REINFORCED CONCRETE

STRUTURE DESIGNER

STUDY & DESIGN

For a strong, ductile and durable construction reinforcement, the Reinforced Concrete Structure Designer or the Civil Engineer will need to include the following properties:

• High relative strength
• High toleration of tensile strain
• Good bond to the concrete, irrespective of pH, moisture and similar factors
• Thermal compatibility, not causing unacceptable stresses (such as expansion or contraction) in response to changing temperatures.
• Durability in the concrete environment, irrespective of corrosion or sustained stress.

Many different types of structures and components of structures will need to be built using reinforced concrete including slabs, walls, beams, columns, foundations, frames and more.

Some parts of the construction will need precast reinforced concrete structures and others will be cast-in-place reinforced concrete structures.

Designing and implementing the most efficient floor system is the key to creating optimal building structures. Small changes in the design of a floor system can have a significant impact on the material costs, construction schedule, ultimate strength, operating costs, occupancy levels and end use of a building.

Placing the reinforcing steel bars

It is important to place the reinforcing bars in the right place and keeping it in place during the concrete placement. This is the most critical part of the reinforcement since the structure strength performance will depend on it.

The designer will indicate the placement of the rebