuls des revêtements durables et extrêmement résistants devraient être appliqués sur les structures extracôtière en acier. Leur application doit être en tous points conforme aux spécifications du fabricant du revêtement, et ne se faire que sur des surfaces préparées conformément aux recommandations du fabricant du revêtement.

16 Détails d’assemblage et de boulonnage

16.1 Détails d’assemblage d’autres types de jointsL’assemblage de joints autres que ceux visés par les articles 11.1 et 11.2 doit se faire conformément à la CAN/CSA-S16 et lorsque les assemblages sont soumis à des efforts de fatigue, à toute autre exigence pertinente.

16.2 Assemblages à boulons haute résistanceLes assemblages à boulons haute résistance doivent être étudiés, fabriqués, montés et inspectés conformément à la CAN/CSA-S16 ; toutefois, l’utilisation de trous oblongs dans un assemblage exposé à l’environnement doit être interdite à moins que des mesures de protection spéciales contre la corrosion ne soient prises.

17 SoudageNote : Les techniques de soudage applicables à la conception, à la construction et à l’inspection des structures extracôtières fixes en acier sont fournies dans les l’annexe A, B et C, dans la CSA W178.1 et dans la CAN/CSA-W178.2.

17.1 GénéralitésLa terminologie relative au soudage utilisée dans les articles 17.2 à 17.9 doit s’inspirer de l’annexe A et de la CSA W59.

17.2 Procédés

17.2.1Le chapitre 17 vise les procédés de soudage suivants :a) soudage à l’arc avec électrode enrobée (SMAW) ;b) soudage à l’arc sous gaz avec fil plein (GMAW) ;c) soudage à l’arc avec fil fourré (FCAW) ;d) soudage à l’arc sous gaz avec électrode de tungstène (GTAW) ; ete) soudage à l’arc submergé (SAW).

17.2.2Le procédés GTAW et ceux qui ne sont pas énumérés à l’article 17.2.1 doivent être qualifiés selon l’annexe B et la CSA W47.1.

17.3 Exigences relatives aux matériaux

17.3.1Le métal de base en acier à souder doit être conforme aux chapitres 5 et 6.


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17.3.2La sélection des produits d’apport de soudage doit tenir compte des caractéristiques de résilience du métal fondu spécifiées au chapitre 6.

17.3.3La sélection des produits d’apport de soudage doit tenir compte de la réduction au minimum de la corrosion préférentielle des assemblages soudés.

17.4 Certification

17.4.1Tous les entrepreneurs qui fabriquent l’acier en vertu de cette norme doivent être certifiés selon l’annexe B et la CSA W47.1, dans la division spécifiée aux documents contractuels.

17.4.2En plus de satisfaire à l’article 17.4.1, les entrepreneurs doivent se conformer à l’ISO 9001 selon le niveau spécifié dans les documents contractuels.

17.4.3Tout organisme d’inspection offrant des services d’inspection du soudage en vertu de cette norme doit être certifié selon la CSA W178.1.

17.4.4Tout inspecteur en soudage effectuant des inspections conformément à cette norme doit être certifié en vertu de la CAN/CSA-W178.2.

17.4.5Les électrodes, ou combinaisons de fils-électrodes et de flux ou de gaz utilisés dans les procédés énumérés à l’article 17.2.1 doivent être certifiées en vertu de la CAN/CSA-W48. Seuls les produits d’apport de soudage appartenant à des classes exigeant des caractéristiques de résilience doivent être utilisés, à moins que le maître d’ouvrage n’accepte un autre produit. Si des essais de résilience sont exigés, les produits d’apport de soudage doivent satisfaire aux exigences pertinentes du chapitre 6 et de l’annexe C.

17.4.6Tout le personnel affecté aux examens non destructifs, qu’il travaille pour un organisme d’inspection ou l’entrepreneur doit être certifié selon la norme ONGC pertinente.

17.5 Résistance des souduresLa résistance des soudures doit être établie en fonction de l’annexe A et de la CSA W59.

17.6 FabricationL’annexe A et la CSA W59 doivent s’appliquer aux électrodes, aux combinaisons de fils-électrodes et de flux ou de gaz, à la qualité d’exécution et à la technique de soudage.

17.7 InspectionLes inspections du soudage effectuées par des entreprises certifiées en vertu de l’article 17.4.3 doit être conforme à l’annexe A et à la CSA W59.

17.8 RéparationsLa réparation du métal de base et des assemblages soudés doit être conforme à l’annexe A.


Février 2005 93

17.9 Soudage sous l’eauLe soudage sous l’eau doit être effectué conformément aux exigences pertinentes de la AWS D3.6.

18 Tolérances de la charpente réalisée

18.1 Généralités

18.1.1La géométrie obtenue d’une charpente ne doit pas s’écarter de celle qu’indiquent les dessins de conception au point de modifier de façon marquée la transmission des forces à travers la charpente.

18.1.2Les éléments assemblés doivent être exempts de torsions, de courbures et de joints ouverts. Les éléments fortement gauchis ou cambrés doivent être rejetés.

18.2 Éléments de charpente tubulaires fabriqués

18.2.1La tolérance d’ovalisation ∆D ne doit pas dépasser 15 mm et doit être établie comme suit :

18.2.2Dans le cas des sections de 3000 mm de diamètre ou plus, l’ovalisation c.-à-d. l’écart de la forme réelle d’une section de pied par rapport à un cercle optimal doit se limiter à 0,5 % du rayon extérieur. L’ovalisation doit être mesurée à intervalles de 15° sur la circonférence des sections de pied, et vérifiée aux deux extrémités de chacune de ces sections de 3 m de longueur et à chaque anneau raidisseur.

Le rayon et le centre du cercle optimal doivent être calculés à partir de 24 mesures radiales prises.L’ovalisation doit également être vérifiée à chaque anneau raidisseur interne des sections de pied de

2000 mm de diamètre. Les raidisseurs situés dans les nœuds de joints des pieds de 2000 mm de diamètre (du nœud) ne sont pas soumis à cette exigences.

18.2.3L’ovalisation locale mesurée sur la face externe ou interne d’un élément tubulaire dont le diamètre extérieur est supérieur à 2000 mm, au moyen d’un gabarit de 20° de la forme théorique d’un élément tubulaire, ne doit pas s’écarter de la forme théorique par plus de 10 % de l’épaisseur de la paroi tubulaire.

18.2.4Les anneaux raidisseurs et les diaphragmes doivent être placés à moins de 3 mm de la position prévue dans les documents de calcul (ou à une distance équivalent à 10 % de leur épaisseur nominale si cette distance est supérieure à 3 mm). L’écart de position de ces anneaux doit se situer à moins de 3 mm d’une perpendiculaire à la paroi tubulaire au point d’assemblage.

18.2.5L’écart de position de la plaque pour les assemblages bout à bout longitudinaux ne doit pas être supérieur à 10 % de l’épaisseur nominale de la plaque, l’écart maximal permis étant de 3 mm. L’écart de position radiale aux soudures circonférentielles peut atteindre 6 mm pourvu que le joint soit soudé des deux côtés.

∆ = − ≤ +D D D Dmax min ( ) /1250 200


94 Février 2005

18.2.6Les écarts de rectitude ne doivent pas dépasser 0,1 % de toute longueur mesurée. La rectitude devrait être vérifiée sur au moins deux plans perpendiculaires.

18.2.7La circonférence extérieure doit se situer à ± 0,5 % de la circonférence nominale ou à ± 10 mm, la valeur inférieure étant retenue. Dans le cas des éléments dont la circonférence est formée de plusieurs plaques, un écart de position de ± 6 mm de la circonférence de chaque plaque est admissible, mais, pour faciliter l’alignement des rangées adjacentes qui peuvent comporter des nombres différents de plaques, chaque rangée doit être conforme aux tolérances établies à l’annexe A et dans la CSA W59.

18.3 Structures en plaques

18.3.1Le plan des plaques constitutives des structures fabriquées ne doit pas s’écarter du plan théorique de plus de 1 % de la largeur de la plaque située entre les raidisseurs ou autres éléments de soutien, à moins qu’une analyse ne démontre qu’un écart important est sans conséquence.

18.3.2L’écart de rectitude des raidisseurs longitudinaux et transversaux des plaques ne doit pas dépasser 0,1 % de la longueur du raidisseur entre les points soutenus latéralement, à moins qu’une analyse ne démontre qu’un écart important est sans conséquence.

18.4 Profilés laminés et profilés de charpente creuxSous réserve de l’article 18.7, la rectitude des éléments de charpente formés principalement d’un profilé laminé unique ou d’un PCC doit être conforme aux tolérances énoncées par la CAN/CSA-G40.20.

18.5 Éléments composésSous réserve de l’article 18.7, la rectitude des éléments de charpente composés doit être conforme aux tolérances relatives aux profilés laminés à semelles larges établies par la CAN/CSA-G40.20.

18.6 Éléments soudésSauf indication contraire de la part du concepteur, les tolérances dimensionnelles des éléments de charpente soudés doivent être celles qui figurent dans la CSA W59.

18.7 Éléments en compressionLes éléments en compression fabriqués ne doivent pas présenter un écart de rectitude de plus de 0,1 % de la longueur axiale qui sépare les points soutenus latéralement.

18.8 FermesL’oscillation maximale de toute portion de longueur d’une ferme doit équivaloir à 0,1 % de la longueur servant à la mesure de l’oscillation.


Février 2005 95

19 Fabrication et construction

19.1 Généralités

19.1.1Sauf indication contraire, la qualité d’exécution doit être conforme aux pratiques courantes et le chapitre 19 doit s’appliquer à la fabrication en usine et en chantier. Tous les défauts et vices doivent être corrigés avant que l’élément de charpente ne reçoive un revêtement ou ne soit rendu inaccessible.

19.1.2La charpente en acier doit être montée conformément aux tolérances spécifiées (voir le chapitre 18). On doit utiliser, si nécessaire, un contreventement temporaire pour résister à toutes les charges imposées sur la charpente au cours de la construction, y compris les charges dues au vent, au matériel de construction et à l’exploitation de la charpente.

19.1.3Lorsque des quantités importantes de matériaux, de matériel de fabrication ou d’autres charges doivent être supportées par la charpente durant la construction, on doit prendre des dispositions pour s’assurer que ces charges soient supportées en toute sécurité sans aucune déformation permanente ni aucun endommagement d’un élément quelconque de la charpente ou de tout autre composant supporté par le cadre en acier.

19.2 RepérageLe lieu d’origine et la nuance de l’acier des éléments doivent être clairement indiqués sur tous les éléments livrés au chantier de fabrication, et les marques de repérage doivent être conservées tant que les éléments ne sont pas soudés en place sur la charpente. Ces marques doivent être faites sur toutes les pièces découpées dans les plaques livrées. On doit utiliser des marques appropriées pour repérer les composants d’éléments. L’estampillage doit être interdit dans les zones à concentrations de contraintes élevées et, s’il le faut, exécuté à l’aide d’estampilles à faible empreinte.

19.3 Rectitude des élémentsOn doit s’assurer, avant la fabrication ou la mise en place, que la rectitude des profilés laminés est conforme aux tolérances spécifiées dans la CAN/CSA-G40.20. Le dressage ou le planage doit se faire sans abîmer les éléments ni les revêtements protecteurs. Les pièces fortement gauchies ou cambrées doivent être rejetées.

19.4 Découpage à chaudLe découpage à chaud doit se faire à la machine, si possible. Les rives découpées à chaud doivent être conformes à la CSA W59. Les coins rentrants doivent être exempts d’entailles et présenter un rayon aussi grand que possible, mais d’au moins 14 mm.

19.5 État de surface des rives cisaillées ou découpées à chaud

19.5.1Le planage ou la rectification des rives cisaillées ou découpées à chaud des plaques ou profilés ne doit pas être nécessaire à moins d’indication contraire sur les plans ou dans les devis de préparation des rives avant soudage.

19.5.2On doit éviter d’utiliser les rives cisaillées libres dans les zones de traction aux points soumis à des rotations de rotules plastiques sous charges pondérées. Si elles sont utilisées, ces rives doivent être rectifiées par meulage ou planage. Ces exigences doivent figurer sur les plans et les dessins d’atelier, le cas échéant.


96 Février 2005

19.5.3Les ébarbures doivent être éliminées, au besoin, afin d’obtenir un bon ajustement des éléments à souder, lorsqu’elles empêchent le bon contact entre les pièces ou lorsqu’elles présentent un danger durant ou après la construction.

19.6 Trous destinés aux boulons et autres organes d’assemblage mécaniquesSauf indication contraire sur les dessins de conception ou dans la CAN/CSA-S16, le diamètre des trous pour les boulons ou autres organes d’assemblage mécanique doit être de 2 mm plus grand que le diamètre nominal de l’organe d’assemblage. Les trous doivent être percés, ou des trous de dimensions inférieures doivent être poinçonnés ou percés, puis alésés. Le poinçon ou le foret utilisé dans le dernier cas doit avoir un diamètre inférieur d’au moins 4 mm à celui du trou fini. Les trous pratiqués dans des aciers de Fy ≥ 700 MPa et de plus de 13 mm d’épaisseur doivent être percés.

19.7 Constructions boulonnéesLes dérives nécessaires lors de l’assemblage en vue d’aligner les trous ne doivent pas déformer le métal ni élargir les trous. Les trous des pièces en contact doivent être suffisamment bien alignés pour faciliter l’introduction des boulons. Lorsqu’ils ne sont pas déjà surdimensionnés ou de forme oblongue, les trous peuvent être élargis, au besoin, pour permettre le passage des boulons en pratiquant un alésage modéré ; toutefois, les défauts graves d’alignement constituent une cause de rejet.

19.8 Efficacité des assemblages temporairesÀ mesure que la fabrication progresse, les pièces doivent être boulonnées ou soudées solidement afin de résister à toutes les charges permanentes, ainsi qu’aux charges dues au vent et à la construction, y compris au lancement, et d’assurer l’intégrité structurale.

19.9 AlignementAucun assemblage par boulons ni aucune soudure à caractère permanent ne doit être effectué tant que la charpente ainsi consolidée n’aura pas été bien alignée.

19.10 Préparation des surfaces d’appuiLorsqu’un bon contact est essentiel dans les joints en compression, les surfaces d’appui doivent être rectifiées par usinage, sciage ou tout autre moyen approprié. À moins d’indication contraire, l’indice de rugosité de la surface ne doit pas dépasser 500 (12,5 µm), conformément à la CSA B95.

19.11 Entreposage des matériauxLes matériaux de construction ne doivent pas être déposés directement sur le sol et doivent être protégés des matières nuisibles.

19.12 Traitement thermiqueUn traitement thermique spécifié doit être conforme à une méthode précisant les taux de chauffage et de refroidissement, l’échelle de températures et la durée de réchauffage à coeur, les installations de chauffage, l’isolation, les appareils de contrôle et d’enregistrement.Note : Voir également l’article A.5, relativement aux traitements thermiques de relaxation des contraintes.


Février 2005 97

20 Nettoyage, préparation des surfaces et application de la couche d’apprêt

20.1 Généralités

20.1.1Sous réserve de la CAN/CSA-S16, les surfaces de contact des joints anti-glissement boulonnés à haute résistance ne doivent pas recevoir de revêtement.

20.1.2Il n’est pas exigé que les pièces d’acier solidaires du béton soient enduites d’une couche d’apprêt.

20.1.3Les pièces de charpente en acier qui recevront une couche d’apprêt en usine doivent être débarrassées des écaillures de calamine provenant du laminage, des particules de rouille en surface, du laitier de soudure, des dépôts de flux, de la saleté et de tout corps étranger ou de projection de métal fondu provenant du soudage, avant l’application de la couche d’apprêt. Les huiles et les graisses doivent être enlevées au moyen d’un solvant. Le fabricant doit faire appel à toute méthode jugée satisfaisante pour nettoyer l’acier et préparer les surfaces pour la peinture à moins qu’une préparation spéciale ne soit spécifiée.

20.2 Préparation des surfacesLa préparation des surfaces doit être conforme à la spécification relative à la couche d’apprêt nécessaire à la protection contre la corrosion.

21 Inspection

21.1 GénéralitésLes matériaux ainsi que la qualité d’exécution doivent être en tout temps inspectés par des inspecteurs qualifiés représentant le maître d’ouvrage. L’inspection doit porter sur les travaux effectués en atelier et en chantier afin de satisfaire à cette norme.

21.2 RejetLes matériaux ou les pièces dont la qualité d’exécution n’est pas conforme à cette norme peuvent être rejetés en tout temps au cours des travaux si la non-conformité est établie.

21.3 Inspection du soudageLe soudage doit être inspecté conformément au chapitre 17.

21.4 Inspection des assemblages réalisés par des boulons haute résistanceL’inspection des assemblages réalisés par des boulons haute résistance doit être exécutée conformément à la CAN/CSA-S16.


98 Février 2005

Annexe A (normative)Exigences supplémentaires visant la CSA W59

Notes :1) Cette annexe constitue une partie obligatoire de cette norme.2) Cette annexe remplace le document CSA W59S1-M1989, Supplément no 1-M1989, Structures offshore fixes en

acier à la norme W59-M1989, Construction soudée en acier (soudage à l’arc).

A.1 Domaine d’applicationCette annexe énonce des exigences additionnelles, y compris des exigences visant les essais de résilience et de dureté et les compétences de soudage en ce qui a trait à la conception, à la construction et à l’inspection des structures extracôtières fixes en acier. Cette annexe complète ou remplace la CSA W59.Note : Lors du soudage de joints tubulaires, il n’est pas toujours possible d’atteindre la racine et la présence d’une configuration compliquée peut ne pas permettre l’utilisation d’un support en particulier pour les assemblages en T, Y ou K. Cette annexe reconnaît que ce type de soudage est différent du soudage classique de tôles et de profilés de construction. Par conséquent, bon nombre d’assemblages tubulaires permettent d’exécuter sur un côté des soudures sur préparation à pénétration complète sans support. Ces soudures sont permises dans des assemblages bout à bout si l’article A.3.3.1 est satisfait. Les détails préqualifiés des assemblages en T, Y et K sont décrits à l’article A.3 et les modes opératoires exigés de même que les essais de qualification des soudeurs sont indiqués au tableau B.1. Les soudeurs doivent aussi se qualifier en exécutant des joints échantillons lorsque les angles d’ouverture sont inférieurs à 30° (article A3.3.2). Si les détails de la soudure sur préparation dans les assemblages en T, Y et K sont différents des détails préqualifiés indiqués à l’article A.3, des soudures d’essai servent pour la qualification du mode opératoire. Les soudures à pénétration partielle des assemblages en T, Y et K peuvent être exécutées par des soudeurs de niveau 6G et les soudures d’angle ayant des angles dièdres φ ≥ 60° peuvent être effectuées par des soudeurs qualifiés de niveau inférieur.

A.2 Qualification des joints

A.2.1Les constructions préqualifiées et la qualification des modes opératoires de soudage des joints tubulaires doivent être conformes au chapitre A.3.

A.2.2L’essai exigé pour la qualification des modes opératoires de soudage, le cas échéant, doit être effectué avant le début du soudage de production. L’annexe B et le cas échéant, les exigences minimales de cette annexe doivent être satisfaites.

A.2.3Les procédés et les matériaux utilisés pour le soudage des assemblages d’essai doivent être ceux utilisés lors de la fabrication.

A.3 Exigences relatives au soudage des joints tubulaires

A.3.1 Généralités

A.3.1.1 Modes opératoires et qualification des soudeursLes modes opératoires et les soudeurs doivent être qualifiés conformément au tableau B.1.


Février 2005 99

A.3.1.2 Soudure sur deux côtés ou un seul côté avec supportLa CSA W47.1 s’applique au soudage sur deux côtés ou lorsque le soudage avec support est permis.

A.3.1.3 Soudures sur préparation à pénétration complète spéciales

A.3.1.3.1Une soudure sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires exécutée sur un côté sans support doit être permise lorsque les dimensions ou la configuration ne permettent pas d’atteindre la racine conformément aux colonnes du tableau B.1 portant sur les assemblages bout à bout à soudure simple sans support et sur les assemblages en T, Y et K à soudure simple en ce qui a trait aux soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires. Les assemblages bout à bout doivent satisfaire aux exigences additionnelles de l’article A.3.3.1.

A.3.1.3.2Les soudeurs qui réalisent des assemblages en T, Y et K doivent être qualifiés conformément à l’article B.3.1.3.

A.3.1.3.3Les soudeurs qui réalisent des assemblages bout à bout doivent être qualifiés conformément à l’article A.3.3.1 b).

A.3.1.4 Autres joints tubulaires soudées sur un côtéLe tableau B.1 s’applique si les dimensions ou la configuration des joints ne permettent pas d’atteindre la racine. En plus des exigences relatives aux soudures sur préparation à pénétration complète (voir l’article A.3.1.3), les exigences du tableau B.1 relatives aux soudures sur préparation à pénétration partielle ou aux soudures d’angle d’assemblages tubulaires s’appliquent lorsque ces types de soudures sont spécifiés dans les dessins de conception ou les codes pertinents et les spécifications.

A.3.2 Conditions relatives à la préqualification

A.3.2.1 Soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires

A.3.2.1.1 GénéralitésLes articles A.3.2.1.2 et A.3.2.1.3 s’appliquent à la préqualification des soudures sur préparation des assemblages tubulaires.

A.3.2.1.2 Assemblages bout à bout

A.3.2.1.2.1 Modes opératoires de soudage préqualifiésLorsque le soudage sur deux côtés est possible ou que le soudage sur un seul côté avec support est permis par la CSA W59, les modes opératoires et les détails des préparations qui sont préqualifiés conformément à la CSA W47.1 peuvent être utilisés, sauf que le soudage à l’arc submergé peut être préqualifié seulement pour un diamètre égal ou supérieur à 610 mm. Les détails de la soudure doivent être conformes à la CSA W59.

A.3.2.1.2.2 Détails de soudures non préqualifiésLes détails des soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages bout à bout sur un côté sans support ne doivent pas être préqualifiés.


100 Février 2005

A.3.2.1.3 Soudures sur préparation des assemblages en T, Y et K sur un côté sans support

A.3.2.1.3.1 Modes opératoires de soudage préqualifiésSous réserve des limites indiquées à la figure A.2 (la figure A.1 contient des définitions et les figures A.3 et A.4 des solutions de rechange acceptables) les modes opératoires de soudage des soudures sur préparation des assemblages en T, Y et K sur un côté sans support, exécutés par soudage à l’arc avec électrode enrobée (SMAW) ou soudage à l’arc avec fil fourré (FCAW) doivent être considérés préqualifiés lorsqu’ils sont conformes au chapitre 10 de la CSA W47.1. Cette préqualification doit comprendre les soudures décrites à l’article A.3.2.1.3.2.Note : Voir aussi le tableau B.1.

A.3.2.1.3.2 Détails de soudure préqualifiésLes détails des soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires en T, Y et K (décrits à l’article A.3.4.1) doivent être préqualifiés pour les procédés SMAW et FCAW. Ils peuvent aussi être utilisés pour le procédé de soudage à l’arc sous gaz avec fil plein (transfert par courts-circuits) (GMAW-S) s’ils sont qualifiés conformément à l’article A.3.3.3.

A.3.2.2 Soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages tubulaires

A.3.2.2.1 GénéralitésLes soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages tubulaires qui sont préqualifiées doivent être conformes aux articles A.3.2.2.2 et A.3.2.2.3.

A.3.2.2.2 Modes opératoires de soudage préqualifiésDans le cas des soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages tubulaires exécutées selon les procédés SMAW et FCAW, il n’est pas exigé de les soumettre à des essais de qualification du mode opératoire conformément à la figure A.5. Les modes opératoires de soudage doivent être conformes au chapitre 10 de la CSA W47.1 et aux limites spécifiées à la figure A.5 et au tableau B.1.

A.3.2.2.3 Détails de soudure préqualifiés

A.3.2.2.3.1Les détails préqualifiés de soudures sur préparation à pénétration partielle figurant dans la CSA W59 peuvent s’appliquer aux structures tubulaires, selon le cas.

A.3.2.2.3.2Les soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages en T, Y et K (voir l’article A.3.4.2) doivent être préqualifiées pour les procédés SMAW et FCAW. Elles peuvent aussi être utilisées pour le soudage GMAW-S lorsqu’elles sont qualifiées conformément à l’article A.3.3.3.

Février 200510

1


alisationC

harpentes en acier

Tableau A.1Dimensions des joints préqualifiés et des angles d’ouverture pour les soudures sur

préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires en T, Y ou K exécutés par soudage à l’arc avec électrode enrobée, avec fil fourré et sous gaz avec fil plein

(transfert par courts-circuits)(voir l’article A.3.4.1 et les figures A.1 à A.4)

Détail AΨ = 180 à 135°

Détail BΨ = 150 à 50°

Détail CΨ = 75 à 30°*

Detail DΨ = 40 à 15°†

Préparation de l’extrémité de la pièce(ω)

max. — 90° ‡ —

min. — 10 ou 45° pour Ψ > 105° 10° —

Ajustement ou écartement à la racine (R)

max. FCAW-SSMAW§5 mm

GMAW-SFCAW**5 mm

FCAW-SSMAW§6 mm

GMAW-SFCAW**6 mm pour φ > 45°8 mm pour φ ≤ 45°

FCAW-SSMAW§

W‡ max. φ

3 mm5 mm

25 à 40°15 à 25°

min. 2 mm(aucun min pour φ > 90°)

2 mm(aucun min pour φ > 120°)

2 mm 2 mm GMAW-SFCAW**

3 mm6 mm9 mm

12 mm

30 à 40°25 à 30°20 à 25°15 à 20°

Angle inclus de la soudure (φ )

max. 90° 60° pour Ψ ≤ 105° 40° (si plus, utiliser Détail B) —

min. 45° 40° (si inférieur utiliser Détail C) 1/2 Ψ

Soudure finie tw > tb ≥ tb pour Ψ > 90°≥ tb /sinΨ pour Ψ ≤ 90°

≥ tb /sinΨ mais inférieur à 1,75tb (une surépaisseur peut être ajoutée à la soudure pour satisfaire à cette exigence)

≥ 2 tb

L ≥ tb /sinΨ mais inférieur à 1,75tb — — —

(à suivre)

S473-04©


10

2Février 2005

Tableau A.1 (fin)*Le détail n’est pas préqualifié pour les angles d’ouverture (φ) inférieurs à 30°.†Le nombre de passes et les dimensions de la soudure d’appoint doivent être suffisants pour assurer la largeur requise de la préparation (W) et les dimensions de la soudure (tw).‡De manière à obtenir l’angle φ requis.§Les détails de la racine s’appliquent aux procédés SMAW et FCAW (autoprotégé), (FCAW-S) qualifiés conformément au tableau B.1.**Les détails de la racine s’appliquent au procédé GMAW-S et FCAW (sous gaz), qualifiés conformément au tableau B.1.Notes :1) Le procédé GMAW-S doit être qualifié conformément à l’article B.2.2.1 et à la CSA W47.1 (voir l’article A.3.3.3).2) Les détails énoncés dans ce tableau ne s’appliquent pas au procédé GMAW (transfert en pluie).3) Voir la figure A.2 pour le profil normalisé minimal (épaisseur limitée) ; la figure A.3 pour un autre profil de raccordement à la soudure d’angle

(solution 1) et la figure A.4 pour le profil amélioré (solution 2).


Février 2005 103

Note : La figure illustre les zones associées aux détails A à D des figures A.2 à A.4 et des tableaux A.1 et A.3.

Figure A.1Définitions et sélection des détails de soudures sur

préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires simples préqualifiés en T, Y et K

(voir les articles A.3.2.1.3.1, A.3.4.1 et A.11.2.4.2.3)

Zone du détail B

Élément principal

Élément de raccordement

Zone du détail C ou D

Zone du détail A ou B

ψ


104 Février 2005

Notes :1) Les profils minimaux de soudure à plat standard sont indiqués par un trait plein.2) Voir les dimensions tw, L, R, W, ω et φ au tableau A.1.3) Les profils concaves indiqués par un trait discontinu doivent aussi être admissibles.4) La convexité, le recouvrement, etc., doivent être conformes aux limites de la figure 5.2 de la CSA W59.5) L’épaisseur de l’élément de raccordement, tb, doit être conforme aux limites spécifiées à l’article A.3.2.2 et

aux autres directives pertinentes relatives à la conception.

Figure A.2Détails préqualifiés pour les soudures sur préparation à pénétration

complète des assemblages en T, Y ou K(voir les articles A.3.2.1.3.1, A.11.2.4.2.3 et B.2.2.3, les tableaux A.1 et B.1

et les figures A.1, A.3, A.4 et A.14)

ω

φ

tb

tw F

W

Soudure à l’envers

ω

φ

tb

tw F

W


Chanfrein intérieur optionnel (utilisé pour la transition afin de déterminerle détail D)

φ

tb

tw F

W


ω

φ

tb

tw

= 180 à 135˚ψ = 150 à 90˚ψ = 90 à 50˚ψ

F

ω

φ

tb

tw

R

ω

Surépaisseur requise pour conserver la tw

φ

tb

twF

R

L

R

ψ

Méplat 0 à 3

Méplat 0 à 3

Détail BDétail A

F varie de 0 à tb/2 comme varie de 135 à 90˚

ψF = tb/2

Détail DTransitionde C à D

Détail C

F = tb/2 = 40 à 15˚

F = tb/2 = 45 à 30˚

F = tb/2 = 75 à 30˚ ψ ψψ


Février 2005 105

Notes :1) Ces profils de raccordement à des soudures d’angle utilisés avec des joints d’épaisseur intermédiaire

peuvent être utilisés au lieu de ceux illustrés dans la figure A.2.2) La dimension minimale de la soudure d’angle, F = tb/2, doit aussi être conforme aux limites du tableau 4.4

de la CSA W59.3) Voir les dimensions tw, L, R, W, ω et φ au tableau A.1.4) Les profils concaves indiqués par un trait discontinu doivent aussi être admissibles.5) La convexité et le recouvrement de la surface de la soudure et de la soudure d’angle doivent être conformes

aux limites spécifiées à la figure 5.2 de la CSA W59.6) L’épaisseur de l’élément de raccordement, tb, doit être conforme aux limites spécifiées à l’article A.3.2.2 et

aux autres directives pertinentes relatives à la conception.

Figure A.3Détails préqualifiés pour les soudures sur préparation à pénétration

complète des assemblages en T, Y ou K (solution 1) (profils avec soudure d’angle pour les épaisseurs intermédiaires)

(voir les articles A.3.2.1.3.1, A.3.4.1, A.11.2.4.2.3 et B.2.2.3, les tableaux A.1 et B.1 et les figures A.1 et A.14)

ω

φ

tb

tw F

W


ω

φ

tb

tw F

W


φ

tb

tw F

W


ωφ

tb

= 180 à 135˚ = 150 à 90˚ = 90 à 50˚ψ ψ

ω

φ

tb

tw

R

ω


φ

tb

F

R

L

R

ψ

Méplat 0 à 3

Méplat 0 à 3

Détail BDétail A


Détail C = 40 à 15˚ = 45 à 30˚ = 75 à 30˚ψ ψ ψ

tw

1,4 FDiviser l’angle dela soudure d’angle

F

FF

Chanfrein intérieur optionnel

F

tw

ψ


106 Février 2005

Notes :1) Ces profils de raccordement à des soudures d’angle améliorés utilisés avec des sections lourdes ou soumises

à la fatigue constituent une solution de rechange aux profils illustrés à la figure A.2.2) L’épaisseur de l’élément de raccordement, tb, doit être conforme aux limites spécifiées à l’article A.3.2.2 et

aux autres directives pertinentes relatives à la conception.3) Voir les dimensions tw, L, R, W, ω et φ au tableau A.1.

Figure A.4Détails préqualifiés pour les soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages en T, Y ou K (solution 2) (profils améliorés pour les éléments de forte section et les éléments soumis à la fatigue)

(voir les articles A.3.2.1.3.1, A.3.4.1, A.11.2.4.2.3 et B.2.2.3, les tableaux A.1 et B.1 et les figures A.1 et A.14)

ω

φ

tb

tw

Soudure théorique

W

Soudure à l’envers exécutée à l’extérieur

ω

φ

tb

tw

= 180 à 135˚ψ = 150 à 90˚ψ = 90 à 50˚ψ

ω

φ

tb

tw

R

ω


φ

tb

R

L

R

ψMéplat 0 à 3

Méplat 0 à 3

Détail BDétail A

Rayon min.tb/2


Détail C

= 40 à 15˚ψ = 45 à 30˚ψ = 75 à 30˚ψ

ψ

Rayon min.tb/2

Rayon min.tb/2

ψ

Rayon min.tb/2

ψ

tw

Chanfrein intérieur optionnel < 45˚ψ

Chanfrein intérieur

Soudure à l’envers exé cutée à l’extérieur

Rayon min.tb/2

tb

φ

W

ψ

tw

Soudure théorique

Soudure à l’envers exécutée à l’extérieur

Rayon min.tb/2

tb

W

ψ φet

tw

Soudure théorique

Les dimensions de la face du chanfrein intérieur varient selon ψ φet


Février 2005 107

Notes :1) t correspond à l’épaisseur de la section la plus mince.2) Sans méplat sauf pour la zone de transition et du talon.3) Écartement à la racine : 0 à 5 mm.4) Non préqualifiés pour un angle inférieur à 30°.5) Gorge efficace = E, où E ≥ t ; et z = le facteur de pertes figurant au tableau A.2.6) Les calculs doivent démontrer que le joint satisfait aux exigences de résistance de cette norme lorsque les

longueurs de côté sont inférieures au minimum prescrit, soit 1,5t comme il est illustré dans cette figure.7) Voir au tableau A.3 la gamme pertinente de l’angle dièdre local.

Figure A.5Détails préqualifiés des soudures sur préparation à pénétration

partielle des joints tubulaires circulaires(voir les articles A.3.2.2.2 et A.3.4.2 et le tableau B.1)

Zone deraccordement

ψ

Zone latérale

Zone du méplat

Zone de transition

1 1/2 tmin.

E60˚min.

= 150 à 105˚Raccordement

1 1/2 tmin.

E

45˚ min.

= 105 à 90˚Raccordement ou côté

ψ

1 1/2 t

min.E

45˚min.

= 90 à 75˚Côté ou méplat

= 75 à 60˚Transition ou méplat

= 60 à 30˚Méplat

z

1 1/

2 t

min

. Ez

1 1/2 tmin.

1 1/2 tmin.

E

45˚min.

1 1/2 tmin.

z

ψ

φ

z

Les dimensions de la face du chanfrein intérieur varient selon et l’angle de lasoudure montré

ψ

ψ ψψ

ψ

150˚ > > 30˚90˚> > 30˚

ψ –– φ –

Tracé de la définition angulaire


108 Février 2005

Notes :1) t correspond à l’épaisseur de la section la plus mince.2) L correspond à la dimension minimale = t (dimension satisfaisant les exigences pertinentes relatives

à la conception).3) Écartement à la racine : 0 à 5 mm.4) φ = 15° minimum (non préqualifié pour un angle inférieur à 30°).5) Voir les limites de db, Dm et φ à l’article A.3.2.3.3.

Figure A.6Joints tubulaires préqualifiés avec soudure d’angle exécutés par

soudage à l’arc avec électrode enrobée, sous gaz avec fil plein et avec fil fourré

(voir les articles A.3.2.3.2, A.3.2.3.3 et A.9.7.3.7)

Zone du méplat

Zone de raccordement

Zone latérale

Dm

Côté

L

L

t 1 1/2 tmin. t

Méplat

φ

t

t2

Raccordement

LL

L’extrémité peut être coupée de façon à obtenir la gorge appropriée

db


Février 2005 109

Figure A.7Assemblage à recouvrement avec soudure d’angle

(voir l’article A.3.2.3.4 et le tableau B.1)

Figure A.8Assemblage bout à bout tubulaire sans support

(voir l’article A.3.3.1 et le tableau B.1)

L t

t1

5 t1 min. non inférieure à 25 mm)

3 mm max.3 mm max.

t

60º+15–0


110 Février 2005

Tableau A.2Facteur de pertes, z

(voir la figure A.5)

A.3.2.3 Soudures d’angle

A.3.2.3.1 GénéralitésLes soudures d’angle des assemblages tubulaires qui sont préqualifiées doivent être conformes aux articles A.3.2.3.2 à A.3.2.3.4.

A.3.2.3.2 Modes opératoires de soudage préqualifiésLes assemblages tubulaires avec soudures d’angle exécutés par le procédé SMAW ou FCAW qui peuvent être utilisés sans qu’il soit nécessaire de les soumettre aux essais de qualification des modes opératoires de soudage sont illustrés à la figure A.6. Les modes opératoires de soudage doivent être conformes au chapitre 10 de la CSA W47.1 et aux limites spécifiées à la figure A.6, aux articles A.3.2.3.3 et A.3.2.3.4 et au tableau B.1.

Position de soudage vertical ou au plafond

Position de soudage horizontal ou à plat

Angle d’ouverture, φ Procédé z Procédé z

φ ≥ 60° SMAW 0 SMAW 0

FCAW (autoprotégé) 0 FCAW (autoprotégé) 0

FCAW (sous gaz) 0 FCAW (sous gaz) 0

GMAW — GMAW 0

GMAW-S 0 GMAW-S 0

60° > φ ≥ 45° SMAW 3 SMAW 3



GMAW — GMAW 0

GMAW-S 3 GMAW-S 3

45° > φ ≥ 30° SMAW 6 SMAW 6



GMAW — GMAW 6

GMAW-S 9 GMAW-S 6

Notes :1) Voir l’article 3.2 pour connaître les abréviations utilisées dans ce tableau.2) GMAW signifie transfert en pluie ou transfert globulaire.


Février 2005 111

A.3.2.3.3 Détails préqualifiés des assemblages tubulaires en T, Y et KLes détails de la soudure d’angle des assemblages tubulaires en T, Y et K, illustrés à la figure A.6 doivent être préqualifiés sous réserve des limites qui suivent :a) Le diamètre de l’élément principal, Dm, doit être supérieur ou égal à trois fois le diamètre de l’élément

de raccordement, db.b) L’angle dièdre, φ , doit être supérieur ou égal à 30°. Les angles dièdres inférieurs à 30° ne doivent pas

être préqualifiés. Cependant, l’angle dièdre minimal admissible doit être de 15°.Ces détails doivent être préqualifiés pour les procédés SMAW et FCAW. L’utilisation du procédé GMAW-S

doit être qualifiée conformément à la CSA W47.1. Toutefois, la qualification de la soudure sur préparation doit être exigée pour des angles dièdres inférieurs à 60°.

A.3.2.3.4 Détails préqualifiés des assemblages à recouvrementLe détails préqualifiés de la soudure d’angle des assemblages à recouvrement doivent être conformes à la figure A.7. Le recouvrement, illustré à la figure A.7 doit être supérieur à cinq fois l’épaisseur de l’élément présentant le plus petit diamètre (≥ 5t1) ou 25 mm.

A.3.3 Conditions exigeant des essais de qualification

A.3.3.1 Soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages bout à bout exécutées sur un côté sans supportLes assemblages bout à bout soudés sur un côté sans support ne doivent pas être considérés comme des soudures sur préparation à pénétration complète sauf s’ils satisfont aux exigences suivantes :a) le détail de la soudure et le mode opératoire de soudage doivent être soumis à un essai de

qualification approprié conformément à la CSA W47.1 ;b) les soudeurs doivent être qualifiés pour souder des tuyaux ou des tubes sans support, conformément

à la CSA W47.1 ;c) si la préparation est différente de celle illustrée à la figure A.8, la configuration réelle de la préparation

destinée aux assemblages doit être utilisée pour l’essai de qualification exigé aux alinéas a) et b) ; etd) les soudures de production finies doivent être soumises à un examen non destructif, soit un examen

radiographique ou un examen par ultrasons et la qualité d’exécution doit être conforme aux articles A.11.2.3 et A.11.2.4 respectivement.

A.3.3.2 Soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages en T, Y et K avec angles d’ouverture inférieurs à 30°Les exigences relatives à la qualification du mode opératoire de soudage des assemblages en T, Y et K avec angles d’ouverture inférieurs à 30° doivent être conformes à l’article B.2.2.3.

A.3.3.3 Soudage à l’arc sous gaz avec fil plein (transfert par courts-circuits)Le procédé GMAW exécuté selon le mode de transfert par courts-circuits ne doit pas être permis à moins d’être qualifié conformément à l’article B.2.2.1 et à la CSA W47.1.

A.3.3.4 Soudures sur préparation à pénétration complète exécutées selon des procédés et des modes opératoires non préqualifiésEn ce qui a trait aux procédés non préqualifiés et aux modes opératoires dont les variablesessentielles ne font pas partie de la gamme de variables préqualifiées, la qualification des soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires doit être conforme à l’article B.2.2.2.

A.3.4 Détails des soudures des joints tubulaires des assemblages en T, Y et K exécutées sur un côté sans supportNote : Voir l’article A.3.1 pour d’autres limites relatives à ces joints.


112 Février 2005

A.3.4.1 Détails des soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires en T, Y et K destinés aux tubes circulairesL’étendue circonférentielle applicable aux détails A, B, C et D doit être conforme à la figure A.1, et les gammes des angles dièdres locaux correspondantes doivent être conformes au tableau A.3.

Les dimensions des joints et les angles d’ouverture doivent être conformes au tableau A.1 et à la figure A.2. Les directives de conception pertinentes doivent être suivies lors de la sélection d’un profil (compatible au type de fatigue prévu lors de la conception) en fonction de l’épaisseur.

Les autres profils de soudure convenant pour les éléments d’épaisseur supérieure doivent être conformes à la figure A.3 (voir aussi la figure A.1). En l’absence d’exigences spéciales relatives à la fatigue, ces profils doivent s’appliquer aux éléments de raccordement ayant des épaisseurs supérieures à 16 mm.

Les profils améliorés de soudure satisfaisant aux exigences relatives à la conception doivent être conformes à la figure A.4 (voir aussi la figure A.1). En l’absence d’exigences spéciales relatives à la fatigue, ces profils doivent s’appliquer aux éléments de raccordement ayant des épaisseurs supérieures à 38 mm, mais ils ne sont pas exigés pour une charge statique de compression.

Les dimensions du joint et les angles d’ouverture ne doivent pas être différents des gammes indiquées au tableau A.1 et illustrées à la figure A.1. À moins d’indication contraire, la valeur du méplat des joints doit être de 0. La valeur du méplat peut être supérieure à 0 ou supérieure à la dimension spécifiée d’au plus 15 mm. Elle ne peut être inférieure aux dimensions spécifiées.

Tableau A.3Application du détail du joint

(voir les articles A.3.4.1 et A.3.4.2 et les figures A.1 et A.5)

A.3.4.2 Détails des soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages tubulaires en T, Y et KLes détails des soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages tubulaires en T, Y et K doivent être conformes à la figure A.5 et au tableau A.3. Ces détails doivent être conformes aux limites spécifiées à l’article A.3.2.2.

A.4 Températures de préchauffageLes températures de préchauffage doivent être conformes à la CSA W59. Les aciers conformes au chapitre 5 doivent être considérés comme faisant partie de la colonne 3 du tableau 5.3 de la CSA W59.

Détail Gamme pertinente d’angles dièdres locaux, ψA 180 à 135°

B 150 à 50°

C 75 à 30°

D 40 à 15°*

*Non préqualifié pour des angles d’ouverture inférieurs à 30°.

Notes :1) L’angle dièdre local, ψ, est l’angle déterminé par un plan perpendiculaire

à la ligne de la soudure et inscrit entre les tangentes, aux surfaces extérieures des tubes assemblés par la soudure.

2) Le détail de joint (A, B, C ou D) applicable à une partie en particulier de l’assemblage est déterminé par l’angle dièdre local, ψ, qui varie de manière continue autour de l’élément de raccordement.

3) Les gammes d’angles et de dimensions précisées pour les détails A, B, C ou D tiennent compte des tolérances maximales admissibles.


Février 2005 113

A.5 Traitement thermique après soudage

A.5.1 GénéralitésLorsqu’un traitement thermique après soudage est spécifié, il doit être effectué conformément à la spécification du mode opératoire qui précise les taux de réchauffement et de refroidissement, la durée et la gamme de températures de trempage, les installations de chauffage, l’isolation, les dispositifs de contrôle et les appareils d’enregistrement.

A.5.2 Mode opératoire

A.5.2.1Toutes les soudures doivent être terminées avant d’effectuer le traitement thermique après soudage.

A.5.2.2Si possible, des assemblages complets de la structure doivent être soumis à un traitement thermique dans un four fermé. Lorsque cela est impossible, les sections peuvent être soumises à un traitement thermique après soudage en tenant compte des effets des gradients thermiques. L’article A.5.2.3 vise les sections tubulaires soumises localement à un traitement thermique.

A.5.2.3Un assemblage tubulaire peut être soumis à un traitement thermique par sections dans un four fermé si le recouvrement des sections chauffées est au moins égal à 1500 mm ou 5 en retenant la plus élevée de ces valeurs.Note : R est le rayon intérieur en millimètres ; t est l’épaisseur de l’enveloppe en millimètres.

Si l’on utilise cette méthode, la partie se trouvant à l’extérieur du four devrait être protégée de manière que la distance entre les sections présentant la température de crête et de demi-crête ne soit pas inférieure à 2,5 .

La disposition des éléments chauffants et de l’isolant doit être telle que le profil de température soit approximativement symétrique à l’axe de référence de la soudure et uniforme sur la circonférence. Le gradient de température longitudinal doit être tel que la température de cette portion du cylindre de chaque côté de la soudure ne soit pas inférieure à la moitié de la température utilisée lors du traitement thermique à une distance supérieure à 2,5 à partir du centre de la soudure.Note : L’utilisation d’une bande chauffée d’une largeur totale de 5 et d’une bande isolée d’une largeur totale de 10 permet généralement de s’assurer que la température de demi-crête est présente à une distance qui n’est pas inférieure à 2,5 à partir du centre de la soudure.

A.5.2.4Les contrevents ou autres accessoires soudés peuvent être soumis à un traitement thermique local de relaxation des contraintes, en chauffant à l’aide d’une bande isolée placée autour de toute la membrure. Ce chapitre s’applique dans ce cas, sauf que la largeur de la bande circonférentielle (au moins 2,5 ) doit être déterminée au-delà de l’extrémité de l’accessoire ou, le cas échéant, de l’élément de renforcement. Lorsque ces exigences ne peuvent être respectées à la lettre, des modifications peuvent être apportées sous réserve de l’approbation du maître d’ouvrage et du fabricant. Les structures qui sont soumises à un traitement thermique à l’intérieur devraient être complètement revêtues de matériau isolant. Lorsque le traitement thermique de relaxation des contraintes du matériau travaillé à froid est exigé, il doit être effectué conformément aux modes opératoires spécifiés pour le traitement thermique après soudage indiqué au chapitre A.5.

A.5.2.5En plus de satisfaire aux modes opératoires prescrits à l’article A.5, le traitement thermique après soudage doit être effectué conformément à la CSA W59 sauf que les températures de maintien et les durées différentes de celles spécifiées dans la CSA W59 peuvent être utilisées conformément aux recommandations du fabricant d’acier.

Rt

Rt

RtRt

RtRt

Rt


114 Février 2005

A.6 Exigences relatives à la résilience


A.6.1.1Le matériau de base et les produits d’apport de soudage doivent satisfaire aux chapitres 5 et 6.

A.6.1.2Lorsque des essais de résilience ne sont pas exigés par les chapitres 5 et 6, seuls les produits d’apport de soudage appartenant aux classes pour lesquelles des exigences relatives à la résilience s’appliquent doivent être utilisées, à moins que le maître d’ouvrage n’autorise autre chose.

A.6.1.3L’essai de résilience doit être effectué conformément à l’annexe C.

A.6.2 Essais additionnelsLorsque des modes opératoires préqualifiés ou qui ont déjà été qualifiés sont utilisés ou lorsque les modes opératoires sont soumis à des essais de qualification, les essais de qualification de résilience doivent être effectués à l’aide des essais supplémentaires de l’annexe C si des essais de résilience sont spécifiés au tableau 6.2.Note : La tôle d’essai soudée servant aux essais de résilience additionnels a des variables essentielles différentes. Une seule tôle d’essai additionnelle peut donc qualifier plusieurs modes opératoires de soudage. Voir les variables essentielles à l’article C.1.

A.7 Essais de dureté

A.7.1Les essais de dureté spécifiés dans le cahier des charges doivent être effectués sur des sections métallographiques provenant de l’essai de qualification additionnel relatif à la tenue au choc.

A.7.2L’essai de dureté doit être effectué conformément à l’article B.2.3.

A.8 Réparations et corrections


A.8.1.1Les articles A.8.1.2 à A.8.1.6 visent uniquement les réparations et les correctifs effectués pendant la fabrication.

A.8.1.2Si une pièce ou un élément ne satisfait pas aux normes d’exécution des travaux ou aux critères d’acceptation des examens non destructifs spécifiés, les défauts doivent être réparés par meulage, usinage ou gougeage et soudage, selon le type de défaut.


Février 2005 115

A.8.1.3Toutes les soudures de réparation doivent être conformes à cette annexe et à la CSA W59 et être effectuées conformément à un mode opératoire de soudage qualifié. Une spécification de soudure de préparation doit être établie en tenant compte des paramètres suivants, entre autres :a) la nuance et l’épaisseur de l’acier ;b) le procédé de soudage ;c) les produits d’apport de soudage ;d) les paramètres de soudage ;e) la position de soudage ;f) la température de préchauffage et entre passes ;g) le traitement thermique après soudage ;h) la méthode utilisée pour enlever les défauts ; eti) la préparation de la zone de soudure.

A.8.1.4Lorsqu’un défaut est enlevé, la section gougée doit être soumise à un examen par une méthode appropriée pour s’assurer que le défaut a été complètement enlevé.

A.8.1.5Le traitement thermique après soudage doit être effectué après le soudage de réparation des joints pour lesquels le traitement thermique après soudage a été spécifié à l’origine.

A.8.1.6Les températures de préchauffage et entre passes doivent être suffisantes pour empêcher la formation de fissures. Au besoin, des températures de préchauffage et entre passes supérieures aux valeurs minimales indiquées au tableau 5.3 de la CSA W59 peuvent être exigées.

A.8.2 Réparation du métal de base

A.8.2.1Les discontinuités peuvent être enlevées mécaniquement de façon que la zone réparée se marie au matériau environnant. Cette zone doit être d’une épaisseur supérieure à l’épaisseur minimale spécifiée pour les charges de calcul (plus toute tolérance d’épaisseur relative à la corrosion) et la zone réparée ne doit pas présenter de concentration de contraintes pouvant produire des dommages attribuables à la fatigue en service.

A.8.2.2Pour les pièces moulées en acier, la profondeur de réparation maximale doit être limitée à 75 % de l’épaisseur nominale. Les défauts des pièces moulées doivent être réparés après homogénéisation.

A.8.3 Réparation des assemblages soudés

A.8.3.1Il ne doit pas y avoir de restriction quant aux dimensions des défauts dans les soudures qui peuvent être réparés par soudage.

A.8.3.2Les articles 5.10.1 à 5.10.4 de la CSA W59 visent la réparation des soudures.


116 Février 2005

A.8.4 Correctifs visant les dimensionsOn peut rectifier les dimensions des éléments jugés non conformes, mais seulement au moyen d’une méthode approuvée par l’ingénieur. Ces éléments ainsi réparés doivent toutefois être conformes aux exigences initiales de calcul.

A.9 Inspection et mise à l’essai

A.9.1 Plan d’inspection et d’essais

A.9.1.1L’entrepreneur doit élaborer un plan d’inspection et d’essais, qui doit être incorporé dans le calendrier de production, sous forme d’itinéraire d’acheminement en atelier ou de calendrier de construction. Ces plans d’inspection et d’essais et calendriers de construction, le cas échéant, doivent tenir compte des points de contrôle de la qualité du client, de l’entrepreneur et de l’autorité compétente là où s’effectue le soudage.

A.9.1.2Le plan d’inspection et d’essais doit inclure :a) l’inspection à l’étape de réception du matériau, en portant une attention particulière à la certification,

aux dimensions et aux conditions de réception ;b) l’inspection en cours de production, en portant une attention particulière à la traçabilité,

à l’entreposage et à la manutention ;c) l’examen final, à la fin des travaux ; etd) la correction des non-conformités relevées.

A.9.1.3Le plan d’inspection et d’essais doit permettre de consigner les résultats obtenus lors de l’examen non destructif de manière que les sections échantillonnées soient traçables.

A.9.1.4L’entrepreneur qui fait appel aux services d’un organisme externe d’inspection en soudage est responsable :a) d’aviser à l’avance l’organisme d’inspection de la réception des matériaux et du début de la

fabrication ou de la mise à l’essai ;b) de s’assurer que l’organisme d’inspection a accès aux usines de l’entrepreneur et des sous-traitants ;c) de s’assurer que l’organisme d’inspection peut consulter facilement le cahier des charges, les plans

d’inspection, les calendriers de construction, les modes opératoires et les documents de certification du matériel ;

d) de fournir à l’organisme d’inspection des dessins détaillés complets précisant les dimensions, la longueur, le type et l’emplacement de toutes les soudures ; et

e) de fournir une aide raisonnable à l’organisme d’inspection pour faciliter l’inspection pendant la construction (y compris entre autres, la mise en place de plates-formes, de l’échafaudage, de l’éclairage, l’accès aux blocs d’alimentation et au matériel de bureau).

A.9.2 Inspection et essais

A.9.2.1Les soudures doivent être soumises à un examen visuel. Cette inspection peut être effectuée immédiatement après que les soudures finies ont refroidi à la température ambiante.


Février 2005 117

A.9.2.2L’examen final et non destructif des soudures doit être effectué au moins 48 heures après que le soudage a été complété ou au terme du traitement thermique après soudage, selon le cas.

A.9.2.3L’étendue de l’examen non destructif doit être conforme à ce qui est spécifié dans le cahier des charges.

A.9.2.4Les réparations ou les rectifications doivent être soumises au mêmes normes d’acceptation et d’inspection que les travaux initiaux.

A.9.3 Surveillance du soudage

A.9.3.1La surveillance du soudage doit faire partie intégrante du programme d’inspection et consister en l’observation, la détermination, l’enregistrement et la consignation des paramètres réels utilisés lors du procédé pour s’assurer de la conformité au mode opératoire.

A.9.3.2L’entrepreneur doit fournir, comme faisant partie du programme de qualité global, un programme de surveillance distinct et prévu à des fins particulières. Le programme de surveillance doit viser entre autresa) la préparation et l’ajustement des assemblages à souder ;b) les qualifications du soudeur/opérateur ;c) l’étalonnage de l’équipement ; etd) les paramètres de soudage réels (courant, tension, vitesse d’avance, métal d’apport, etc.).

A.9.3.3L’inspecteur doit vérifier et noter au dossier que le soudage est conforme aux exigences du cahier des charges.

A.9.3.4Les inspecteurs responsables de la surveillance du soudage doivent avoir l’autorisation de publier des rapports de non-conformité et d’apposer des étiquettes de contrôle de la qualité lorsque les soudures sont non conformes au code ou aux spécifications.

A.9.3.5L’inspecteur doit vérifier les températures et les durées des traitements thermiques après soudage.

A.9.4 Inspection sous-marine

A.9.4.1L’inspection sous-marine doit être exigée jusqu’au moment de l’installation.

A.9.4.2L’inspection sous-marine doit s’appliquer à la surveillance du soudage ou des réparations et de l’examen visuel destiné à déceler les dommages à la charpente.


118 Février 2005

A.9.4.3Les inspections sous-marines effectuées à distance, c.-à-d., par des sous-marins ou des appareils télécommandés, doivent être effectuées conformément à une méthode approuvée dans laquelle figurent au moins les renseignements suivants :a) la liste du matériel utilisé ;b) la qualification du mode opératoire et les techniques ;c) les méthodes et l’étendue du nettoyage des surfaces ; etd) les normes d’acceptation.

A.9.4.4Lorsque des inspections sous-marines sont effectuées par des plongeurs, ceux-ci doivent être qualifiés conformément à une norme acceptée par les pouvoirs de réglementation, à la fois pour l’examen visuel et non destructif des soudures sous-marines.

A.9.4.5Cette norme s’applique à l’inspection sous-marine, le cas échéant.

A.9.4.6Tout écart par rapport à cette norme doit être documenté dans les modes opératoires approuvés.

A.9.4.7Les emplacements soumis à l’inspection doivent être marqués de manière que la section soit traçable à partir du registre permanent.

A.9.5 Aide à l’inspection sous-marineLes moyens d’aide à l’inspection suivants devraient être incorporés à la charpente :a) des espaces ou des plates-formes réservés ou facilement accessibles destinés au matériel de plongée

et à l’usine ;b) des repères pour aider à repérer et contrôler les cloches de plongée, le cas échéant ;c) des repères pour faciliter le repérage des emplacements particuliers sur la charpente (ces repères

devraient consister en des marqueurs tactiles (et non de la peinture) destinés aux plongeurs ou des marqueurs magnétiques codés destinés à être utilisés avec les submersibles) ; et

d) des poignées pour les plongeurs et des dispositifs de fixation pour les submersibles installés sur la charpente où l’inspection sera effectuée.

A.9.6 Inspection des assemblages des anodes sacrificiellesLes assemblages soudés des anodes sacrificielles doivent être inspectées conformément à l’article 12.5.4 de la CSA W59.

A.9.7 Modes opératoires et méthodes d’examen non destructif

A.9.7.1 Examen visuel

A.9.7.1.1Un examen visuel doit être exigé lorsque cette norme ou le cahier des charges prescrit l’évaluation des points tels que les méthodes de fabrication, la forme, la condition de la surface, l’essai de pression hydraulique, l’essai d’étanchéité et l’ajustement.

A.9.7.1.2L’examen visuel peut être effectué à l’œil nu ou indirectement (à l’aide de miroirs, d’endoscopes ou de fibroscopes).


Février 2005 119

A.9.7.1.3Ces systèmes d’examen visuel indirect doivent permettre d’obtenir une définition équivalente à celle de l’examen à l’œil nu.

A.9.7.2 Examen radiographiqueLorsque l’examen radiographique des ensembles soudés est prescrit par cette norme et le cahier des charges, les méthodes spécifiées à l’article 8.1 de la CSA W59 et dans la ASTM E 94 s’appliquent à ces ensembles soudés.

A.9.7.3 Examen par ultrasonsNote : L’examen par ultrasons décrit dans cet article constitue une méthode de vérification de pointe des structures tubulaires et, en particulier les assemblages en T, Y et K. La détermination de l’amplitude (H) correspondant à des réflecteurs allongés, laquelle est inférieure à l’amplitude du faisceau d’ondes ultrasonores, (voir la figure A.9), est beaucoup moins exacte que l’estimation de la longueur du défaut représentée par des réflecteurs qui s’étendent au delà des limites du faisceau. La détermination de l’amplitude exige donc de porter une attention accrue aux méthodes de qualification et d’approbation du mode opératoire et à la formation et à la certification des techniciens (opérateurs).

A.9.7.3.1 GénéralitésSous réserve de l’article A.9.7.3.2, l’examen par ultrasons des assemblages soudés prescrit par cette norme et le cahier des charges doit être effectué selon la CSA W59.

A.9.7.3.2 Assemblages en T, Y et K des constructions tubulairesPour les assemblages en T, Y et K des constructions tubulaires, les méthodes d’examen par ultrasons doivent être basées sur la CSA W59 et en plus, elles doivent être conformes aux articles A.9.7.3.3 à A.9.7.3.10.

A.9.7.3.3 Méthode

A.9.7.3.3.1Tout examen par ultrasons doit être effectué conformément à une méthode écrite qui a été élaborée ou approuvée par une personne qualifiée de niveau 3 CAN/CGSB-48.9712 et compétente en examen par ultrasons pour le type de charpente visé. La méthode doit être basée sur cet article et les articles pertinents de la CSA W59.


120 Février 2005

Figure A.9Techniques d’exploration

(voir l’article A.9.7.3)

1

2

3

Élément principal ou traversant

Élément de raccordement

1

3

2

a) Sens du faisceau. Le rayon acoustique doit demeurer perpendiculaire à la soudure.

b) Trajectoires en V. On utilise des côtés simples ou multiples et divers angles pour vérifier toute la soudure, y compris la région de la racine.


Février 2005 121

A.9.7.3.3.2Avant de les utiliser pour les soudures de production, la méthode et les critères d’acceptation doivent être approuvés par l’ingénieur. Le personnel qui applique la méthode doit être qualifié conformément à l’article A.9.7.3.4. La méthode écrite doit inclure au moins les renseignements suivants en ce qui a trait à la méthode et à la technique de l’examen par ultrasons :a) le type de configuration de la soudure examinée, c.-à-d., la gamme de diamètres pertinents,

d’épaisseurs et d’angle dièdre locaux ;Note : Les techniques classiques s’appliquent généralement à des diamètres égaux ou supérieurs à 325 mm, à des épaisseurs égales ou supérieures à 13 mm et à des angles dièdres locaux égaux ou supérieurs à 30°. Des techniques spéciales peuvent être utilisées pour des dimensions inférieures si elles sont qualifiées conformément à cet article, en utilisant l’assemblage qui a les plus petites dimensions.

b) les critères d’acceptation de chaque type et dimensions de soudure ;c) les types d’appareils utilisés pour l’examen par ultrasons (marques et modèles) ;d) la fréquence du transducteur (palpeur), la taille et la forme de la zone active, l’angle d’incidence du

faisceau et l’inclinaison de la face en coin des palpeurs obliques ; Note : Les méthodes faisant appel à des palpeurs à fréquences égales ou inférieures à 6 MHz, de taille réduite (égale à 6,5 mm) et de formes différentes, peuvent être utilisés s’ils sont qualifiés conformément à cet article.

e) la préparation de la surface et le couplant, le cas échéant ;f) le type de bloc d’étalonnage et du réflecteur de référence ;g) les renseignements suivants quant à l’étalonnage et au ré-étalonnage :

(i) la méthode d’étalonnage ;(ii) l’exactitude exigée ; et(iii) l’intervalle de ré-étalonnage pour la distance (balayage), la linéarité verticale, l’angle de balayage

du faisceau, la sensibilité et la résolution ;h) la méthode de détermination de la continuité acoustique du métal de base (voir l’article A.9.7.3.6) et

de la géométrie en fonction de l’angle dièdre local et de l’épaisseur ;i) le mode d’exploration et la sensibilité (voir l’article A.9.7.3.7) ;j) la correction de transfert de la courbure de la surface et de la rugosité (lorsque la méthode des

amplitudes est utilisée) (voir l’article A.9.7.3.5) ;k) les méthodes de détermination de l’angle d’incidence efficace du faisceau (dans un matériau courbe),

d’indexation de la région de la racine et des emplacements présentant des discontinuités ;l) la méthode de détermination de la discontinuité de la longueur et de la hauteur ; etm) la méthode de vérification du défaut pendant l’extraction et la réparation.

A.9.7.3.4 PersonnelEn plus de satisfaire aux exigences relatives au personnel de la CSA W59 visant l’examen des assemblages en T, Y et K, l’opérateur doit démontrer son aptitude à utiliser les techniques spéciales exigées pour un tel examen conformément à la CSA W178.1 et la CAN/CSA-W178.2.

A.9.7.3.5 Étalonnage

A.9.7.3.5.1Les méthodes d’étalonnage et de qualification des appareils utilisés pour l’examen par ultrasons doivent satisfaire à la méthode approuvée et à la CSA W59, sous réserve des articles A.9.7.3.5.2 et A.9.7.3.5.3.

A.9.7.3.5.2L’étalonnage de l’étendue (distance) doit au moins inclure la distance totale du trajet du signal ultrasonore qui sera utilisé lors de l’examen spécifique. L’étalonnage doit être effectué de manière à représenter soit le trajet du signal ultrasonore, la distance de surface ou la profondeur équivalente sous la surface de contact, reproduite selon l’échelle horizontale de l’appareil, conformément à la méthode approuvée.


122 Février 2005

A.9.7.3.5.3La sensibilité normalisée utilisée lors de l’examen de soudures de production à l’aide de techniques d’amplitude doit être la sensibilité de base plus la correction d’amplitude éloignée plus la correction de transfert. Cet étalonnage doit être effectué au moins une fois pour chaque soudure mise à l’essai, mais pour la reprise des essais d’une soudure de mêmes dimensions et configuration, la fréquence d’étalonnage prescrite dans la CSA W59 peut être utilisée.

En ce qui a trait à la sensibilité de base, la hauteur de référence de l’écran obtenue en utilisant un signal d’amplitude maximal à partir du trou de 1,5 mm de diamètre du bloc IIS (ou tout autre bloc permettant d’obtenir la même valeur de base de sensibilité) doit être conforme à l’article 8.2.7 (ou 8.2.10, le cas échéant) de la CSA W59.

En ce qui a trait à la correction distance-amplitude, le niveau de sensibilité doit être réglé de manière à compenser l’atténuation de la gamme de signaux ultrasonores utilisés, à l’aide de courbes de correction distance-amplitude, par des moyens électroniques, ou de la manière décrite à l’article 8.2.8.5 d) de la CSA W59. Lorsque des palpeurs haute fréquence sont utilisés, l’atténuation maximale doit être prise en compte.

La correction de transfert peut être utilisée pour faciliter l’examen par ultrasons sous des couches adhérentes de peinture d’une épaisseur d’au plus 0,25 mm.

A.9.7.3.6 Examen du métal de baseLa section entière soumise à l’exploration par ultrasons doit être examinée par la technique de l’onde longitudinale de manière à déceler les réflecteurs plans qui pourraient interférer avec la propagation dirigée et prévue des ondes ultrasonores. Toutes les sections comportant des réflecteurs plans doivent être marquées avant d’effectuer l’examen de la soudure et on doit tenir compte de l’effet des réflecteurs plans repérés lors de la sélection des angles du palpeur et des techniques d’exploration pour l’examen des soudures de cette section. Les discontinuités du métal de base de valeurs supérieures aux limites prescrites aux articles 5.3.3.4 et 5.3.3.5 de la CSA W59 doivent être portées à l’attention de l’ingénieur ou de l’inspecteur.

A.9.7.3.7 Exploration des souduresL’exploration des soudures des assemblages en T, Y et K doit être effectuée à partir de la surface de raccordement (voir la figure A.6). Tous les examens doivent être effectués sur les côtés 1 et 2, si possible. Pour l’exploration initiale, la valeur de la sensibilité doit être augmentée de 12 dB au-dessus de la valeur spécifiée à l’article A.9.7.3.5 pour le signal ultrasonore maximal. Une évaluation du réflecteur doit être effectuée en fonction de la sensibilité normalisée.

A.9.7.3.8 Angle optimalLes réflecteurs dans les régions de la racine des soudures sur préparation des assemblages bout à bout et le long de la face à souder de toutes les soudures doivent être évalués en utilisant un angle de 70, 60 ou 45°, soit l’angle le plus près de la perpendiculaire à la face à souder prévue.

A.9.7.3.9 Évaluation des discontinuitésLes discontinuités doivent être évaluées en combinant la technique utilisée pour déterminer les limites par faisceau à celle des amplitudes. Les dimensions doivent être données selon la longueur et la hauteur (profondeur) ou l’amplitude, selon le cas. L’amplitude doit être fonction de l’étalonnage décrit à l’article A.9.7.3.5. De plus, les discontinuités doivent être classées comme des discontinuités linéaires ou de planéité et non sphériques, en notant les changements d’amplitude observés lorsque le palpeur décrit un arc dont le centre est situé sur le réflecteur. L’emplacement des discontinuités dans la section transversale de la soudure, de même que selon un point de référence pris le long de l’axe de la soudure, doit être établi.


Février 2005 123

A.9.7.3.10 Rapports

A.9.7.3.10.1Au moment de l’examen, l’opérateur doit remplir un formulaire identifiant clairement le travail effectué et la zone qui a fait l’objet de l’examen. Un rapport détaillé et un schéma illustrant l’emplacement le long de l’axe de la soudure et dans la section transversale de la soudure, la taille (ou l’amplitude nominale), l’étendue, l’orientation et la classification de chaque discontinuité doivent être fournis pour chaque soudure où la présence de réflecteurs importants a été décelée.

A.9.7.3.10.2Les discontinuités présentant des dimensions proches des dimensions de rejet doivent figurer au rapport si l’évaluation semble erronée.

A.9.7.3.10.3Les zones où un examen complet n’a pu être effectué doivent aussi figurer au rapport, ainsi que la raison pour laquelle l’examen complet n’a pas pu être effectué.

A.9.7.3.10.4Sauf indication contraire dans le cahier des charges, la position de référence, l’emplacement et l’étendue des discontinuités à rejeter doivent aussi être marqués sur la pièce à souder.

A.9.7.4 Examen par magnétoscopieLa méthode et la technique utilisées pour l’examen par magnétoscopie prescrit par cette norme et le cahier des charges doivent être conformes à la ASTM E 709.

A.9.7.5 Examen par ressuageLa méthode et la technique utilisées pour l’examen par ressuage prescrit par cette norme et le cahier des charges doivent être conformes à la ASTM E 165.

A.10 Résistance des soudures

A.10.1 Construction non tubulairePour les constructions non tubulaires :a) la résistance des soudures soumises à des charges statiques et dynamiques doit être conforme

à la CSA W59 ; etb) la conception des soudures et des assemblages en ce qui a trait aux charges de fatigue doit être

conforme à la CAN/CSA-S16.

A.10.2 Construction tubulairePour les constructions tubulaires :a) la résistance des soudures soumises à des charges statiques et dynamiques doit être conforme au

tableau A.4 ; etb) la conception des soudures et des assemblages en ce qui a trait aux charges statiques et aux charges

de fatigue doit être conforme aux chapitres 11 et 14.

S473-04©


12

4Février 2005

Tableau A.4Résistances pondérées des soudures des joints tubulaires

(voir l’article A.10.2)

Type de soudure Application Type de charge

Exigences relatives à la correspondance de l’électrode Résistances pondérées

Soudures sur préparation à pénétration complète

Soudures longitudinales Traction ou compression parallèle à l’axe de la soudure*

Identique ou inférieure à celle du métal de base

Identique à celle du métal de base

Assemblages bout à boutCompression perpendiculaire à la section efficace*


Identique à celle du métal de base ou selon les limites imposées par la configuration de l’assemblage

Traction ou cisaillement dans section efficace


Assemblages en T, Y ou K des charpentes conçues pour résister à des charges critiques†

Traction, compression ou cisaillement dans la soudure adjacente au métal de base (soudure tubulaire exécutée de l’extérieur seulement)


Identique à celle du métal de base ou selon les limites imposées par la configuration de l’assemblage

Traction, compression ou cisaillement dans la section efficace des soudures sur préparation exécutée sur les deux côtés ou avec support


(à suivre)

Février 200512

5


alisationC

harpentes en acier

Tableau A.4 (suite)



Soudures sur préparation à pénétration partielle

Soudures longitudinales Traction ou compression parallèle à l’axe de la soudure


Identique à celle du métal de base*

Assemblages bout à bout Compression perpendiculaire à la gorge efficace‡ et joint non conçu pour résister à une charge


La plus faible des valeurs suivantes :a) métal de base :

(i) Cr = φFyAm ; ou(ii) Cr = 0,85φFuAm ; ou

b) métal fondu :Cr = 1,12φwXuAw

Compression perpendiculaire à la gorge efficace‡ et joint conçu pour résister à une charge



Traction ou cisaillement dans la gorge efficace


La plus faible des valeurs suivantes : a) métal de base :

(i) cisaillement Vr = 0,67φFy Am ; ou

(ii) traction, la plus faible des valeurs suivantes :(1) Tr = φFyAn ; ou(2) Tr = 0,85φFu An ; ou

b) métal fondu :Vr = 0,67φwXu Aw

Assemblages en T, Y ou K Transfert de charge à travers la soudure sous forme de contrainte sur la gorge efficace


La plus faible des valeurs suivantes :a) métal de base :

(i) cisaillementVr = 0,67φwFy Am ; ou

(ii) traction, la plus faible des valeurs suivantes :(1) Tr = φFyAn ; ou(2) Tr = 0,85φFu An ;

b) métal de base :Vr = 0,67φwXu Aw ; ou

c) selon les limites imposées par la géométrie de l’assemblage

(à suivre)

S473-04©


12

6Février 2005

Tableau A.4 (fin)



Soudures d’angle Soudures longitudinales Traction ou compression parallèle à l’axe de la soudure


Identique à celle du métal de base*

Assemblages en T, Y ou K des charpentes ; joints à recouvrement

Traction ou compression parallèle à l’axe de la soudure


La plus faible des valeurs suivantes(a) métal de base :

Vr = 0,67φFy Am ; ou(b) métal fondu :

Vr = 0,67φwXuAw

*Les soudures sur préparation et les soudures d’angle parallèles à l’axe longitudinal des éléments tendus ou comprimés, sauf dans les sections d’assemblage, ne sont pas considérés comme transférant des charges et en conséquence peuvent résister à la même charge que le métal de base, peu importe la classe de l’électrode (métal d’apport). Lorsqu’il peut y avoir perforation par cisaillement, les joints de l’élément principal dans la section d’assemblage doivent être des soudures sur préparation à pénétration complète exécutées avec un métal d’apport de classe correspondante à celle de l’électrode.†En raison des différences de flexibilité relative de l’élément principal soumis à une charge perpendiculaire à sa surface et de l’élément de raccordement supportant des contraintes d’effet de voile parallèles à sa surface, le transfert de charge dans la soudure est très inégal, et la limite d’élasticité locale peut être atteinte avant que l’assemblage n’atteigne la valeur de la charge de calcul. Pour empêcher la ruine progressive de la soudure et assurer le comportement ductile du joint, les soudures minimales exécutées dans les assemblages simples en T, Y ou K doivent être capables de produire, selon leur résistance à la rupture, la valeur la moins élevée des résistances à la rupture suivantes : la résistance de l’élément de contreventement ou la résistance locale de l’élément principal.‡Le cisaillement à la torsion ou de la poutre d’une valeur égale ou inférieure à 0,67φwXuAw doit être permis, sauf que le cisaillement du métal de base adjacent ne doit pas être supérieur à 0,67φ.


Février 2005 127

A.11 Normes d’acceptation


A.11.1.1En ce qui a trait aux charpentes non tubulaires soumises à des charges statiques ou dynamiques, les normes d’acceptation quant à la qualité des soudures doivent être celles définies dans la CSA W59, relatives aux structures.

A.11.1.2En ce qui a trait aux charpentes tubulaires les normes d’acceptation quant à la qualité des soudures doivent être celles définies à l’article A.11.2.

A.11.2 Qualité des soudures des charpentes tubulaires

A.11.2.1 Examen visuelL’examen visuel des soudures doit être conforme à l’article 11.5.4 de la CSA W59.

A.11.2.2 Examen non destructifLes soudures soumises à un examen non destructif doivent d’abord avoir été jugées acceptables par un examen visuel, conformément à l’article A.11.2.1.

A.11.2.3 Examen radiographique

A.11.2.3.1Les soudures soumises à l’examen radiographique en plus de l’examen visuel ne doivent présenter aucune fissure. Les autres discontinuités doivent être évaluées en tant que discontinuités allongées ou arrondies.Note : Une discontinuité est dite allongée lorsque sa longueur est supérieure à trois fois sa largeur. Une discontinuité est dite arrondie lorsque sa longueur est égale ou inférieure à trois fois sa largeur. Une discontinuité arrondie peut être de forme ronde ou irrégulière et présenter des extrémités allongées.

A.11.2.3.2Les discontinuités qui satisfont à un ou plusieurs des critères suivants lorsqu’elles font l’objet d’un examen radiographique sont inacceptables :a) Des discontinuités allongées supérieures à la taille maximale indiquée à la figure A.10.b) Des discontinuités plus rapprochées que le dégagement minimal permis indiqué à la figure A.10.c) Des discontinuités arrondies dont la longueur est supérieure à 6 mm ou 0,33E (c.-à-d., 0,33 fois la

gorge efficace ou la dimension de la soudure). Toutefois, lorsque l’épaisseur est supérieure à 50 mm, la taille du réflecteur arrondi maximal peut être de 10 mm. Le dégagement minimal entre ce type de discontinuité d’une taille égale ou supérieure à 2,5 mm et une discontinuité arrondie ou allongée acceptable ou le bord ou l’extrémité d’une soudure qui croise la discontinuité doit être égal à trois fois la plus grande dimension de la plus grande discontinuité examinée.

d) Dans le cas des discontinuités isolées, c.-à-d. des nids de réflecteurs arrondis, la longueur de la plus grande dimension de chaque discontinuité doit être établie et la somme de ces longueurs ne doit pas être supérieure à la taille maximale permise pour une discontinuité simple à la figure A.10. Le dégagement minimal entre deux nids ou entre un nid et une discontinuité arrondie ou allongée ou un bord ou l’extrémité d’une soudure qui croise une discontinuité doit être égal à trois fois la grande dimension de la plus grande discontinuité examinée.

e) Pour toute mesure linéaire de soudure égale à 25 mm, la somme des discontinuités individuelles dont la grande dimension est inférieure à 2,5 mm ne doit pas être supérieure à la plus petite des valeurs suivantes, soit 0,67E ou 10 mm. Cette exigence doit être indépendante des alinéas a), b) et c).


128 Février 2005

f) La somme des plus grandes dimensions des discontinuités alignées ne doit pas être supérieure à E pour toute longueur égale à 6E. Lorsque la longueur de la soudure examinée est inférieure à 6E, la somme admise des plus grandes dimensions doit être proportionnellement moindre.

Note : Voir les figures A.11 et A.12.

A.11.2.4 Examen par ultrasons

A.11.2.4.1 Critères d’acceptation de l’examen par ultrasons : généralitésLes critères d’acceptation de l’examen par ultrasons doivent être prescrits dans le cahier des charges. Les critères de la classe R et (ou) la classe X (voir l’article A.11.2.4.2) peuvent être incorporés à titre de référence. Les critères d’acceptation basés sur l’amplitude, spécifiés dans la CSA W59, peuvent être utilisés pour les soudures sur préparation des assemblages bout à bout des tubes ayant un diamètre égal ou supérieur à 600 mm si ces soudures sur préparation satisfont aux exigences pertinentes de l’article 8.2 de la CSA W59. Toutefois, ces critères d’acceptation basés sur l’amplitude ne s’appliquent pas aux assemblages tubulaires en T, Y et K.

Figure A.10Exigences relatives à la qualité des soudures en ce qui a trait aux discontinuités allongées dans des assemblages tubulaires

déterminées par radiographie(voir l’article A.11.2.3.2 et la figure A.12)

28 ou plus

2,4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5550

4

25

20

15

10

5

6

8

10

12

16

18

C — Distance minimale mesurée le long de l’axe longitudinal de la soudure entre les bords des soufflures ou des discontinuités dans la fusion (retenir la plus importante des discontinuités adjacentes),

ou jusqu’au bord ou à l’extrémité d’une soudure qui croise une discontinuité, mm (C = 3B = 2E)

Dim

ensi

on d

e la

sou

dure

ou

de la

gor

ge e

ffica

ce, E

, mm

1. Pour déterminer la dimension maximale d’une discontinuité permise dans un joint ou une gorge de soudure, réunir E et B par une horizontale.2. Pour déterminer la distance minimale admise entre les bords des discontinuités de dimension égale ou supérieure à 2,4 mm, réunir B et C par une verticale.

B — Dimension maximale des discontinuités, mm (B = 2/3 E)

19 max.

14


Février 2005 129

Figure A.11Radiographies : nombre maximal de discontinuités

(voir l’article A.11.2.3.2)

222 1

Total de 4Total de 44 2

Total de 6Total de 66 3 chacun



Dispersées au hasard*(article

A.11.2.3.2 e))

Nid(article

A.11.2.3.2 d))

Allongée(article

A.11.2.3.2 a))

Arrondie(article

A.11.2.3.2 c))

t (mm)

3

19

13

9

6

Sectiontransversale

d’une souduretype *Peut aussi être combinée avec l’alinéa a) et c) de l’article A.11.2.3.2 même s’il n’y a pas

d’illustration).


130 Février 2005

Légende : C la distance minimale admise entre les bords des discontinuités égales ou supérieures à 2,4 mm (retenir

la plus importante des discontinuités adjacentes)x1 la plus importante discontinuité allongée admise pour une épaisseur d’assemblage égale à 30 mmx2 discontinuités multiples dans une longueur permise conformément à la figure A.10 peuvent être

traitées comme une seule discontinuitéx3 ou x4 une discontinuité arrondie inférieure à 2,4 mm (voir la figure A.10)x5 un nid de discontinuités arrondies ayant une dimension maximale de 19 mm pour toute soufflure

composant le nid calculé selon l’article A.11.2.3.2 d) (doit satisfaire aux mêmes exigences relatives à la distance qu’une discontinuité de 19 mm de long illustrée à la figure A.10)

Figure A.12Discontinuités types dispersées au hasard acceptables au

moment de la radiographie des joints tubulaires de dimension E égale ou supérieure à 30 mm

(voir l’article A.11.2.3.2)

57 mm57 mm 19 mm19 mm57 mm

x4 x5x3 x1x2x3Extr

émité

du

join

t

C


Février 2005 131

Figure A.13Réflecteurs de classe R

(voir l’article A.11.2.4.2.2)(à suivre)

*Les réflecteurs adjacents séparés par une distance inférieure à leur moyennedoivent être considérés comme des réflecteurs continus.†Le niveau d’acceptation est celui établi à l’article A.11.2.4.2.1.

10

20

30

40

50

60

70

80 20 40 60 80

Épaisseur de la soudure, mm

Long

ueur

du

plu

s im

por

tant

réf

lect

eur

acce

pta

ble,

mm

Petits réflecteurs* (supérieurs au niveau d’acceptation† et égaux ou inférieurs au niveau de sensibilité normalisée)

Réflecteurs linéaires ou de planéité de valeur supérieure à la sensibilité normalisée (sauf la racine d’assemblages soudés simples en T, Y et K)

a)


132 Février 2005

Figure A.13 (fin)

*Le niveau d’acceptation est celui établi à l’article A.11.2.4.2.1.†On ne doit pas tenir compte des discontinuités de la région de la racine en dehors de la soudure théorique.

Tous les réflecteurs de valeur supérieure au niveau d’acceptation*, y compris les réflecteurs d’assemblages soudés simples en T, Y et K

Lon

gue

ur t

otal

e d

es r

éfle

cteu

rs s

elon

la lo

ng

ueur

de

la s

oud

ure

exam

inée

, m

m

Épaisseur de la soudure, mm

10

70

80

60

50

40

30

20

10 5040302060< 60 > 240240180120

Réflecteurs alignés ou de planéité de valeur supérieure à la sensibilité normalisée (sauf la racine d’assemblages soudés simples en T, Y et K)

b)


Février 2005 133

Figure A.14Réflecteurs de classe X

(voir l’article A.11.2.4.2.3)

Acceptés

Rejetés

Défauts individuels

Totalité des défauts

12 1501005025

Acceptés

Rejetés

Défauts individuels

Totalité des défauts

6 12 1501005025

Longueur, mm

Longueur, mm

Toutevaleur*

1,5

3

6 ou t/4

Hau

teur

, mm

3

1,5

6 ou t/4

Membrure

Contrevent

Direction de la contrainte appliquée

Longueur (L)

Épaisseur (t)

Hauteur (H)

La hauteur et la longueur sont basées sur un rectangle entourant complètement la discontinuité indiquée.

Réflecteurs intérieurs et autres soudures

Les discontinuités de valeur inférieure à H ou t/6 de la surface extérieure doivent être dimensionnées comme si elles se prolongeaient jusqu’à la surface de la soudure.

Défauts à la racine des assemblages en T, Y et K

Pour les soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires simples en T, Y et K sans support.

On ne doit pas tenir compte des discontinuités de la soudure à l’envers à la racine, détails C et D, figures A.2 à A.4.

Les discontinuités alignées séparées par une distance inférieure à (L1 + L2)/2 et les discontinuités parallèles séparées par une distance inférieure à (H1 + H2)/2 doivent être évaluées comme si elles étaient continues.

La totalité des défauts doit être évaluée selon la moindre des valeurs de longueur de soudure suivantes, soit : 150 mm ou D/2 (D = diamètre du tube).

t = épaisseur de la gorge

*On ne doit pas tenir compte des réflecteurs de valeur inférieure à la sensibilité normalisée.

Hau

teur

, mm


134 Février 2005

A.11.2.4.2 Critères d’acceptation de l’examen par ultrasons : classes R et X

A.11.2.4.2.1 GénéralitésLes réflecteurs ayant une amplitude égale ou inférieure à la moitié (6 dB) du niveau de sensibilité normalisée ne doivent pas être prix en compte. Cette mesure doit être effectuée après toute évaluation menée en conformité avec l’article A.9.7.3.8. Les réflecteurs ayant une amplitude supérieure à ce niveau doivent être évalués conformément aux articles A.11.2.4.2.2 et A.11.2.4.2.3.

A.11.2.4.2.2 Classe RUne évaluation de classe R doit être effectuée lorsque l’examen par ultrasons est effectué au lieu de l’examen radiographique. Les réflecteurs ayant une amplitude supérieure au niveau limite indiqué à l’article A.11.2.4.2.1 doivent être évalués de la manière suivante :a) Les réflecteurs sphériques ponctuels isolés présentant un espacement minimal de 25 mm jusqu’au

niveau de sensibilité normalisée doivent être acceptés. Les réflecteurs plus importants doivent être évalués comme s’ils étaient des réflecteurs alignés ou de planéité.

b) Les réflecteurs sphériques alignés doivent être évalués comme des réflecteurs linéaires.c) Les nids de réflecteurs sphériques ayant une densité supérieure à 1 par 625 mm2 doivent être rejetés

(les sections projetées perpendiculairement à la direction de la charge appliquée, en moyenne sur une longueur de soudure égale à 150 mm).

d) Les réflecteurs linéaires ou de planéité dont la longueur (étendue) est supérieure aux limites spécifiées à la figure A.13 a) et b) doivent être rejetés.

e) Les réflecteurs à la racine ne doivent pas être supérieurs aux limites de la classe X.

A.11.2.4.2.3 Classe XOn doit utiliser une évaluation de classe X avec critères basés sur l’expérience et l’aptitude à l’emploi, visant les assemblages en T, Y et K des charpentes redondantes avec assemblages soudés résilients. Les réflecteurs sphériques doivent être conformes à la classe R. Toutefois, les réflecteurs linéaires ou de planéité doivent être évalués selon les techniques de détermination des limites par faisceau et les réflecteurs dont les dimensions sont supérieures aux limites spécifiées à la figure A.14 doivent être rejetés. La région de la racine doit être définie comme se trouvant à la plus grande des valeurs suivantes : 6 mm ou E/4 de la racine de la soudure théorique, conformément aux figures A.1 à A.4.

A.11.2.5 Examen par magnétoscopie ou par ressuageLes soudures soumises à des examens par magnétoscopie et par ressuage, en plus de l’examen visuel, doivent être évaluées en se basant sur les exigences relatives à l’examen visuel. La mise à l’essai doit être effectuée conformément à l’article A.9.7.4 en ce qui a trait à l’examen par magnétoscopie et à l’article A.9.7.5 en ce qui a trait à l’examen ressuage.


Février 2005 135

Annexe B (normative)Exigences supplémentaires visant la qualification des soudeurs, des opérations de soudage et des modes opératoires de soudage

Notes :1) Cette annexe constitue une partie obligatoire de la norme.2) Cette annexe et les annexes C et D de cette norme remplacent le document CSA W47.1S1-M1989,

Supplément no 1-M1989, à la norme CSA W47.1-1983, Certification des compagnies de soudage par fusion des structures en acier.

B.1 Domaine d’application

B.1.1 Domaine d’applicationCette annexe énonce des exigences qui complètent les exigences relatives à la qualification des modes opératoires applicables à la fabrication des structures extracôtières en acier de la CSA W47.1.

B.1.2Cette annexe doit être utilisée avec le chapitre 17 et les annexes A et C de cette norme de même qu’avec la CSA W47.1, la CSA W178.1 et la CAN/CSA-W178.2.

B.2 Qualification des modes opératoires de soudage d’un fabricant

B.2.1 Généralités

B.2.1.1La qualification des modes opératoires de soudage doit être conforme à la CSA W47.1 et aux exigences pertinentes de cette annexe.

B.2.1.2Lorsqu’un traitement thermique après soudage est exigé (voir le chapitre A.5), les essais de qualification des modes opératoires de soudage doivent être effectués après le traitement thermique.

B.2.1.3Lorsque des essais de résilience sont exigés, ils doivent être qualifiés par un essai de qualification de résilience additionnel prescrit à l’annexe C. Lorsque des essais de résilience sont exigés pour les soudures d’angle, les éprouvettes doivent être prélevées des assemblages de qualification des soudures sur préparation de l’annexe C.

B.2.1.4Lorsque des essais de résilience font partie de la qualification, ils doivent être effectués à l’aide des méthodes décrites à l’annexe C et doivent satisfaire aux exigences minimales du chapitre 6.


136 Février 2005

B.2.1.5Lorsque des essais de résilience de la zone thermiquement affectée (ZTA), ils doivent être effectués à l’aide des méthodes décrites à l’annexe C. Le fabricant ou le fournisseur de l’acier peut effectuer ces essais à condition que chaque plaque soit adéquatement marquée pour en permettre la traçabilité aux résultats d’essais documentés.

B.2.2 Exigences relatives à la qualification des modes opératoires de soudage des joints tubulaires

B.2.2.1 Soudage à l’arc sous gaz avec fil plein (transfert par court-circuits)Les assemblages en T, Y et K réalisés dans des constructions tubulaires par soudage à l’arc sous gaz avec fil plein (transfert par court-circuits) (GMAW-S) doivent être qualifiés conformément à la CSA W47.1 avant le soudage des configurations de joint standard décrites à l’annexe A. Chaque soudure mise à l’essai doit incorporer une préparation en demi-V à 37,5°, une racine décalée et un anneau limiteur d’accès conformément à la figure B.1.

Figure B.1Soudure d’essai 6GR pour les assemblages en T, Y et K

de tuyaux ou de tubes carrés ou rectangulaires(voir les articles B.2.2.1, B.3.1.3 à B.3.1.5 et B.3.2)

B.2.2.2 Procédés et modes opératoires non préqualifiés

B.2.2.2.1Pour les procédés non préqualifiés et les modes opératoires dont les valeurs des variables essentielles ne sont pas dans la gamme des valeurs de préqualification, la qualification des soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires doit exiger, en plus de respecter les exigences de qualification des assemblages bout à bout de la CSA W47.1, que les soudures échantillons ou les soudures d’essai tubulaires soient préparées et mises à l’essai de façon à présenter au moins une section d’essai pour examen macrographique pour chacune des conditions suivantes :

150 mm

3 mm

12 mm max.12 mm min.

1,5 mm

4,5 mm min.

12 mm min.

12 mm max.

37,5˚

Anneau limiteur d’accès


Février 2005 137

a) La préparation présentant la plus grande profondeur de chanfrein et le plus petit angle d’ouverture ou une combinaison de préparations. L’essai doit être exécuté en position de soudage verticale.

b) L’écartement à la racine le plus étroit avec un angle d’ouverture de 37,5°. On doit effectuer un essai en position à plat et un essai en position au plafond.

c) L’écartement à la racine le plus grand avec un angle de 37,5°. On doit effectuer un essai en position à plat et un essai en position au plafond.

B.2.2.2.2Les sections d’essai pour examen macrographique exigées à l’article B.2.2.2.1 doivent être soumises à un examen pour déceler les discontinuités et :a) ne présenter aucune fissure ;b) montrer une fusion complète entre des couches adjacentes de métal fondu et entre le métal fondu et

le métal de base ;c) présenter des détails de soudure conformes aux détails souhaités et conformes à la CSA W59 ; etd) ne présenter aucun caniveau dont les dimensions sont supérieures aux valeurs indiquées à

l’article A.11.2.1.

B.2.2.3 Assemblages en T, Y et K dont les angles d’ouverture sont inférieurs à 30°Pour les assemblages en T, Y et K dont les angles d’ouverture sont inférieurs à 30°, la soudure échantillon décrite à l’article B.2.2.2.1 doit être requise même lorsque le joint est préqualifié selon une autre méthode. Trois sections d’essai doivent être préparées. Les éprouvettes pour examen macrographique doivent être conformes à l’article B.2.2.2.2 et doivent présenter la soudure théorique exigée, la tolérance requise pour les soudures à l’envers n’étant pas prise en compte, conformément aux détails C et D des figures A.2 à A.4.Note : Voir les détails de la soudure d’essai à la figure B.2.

Note : Les bridages ne sont pas illustrés.

Figure B.2Essai du talon de la soudure à angle aigu

(voir l’article B.2.2.3)

B.2.3 Essais de duretéLorsqu’ils sont prescrits, les essais de dureté (voir l’article A.7) doivent être effectués selon la méthode Vickers HV5 ou HV10. La figure B.3 montre la position des entailles. La première entaille dans la ZTA doit se trouver le plus près possible de la ligne de fusion.

200 mm

50 mm

150 mm Soudure théorique saine

Section de la soudure à l’envers

Chuter 25 mm à chaque extrémité

16 mm min.

25 mm min.

15˚ ou angle minimal à qualifier


138 Février 2005

B.2.4 Soudage sous-marinLorsqu’une réparation ou un soudage sous-marin doit être exécuté, les exigences de qualification du mode opératoire doivent être établies par le maître d’ouvrage.Note : Les exigences de qualification du mode opératoire énoncées dans des normes reconnues comme la AWS D3.6 peuvent être utilisées, sous réserve de l’approbation du maître d’ouvrage.

B.3 Qualification des soudeurs et des opérateurs de machine à souder

B.3.1 Exigences relatives aux soudeurs de constructions tubulaires

B.3.1.1Les exigences visant les soudeurs de constructions tubulaires doivent être conformes au tableau B.1.

Figure B.3Essai de dureté(voir l’article B.2.3)

B.3.1.2Un essai de qualification des soudeurs de catégorie T réussi en utilisant des assemblages de qualification 2G et 5G conformément à la CSA W47.1, doit qualifier le soudage sur préparation et le soudage d’angle dans toutes les positions d’assemblage sauf les assemblages tubulaires en T, Y et K.

0,5 mm

2 mmmax.

Détail A

2 mm max.

2 mm max.

Détail A


Février 2005 139

B.3.1.3Pour le soudage sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires en T, Y et K sur un côté, sans support, le soudeur doit être de catégorie T et avoir été qualifié selon un assemblage de qualification 6GR illustré à la figure B.1.

B.3.1.4Les conditions de l’essai de qualification 6GR décrit à l’article B.3.1.3 doivent être les suivantes :a) L’épaisseur minimale de l’élément tubulaire mis à l’essai doit être de 12 mm avec un écartement à la

racine et un angle d’ouverture conformes à la figure B.1. Un anneau limiteur d’accès de dimensions appropriées doit être placé conformément à la figure B.1.

b) Quatre éprouvettes de pliage latéral d’égale épaisseur doivent être prélevées au même endroit que pour l’essai de la catégorie T dans la CSA W47.1. Elles doivent être préparées et satisfaire aux exigences visant les éprouvettes de pliage latéral de la CSA W47.1.

La méthode d’essai et les résultats requis doivent être conformes aux articles pertinents à la catégorie T de la CSA W47.1.

B.3.1.5Pour les modes opératoires de soudage et les détails des joints tubulaires à accessibilité plus restreinte que ce qui est assuré par les modes opératoires et les détails préqualifiés en vertu de l’annexe A, un essai doit être effectué par chaque soudeur conformément à l’article B.2.2.3, en plus de l’essai de qualification 6GR (voir la figure B.1). Le soudage doit être effectué en position verticale.

B.3.2 Soudage à l’arc sous gaz avec fil pleinTous les paragraphes de l’article 8.2 de la CSA W47.1 doivent s’appliquer à la qualification des soudeurs selon le procédé GMAW sauf que l’assemblage d’essai doit être conforme à la figure B.1. Tout mode de transfert de métal à être utilisé doit être qualifié séparément ; p. ex., le transfert par court-circuit, globulaire ou pulsé.

B.3.3 Autres procédésLa qualification des soudeurs et des opérateurs de soudage selon des procédés de soudage non visés en particulier par cette norme doit :a) être conforme aux modes opératoires de la CSA W47.1 (voir l’article 9.2.1 de la CSA W47.1) ; etb) en l’absence de tels modes opératoires, adapter les exigences générales de cette norme de manière à

les rendre compatibles aux caractéristiques inhérentes au procédé de soudage utilisé et pour s’assurer que les résultats d’essai obtenus, conformément aux spécifications de l’ingénieur visant les exigences relatives aux conditions d’utilisation et au métal de base utilisé, sont satisfaisants.

B.3.4 Soudage sous-marinLorsqu’une réparation ou un soudage sous-marin doit être exécuté, les exigences de qualification du soudeur doivent être établies par le maître d’ouvrage.Note : Les exigences de qualification du mode opératoire énoncées dans des normes reconnues comme la AWS D3.6 peuvent être utilisées, sous réserve de l’approbation du maître d’ouvrage.

B.3.5 Soudeurs et opérateurs de machines à souder en période de probation, apprentis et étudiantsLes articles de la CSA W47.1 visant les soudeurs et opérateurs de machines à souder en période de probation, apprentis et étudiants ne s’appliquent pas.

S473-04©


14

0Février 2005

Tableau B.1Exigences visant les modes opératoires et les soudeurs pour les joints tubulaires

(voir les articles A.1, A.3.1.1, A.3.1.3.1, A.3.1.4, A.3.2.1.2.2, A.3.2.2.2, A.3.2.3.2, B.2.1.1 et le tableau A.1)

Soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires Soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages tubulaires —assemblages circulaires en T, Y et K (figure A.5)

Soudures d’angle — tous les assemblages en T, Y et K (figure A.7)

Assemblage bout à bout d’un seul côté, sans support

Assemblages en T, Y et K d’un seul côté

Assemblage d’un seul côté ou des deux côtés avec support

Détail standard Autre

Standard circulaire Autre

Essai relatif à la compatibilité métallurgique et aux propriétés physiques pour toutes les positions

Détail de soudure relatif au mode opératoire

Figure A.8 Détail qualifié par des essais

Figures A.2 à A.4 Détail qualifié par des essais

— Non exigé pour les procédés SMAW et FCAW autoprotégé satisfaisants aux exigences de qualification de la feuille de données de mode opératoire de soudage dans la CSA W47.1. Exigé pour le procédé GMAW et autres procédés à l’extérieur des limites préqualifiées.

Identique au soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages tubulaires

Le cas échéant

Toujours exigé Toujours exigé Non exigé pour les procédés SMAW et FCAW autoprotégé satisfaisants aux exigences de qualification de la feuille de données de mode opératoire de soudage dans la CSA W47.1. Exigé pour le procédé GMAW et autres procédés à l’extérieur des limites préqualifiées.

Identique à l’assemblage standard circulaire

—

(à suivre)

Février 200514

1


alisationC

harpentes en acier

Tableau B.1 (suite)

Soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires Soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages tubulaires — assemblages circulaires en T, Y et K (figure A.5)







Essai relatif à la compatibilité métallurgique et aux propriétés physiques pour toutes les positions

Soudure d’essai et mise à l’essai

Soudure 6G ou 2G + 5G conforme à la figure A.8 ; essais conformes à la CSA W47.1

Soudures particulières 6G ou 2G + 5G à qualifier ; essai conforme à la CSA W47.1


Soudure type 6GR ou 2G + 5G dans la gamme à qualifier ; essais conformes à la CSA W47.1

Modes opératoires préqualifiés selon la CSA W47.1 et la CSA W59*. Qualification mode opératoire selon la CSA W47.1


Conformément aux exigences visant les soudures d’angle de la CSA W47.1

Soudure échantillon ou soudure d’essai tubulaire pour vérifier la conformité des détails de soudure

Le cas échéant

— — Nouveau mode opératoire ou variables à l’extérieur des limites préqualifiées ; toujours exigé pour les angles d’ouverture < 30°

Toujours exigé — Non exigé pour les procédés SMAW et FCAW

Non exigé

Type d’essai — — Conformément aux articles A.3.3.4 et B.2.2.2

Conformément aux articles A.3.3.4 et B.2.2.2

— — —

(à suivre)

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14

2Février 2005

Tableau B.1 (fin)

Soudures sur préparation à pénétration complète des assemblages tubulaires Soudures sur préparation à pénétration partielle des assemblages tubulaires —assemblages circulaires en T, Y et K (figure A.5)







Qualification minimale des soudeurs pour toutes les positions

Soudure 6G ou 2G + 5G en utilisant le détail de soudure, conformément à la figure A.8

Soudure 6G ou 2G + 5G en utilisant le détail de soudure particulier

Soudure 6GR en utilisant la figure B.1†

Soudure 6GR en utilisant la figure B.1†

Qualification des soudeurs et des opérateurs de machine à souder, conformément à la CSA W47.1

6G ou2G + 5G†

3F + 4F pour les angles dihèdres inférieurs à 60° ; selon les exigences relatives aux soudures sur préparation à pénétration partielle.

Remarques Examen non destructif à 100 % exigé pour la production

Examen non destructif à 100 % exigé pour la production

Électrode de diamètre maximal de 3,2 mm pour une passe à la racine selon le procédé SMAW

— — — —

*Pour le soudage sans préqualification ou exécuté selon le cahier des charges.†Essai du talon de la soudure à angle aigu exigé pour les angles d’ouvertures inférieurs à 30° (voir les articles B.2.2.3 et B.3.1.5).


Février 2005 143

Annexe C (normative)Essais de qualification de résilience

Notes :1) Cette annexe constitue une partie obligatoire de la norme.2) Cette annexe et les annexes B et D de cette norme remplacent le document CSA W47.1S1-M1989,


C.1 Variables essentiellesLes variables suivantes sont considérées comme des variables essentielles en ce qui a trait aux essais de qualification de résilience :a) métal de base :

(i) un changement de fabricant d’acier ;(ii) un changement apporté à la fabrication de l’acier et (ou) à la méthode de finition ; et(iii) un changement de nuance ou de spécification de l’acier.

b) épaisseur :(i) une réduction de l’épaisseur à moins de 0,7 fois l’épaisseur de la tôle d’essai (0,7t) ; et(ii) une augmentation de l’épaisseur à plus de 1,25t ;

c) procédé de soudage :(i) un changement apporté au procédé de soudage ;(ii) un changement de fabricant d’électrodes ;(iii) un changement du point de fabrication des électrodes ; et(iv) un changement de classification des produits d’aport.

d) position de soudage : la position de soudage passe de 1G (qui permet la qualification pour 2G, 1F et 2F) à 3G (et plus), ce qui qualifie toutes les positions de la préparation et de la soudure d’angle ;

e) apport de chaleur par passe : une modification de l’apport de chaleur par passe (volts × ampères/vitesse) entraînant une augmentation quelconque de l’apport de chaleur ou une diminution de plus de 75 % ;

f) température de préchauffage et entre passes : une augmentation de la température de préchauffage ou entre passes ;

g) orientation de la tôle : un changement de l’axe de la soudure perpendiculaire à la direction du laminage de la tôle à un axe parallèle à la direction du laminage ; et

h) traitement thermique après soudage :(i) l’ajout ou l’élimination du traitement thermique après soudage ;(ii) un changement de ± 25 °C apporté à la température spécifiée pour le traitement thermique

après soudage ; et(iii) un changement supérieur à + 20 % ou – 50 % de la durée du traitement thermique

après soudage.


144 Février 2005

C.2 Essais du métal fondu

C.2.1 Essai de résilience Charpy V du métal fondu

C.2.1.1Lorsque seulement un essai de résilience Charpy V (RCV) est spécifié pour le métal fondu, cinq éprouvettes doivent être prélevées de l’assemblage d’essai à chaque endroit indiqué à la figure C.1. Lorsqu’un essai RCV est exigé en plus d’un essai de déplacement de l’ouverture en tête de fissure (DOTF), cinq éprouvettes doivent être prélevées de l’assemblage d’essai à chaque endroit indiqué à la figure C.2. Chaque éprouvette doit être finie de la manière indiquée pour les éprouvettes de type A dans la ASTM E 23.

C.2.1.2Les éprouvettes pour l’essai RCV doivent être mises à l’essai conformément à la ASTM E 23.

C.2.1.3Les propriétés relatives à la tenue au choc des éprouvettes doivent être établies à la température d’essai spécifiée. La tolérance en ce qui a trait à la température spécifiée est de 1,5 °C.

C.2.1.4Pour calculer la moyenne des valeurs obtenues pour les cinq éprouvettes, on doit rejeter la valeur la plus élevée et la valeur la moins élevée et calculer la moyenne des valeurs des trois éprouvettes qui restent.

C.2.1.5Les résultats de l’essai RCV doivent être jugés acceptables si :a) la moyenne des valeurs de trois éprouvettes (selon l’article C.2.1.4) est égale ou supérieure à la valeur

minimale spécifiée au chapitre 6 ; etb) si aucune de ces valeurs n’est inférieure à 75 % de la valeur minimale.

C.2.1.6Un contre-essai qui consiste à prélever un ou des lots de trois échantillons du même assemblage doit être permis si :a) l’énergie moyenne de l’essai RCV est supérieure à 75 % de la valeur minimale spécifiée ; etb) si une seule valeur est inférieure à 75 % de la valeur minimale.

Le contre-essai est jugé acceptable si la valeur de chacune des éprouvettes d’un lot prélevé du même emplacement est égale ou supérieure à la valeur minimale.

C.2.2 Essai de déplacement de l’ouverture en tête de fissure du métal fondu

C.2.2.1Lorsqu’un essai DOTF du métal fondu est spécifié, trois éprouvettes de pleine épaisseur, B × 2B, doivent être découpées dans l’assemblage d’essai. La largeur de l’éprouvette B doit être égale à l’épaisseur de la tôle, t, et l’entaille doit être située sur l’axe de la soudure, conformément à la figure C.2. Pour les tôles d’épaisseur supérieure à 63 mm, des éprouvettes carrées (B × B) peuvent être substituées aux autres ; toutefois, on doit pratiquer une entaille sur toute l’épaisseur.

C.2.2.2Les éprouvettes DOTF doivent être mises à l’essai conformément aux normes BS 7448-1 et 7448-2.

C.2.2.3Les valeurs DOTF doivent être établies à la température d’essai spécifiée à l’article 6.2.2.2.


Février 2005 145

C.2.2.4La valeur moyenne obtenue pour les trois éprouvettes décrites à l’article C.2.2.1 doit être égale ou supérieure à la valeur minimale spécifiée à l’article 6.2.2.2. Une seule des valeurs d’essai obtenues peut être inférieure à la valeur minimale spécifiée ; toutefois, elle ne doit pas être inférieure à 70 % de la valeur minimale.

C.2.2.5

C.2.2.5.1Lorsque la valeur obtenue pour une éprouvette est inférieure à 70 % de la valeur minimale exigée ou lorsque plus d’une valeur est inférieure à cette valeur minimale, un contre-essai peut être effectué en prélevant trois éprouvettes supplémentaires de l’assemblage d’essai.

C.2.2.5.2Les critères visant un contre-essai acceptable doivent être ceux énoncés à l’article C.2.2.4. Un seul contre-essai doit être permis.


146 Février 2005

Note : Les angles d’ouverture autres que pour le côté spécifié dans cette figure peuvent être inférieurs ou égaux à 60°. Pour des soudures d’une épaisseur supérieure à 26 mm le deuxième côté peut avoir un angle d’ouverture égal ou inférieur à 90°.

Figure C.1Emplacement des éprouvettes de résilience Charpy V pour les

essais de qualification de résilience additionnels (zone thermiquement affectée et métal fondu)

(voir les articles C.2.1.1 et C.3.1.1)

Axe de la soudure et de l’entaille en V pour les essais du métal fondu

Côté 1

20˚ max.

Couche sous-jacente

t

Côté 2

Racine

ZTA

Épaisseur > 26 mm–

2 mm

20˚ max.

t

ZTA

Épaisseur < 26 mm

2 mm


Février 2005 147

Note : Pour la qualification du mode opératoire de soudage normal combiné à l’essai de résilience conformément à cette annexe, différentes configurations du joint doivent être acceptables, toutefois les emplacements des éprouvettes RCV doivent être conformes à la figure. Si les préparations sont asymétriques, les éprouvettes doivent être prélevées du côté le plus large de la préparation.

Figure C.2Emplacement des éprouvettes d’essai de déplacement de l’ouverture en

tête de fissure et d’essai de résilience Charpy V pour les essais de qualification de résilience additionnels

(voir les articles C.2.1.1 et C.2.2.1)

2 mm

t

Épaisseur < 26 mm Angle d’ouverture d’au moins 45º

Axe de la soudure

2 mm

t

Côté 1

Couche sous-jacente

Côté 2

RacineÉpaisseur > 26 mm Angle d’ouverture d’au moins 45º

–


148 Février 2005

C.3 Essais de la zone thermiquement affectée

C.3.1 Essais de résilience Charpy V de la zone thermiquement affectée

C.3.1.1Lorsque seulement un essai RCV est spécifié pour la ZTA, cinq éprouvettes doivent être prélevées de l’assemblage d’essai à chaque endroit indiqué à la figure C.1. Lorsqu’un essai RCV est exigé en plus de l’essai DOTF, cinq éprouvettes doivent être prélevées de l’assemblage d’essai, à chaque endroit indiqué à la figure C.3. Chaque éprouvette doit être finie de la manière indiquée que les éprouvettes de type A dans la ASTM E 23.Note : Des renseignements sont donnés à l’annexe D sur d’autres préparations et sur la disposition de l’entaille.

C.3.1.2Les articles C.2.1.2 à C.2.1.6 s’appliquent à l’essai RCV de la ZTA.

C.3.2 Essai de déplacement de l’ouverture en tête de fissure de la zone thermiquement affectée

C.3.2.1Lorsqu’un essai DOTF est spécifié pour la ZTA, la mise à l’essai doit être effectuée à la température d’essai spécifiée. Des éprouvettes B × 2B de pleine épaisseur doivent être prélevées de l’assemblage d’essai, conformément à la figure C.3. La largeur de l’éprouvette, B, doit être égale à l’épaisseur de la tôle, t, et l’entaille doit traverser sur toute l’épaisseur, perpendiculairement à la surface de la tôle et croiser la ZTA soumise à un examen macrographique dans le 75 % central de l’épaisseur de l’éprouvette. Pour les tôles d’épaisseur supérieure à 63 mm, des éprouvettes carrées (B × B) peuvent être substituées aux autres ; toutefois, on doit pratiquer une entaille sur toute l’épaisseur. En dépit de l’article C.1 d), les essais DOTF de la ZTA doivent être effectués pour la position 1G seulement et doivent qualifier toutes les positions de la préparation et de la soudure d’angle.

C.3.2.2Les éprouvettes DOTF doivent être mises à l’essai conformément aux normes BS 7448-1 et 7448-2.

C.3.2.3Les valeurs DOTF doivent être établies à la température d’essai spécifiée à l’article 6.2.2.2.

C.3.2.4Au moins cinq essais DOTF valides doivent être requis. Dans trois de ces cinq essais, on doit voir que la fissure due à la fatigue se trouve dans la zone thermiquement affectée du matériau à gros grain sur au moins 15 % de l’épaisseur de l’éprouvette. Il n’est pas exigé que cette portion de 15 % soit continue, mais elle doit se trouver dans le 75 % central de l’épaisseur de l’éprouvette. De plus, la fissure due à la fatigue doit croiser la ligne de fusion ou la ZTA soumise à un examen macrographique dans le 75 % central de l’épaisseur de l’éprouvette. Dans les deux autres essais, on doit voir que la fissure due à la fatigue a permis de vérifier la ZTA sous-critique dans le 75 % central de l’épaisseur de l’éprouvette.

C.3.2.5La valeur moyenne obtenue à partir des cinq essais valides doit être égale ou supérieure à la valeur minimale spécifiée à l’article 6.2.2.2. Une seule des valeurs d’essai obtenues peut être inférieure à la valeur minimale spécifiée ; toutefois, elle ne doit pas être inférieure à 70 % de la valeur minimale.


Février 2005 149

Notes :1) Les emplacements des entailles RCV et DOTF sont indiqués aux articles C.3.1.1 et C.3.2.1.2) L’angle d’ouverture pour le côté autre que le côté droit doit se situer entre 45 et 60°.

Figure C.3Configuration du joint et emplacement des éprouvettes de résilience Charpy V pour les essais de qualification de résilience additionnels

de la zone thermiquement affectée lorsque des essais de déplacement de l’ouverture en tête de fissure sont aussi exigés

(voir les articles C.3.1.1, C.3.2.1 et D.2)

2 mm

t

a) Épaisseur < 26 mm

Axe de la fissure DOTFet de l’entaille RCV

2 mm

t

(à suivre)

b) Épaisseur > 26 mm–

Racine

Côté 2

Côté 1

Couchesous-jacente


150 Février 2005

Figure C.3 (suite)

t

> 2˚, comme il est requis pour deux passes par couche

–2 mm

2 mm

Emplacement de l’éprouvette de racine lorsque t > 26 mm–

c) Préparation étroite possible(épaisseur > 20 mm)–

(à suivre)


Février 2005 151

Figure C.3 (fin)

C.3.2.6

C.3.2.6.1Si la valeur obtenue pour une éprouvette quelconque est inférieure à 70 % de la valeur minimale spécifiée ou si plus d’une valeur est inférieure à cette valeur minimale, un contre-essai peut être effectué qui consiste à évaluer cinq éprouvettes supplémentaires prélevées de l’assemblage d’essai.

C.3.2.6.2Les critères d’un contre-essai acceptable doivent être ceux prescrit à l’article C.3.2.5. Un seul contre-essai doit être permis.

2 mmWb*

Barre supplémentaire

t

d) Autre préparation possible avec barre supplémentaire sur lasurface supérieure pour réduire l’effet tête de clou

(l’illustration représente t < 26 mm)

*Wb > 25 mm ou < 1,5t.– –


152 Février 2005

Annexe D (informative)Essais de déplacement de l’ouverture en tête de fissure de la zone thermiquement affectée : informations sur les joints et l’emplacement des entailles

Notes :1) Cette annexe ne constitue pas une partie obligatoire de la norme.2) Cette annexe et les annexes B et C de cette norme remplacent le document CSA W47.1S1-M1989,


3) Le sectionnement avant et après l’essai, la modification de la contrainte résiduelle et l’évaluation de l’affaissement sont visés par la BS 7448-2.

D.1 Généralités

D.1.1Quatre ZTA sont définies dans la section du cordon de soudure déposé sur tôle, illustrée à la figure D.1. La délimitation entre la ZTA à grain affiné (ZTAGA) et la ZTA intercritique (ZTAIC) est définie par l’isotherme A3. De la même façon, la délimitation entre la zone ZTAIC et la ZTA sous-critique (ZTASC) est définie par l’isotherme A1. La détérioration de la résilience de la ZTASC peut se produire à cause de la fragilisation et du vieillissement accéléré. Le vieillissement accéléré peut se produire à des températures aussi basses que 150 °C même si la température de vieillissement accéléré optimale est de 250 °C. En conséquence, selon la composition de l’acier, les températures de préchauffage et entre passes, l’apport de chaleur et le bridage, une région à faible résilience peut être présente n’importe où dans la zone illustrée à la figure D.1, délimitée par la ligne pointillée représentant l’isotherme à 150 °C. En raison de la grande étendue variable de cette zone, aucune autre délimitation de cette étendue n’est représentée aux figures D.2 à D.5. Lorsqu’une deuxième passe est exécutée conformément à la figure D.2, certaines régions de la ZTA de la première passe sont éliminées, tandis que d’autres sont modifiées de manière importante. La figure D.3 présente la figure D.2 de manière différente en identifiant les régions modifiées et non modifiées. Au-dessus de la zone ZTAIC de la deuxième passe, se trouvent des portions de la ZTA de la première passe qui sont soumises à un réchauffage sous-critique [selon la zone ZTA gros grain (ZTAGG) indiquée à la figure D.3].

D.1.2Dans une soudure à plusieurs passes dont un bord n’est pas chanfreiné, les ZTA se recouvrant avec pénétration du bord non chanfreiné sont illustrées à la figure D.4. Le métal fondu colonnaire est aussi illustré dans la figure D.4 et est défini comme étant le métal fondu qui n’a pas subi de changement microstructural attribuable à la chaleur des passes ultérieures (c.-à-d., le métal fondu non modifié). Parce que ce métal fondu n’a presque pas été modifié, il présente encore une structure colonnaire lors de l’examen macrographique. En redessinant la figure D.4 de manière que seules les régions de la ZTAGG soient illustrées, on obtient la figure D.5. Comme le montre la figure D.5, la zone ZTAGG est adjacente à la ligne de fusion où le métal fondu colonnaire touche le métal de base du cordon de soudure supérieur (en surface). La ZTAGG soumise à un réchauffage sous-critique (ZTAGGRS) est adjacente à la ligne de fusion où le métal fondu colonnaire touche le métal de base des cordons de soudure en-dessous de la passe en surface. Les régions de la ZTAGG soumises à réchauffage intercritique (ZTAGGRI) sont illustrées à la figure D.5.


Février 2005 153

D.1.3La fissure due à la fatigue d’une éprouvette DOTF prélevée dans la zone ZTAGG devrait être placée de manière à représenter la plus grande partie des zones ZTAGG, ZTAGGRI et ZTAGGRS (voir la figure D.5). Lors de l’essai DOTF de la zone ZTASC, la fissure due à la fatigue est normalement placée de manière à représenter la plus grande partie de la ZTASC près de la limite de la ZTAIC conformément à la figure D.6. Toutefois, le matériau fragilisé peut être éloigné de la limite des zones ZTAIC et ZTASC. Dans ce cas, les fissures dues à la fatigue devraient être placées dans la région ZTASC la plus fragilisée.

D.2 Sélection des types de joints pour l’essai de déplacement de l’ouverture en tête de fissure de la zone thermiquement affectéeLa figure C.3 montre d’autres configurations permettant de produire une ZTA droite en vue de l’essai DOTF. Au moment du choix du type de joint, on devrait tenir compte, outre l’épaisseur, de l’apport de chaleur, du processus de soudage et d’autres paramètres pertinents. Pour augmenter au maximum la ZTA droite produite pour des tôles plus minces ou des tôles épaisses lorsque l’apport de chaleur est élevé, il est acceptable d’utiliser des barres de support et d’autres barres sur la surface supérieure, comme le montre la figure C.3 d), afin de réduire l’effet «tête de clou».

D.3 Emplacement des entailles dans les éprouvettesLa planification avant d’entailler les éprouvettes de résilience Charpy V et DOTF permet d’assurer que les critères établis à l’article C.3.2 sont satisfaits. Chaque éprouvette devrait être soumise à un examen macrographique afin de déceler la position et la structure de la ZTA avant de pratiquer l’entaille. La possibilité de disposer le 75 % central de l’entaille traversant l’épaisseur du matériau dans la ZTA soumise à l’examen macrographique devrait être vérifiée ; si ce n’est pas possible, une autre soudure d’essai avec une zone thermiquement affectée plus droite est parfois utilisée. Si la rectitude de la ZTA est adéquate, les positions des entailles devraient être marquées sur les éprouvettes.


154 Février 2005

Figure D.1Régions de la zone thermiquement affectée du cordon de

soudure déposé sur tôle en une seule passe(voir l’article D.1.1)

Figure D.2Régions éliminées, modifiées et non modifiées du cordon

de soudure déposé sur tôle en deux passes(voir l’article D.1.1)

Métal fondu

ZTASCZTAICZTAGAZTAGG

ZTA visible (examen macrographique)

ZTA éliminée

ZTA modifiée

ZTA non modifiée

Passe 1Passe 2

Légende :


Février 2005 155

Figure D.3Identification de certaines régions modifiées et non modifiées

(voir l’article D.1.1)

Passe 1 Passe 2

ZTAGGRI

ZTAGGRS

ZTAGG, passe 2

ZTAGA, passe 2

ZTAIC, passe 2ZTAGARS

ZTAICRS


156 Février 2005

Figure D.4Régions de la zone thermiquement affectée d’une soudure

multipasses avec un bord non chanfreiné(voir les articles D.1.1 et D.1.2)

Métal fondu colonnaire

ZTAGGRI

ZTAGGRS

ZTASCZTAICRS

ZTAGARS


Février 2005 157

Figure D.5Zone thermiquement affectée à gros grain d’une

soudure multipasses avec un bord non chanfreiné(voir les articles D.1.1 à D.1.3)

ZTAGG non modifiée

ZTAGGRI

ZTAGGRS


158 Février 2005

Figure D.6Zone thermiquement affectée sous-critique

(voir l’article D.1.3)

Étendue de la ZTA visible (examen macrographique) (limite ZTAIC et ZTASC)

ZTASC


Février 2005 159

Annexe E (informative)Exemples de classement des exigences de résilience des éléments de charpente pour les structures fixes

Note : Cette annexe ne constitue pas une partie obligatoire de la norme.

Tableau E.1Exemples de classement des exigences de résilience des

éléments de charpente pour les structures fixes(voir le tableau 6.1)

Case 1 Case 2 Case 3

Description de l’élément de charpente

Colonnes supportant l’équipement dans l’aire d’entreposage (système robuste)

Colonnes supportant des poutres de pont et des poutres-maîtresses (système robuste)

Pied du pont de la plate-forme à trépied d’un protecteur de puits

Niveau de sécurité d’un élément de charpente

Classe 2

L’affaissement d’un seul élément n’entraînera pas un affaissement progressif

Le personnel a peu souvent accès à cette aire

Ne sert pas à l’entreposage du mazout

Classe 1, perte limitée


Le personnel est en danger seulement s’il se trouve sur ou à proximité de l’élément en cause

Classe 1, perte catastrophique

Écoulement incontrôlé possible du puits après affaissement du pont

Risque d’amorce de fissuration

Faible

Contraintes de compression

Aucune contrainte due à la fatigue ou dynamique

Faible


Faibles contraintes dues à la fatigue ou dynamiques

Faible


Aucune contrainte due à la fatigue ou dynamique

(à suivre)


160 Février 2005

Tableau E.1 (fin)



Poutres de pont et tôles dans des systèmes grillagés redondants

Poutres-maîtresses et poutres de pont dans des systèmes robustes non redondants

Support en porte-à-faux des logements

Niveau de sécurité des éléments de charpente

Classe 2


Classe 1, perte limitée


Le personnel est en danger seulement s’il se trouve sur ou à proximité de l’élément en cause


La défaillance entraînera la perte du module logement


ModéréContraintes de pliage en traction


ModéréContraintes de pliage

Concentration de contraintes

Faibles contraintes dues à la fatigue

ModéréContraintes de traction




Tôles minces et raidisseurs de structures de type caisson, sans entreposage de mazout ou conception à double coque avec entreposage de mazout

Tôles minces et raidisseurs de structures de type caisson avec entreposage de la production contre la paroi extérieure

Réduction dans la structure-poids à trépied

Col de la structure monocone

Niveau de sécurité des éléments de charpente

Classe 2

Ruine locale dans les structure hautement redondantes

Risque faible pour la vie

Fiable risque de pollution

Classe 1, perte limitéeLa ruine d’un élément n’entraînera pas un affaissement général

Fuite limitée au volume stocké


Une défaillance pourrait entraîner la perte de la structure en entier


ÉlevéConception caténaire plastique

Contraintes de traction élevées

ÉlevéConception caténaire plastique

Contraintes de traction élevées

ÉlevéContraintes complexes élevées

Contraintes dues à la fatigue élevées

Contraintes dynamiques

Concentrations de contraintes

Notes :1) Les numéros de cas correspondent à ceux du tableau 6.2.2) Ce tableau remplace le tableau 1 de la CSA S473.1.

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N‘hésitez pas à nous faire part de vos suggestions et de vos commentaires. Au moment de soumettre des propositions de modification aux normes CSA et autres publications CSA prière de fournir les renseignements demandés ci-dessous et de formuler les propositions sur une feuille volante. Il est recommandé d‘inclure• le numéro de la norme/publication• le numéro de l‘article, du tableau ou de la

figure visé• la formulation proposée• la raison de cette modification.

Proposition de modification

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number(s)• wording of the proposed change• rationale for the change.

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S473-04

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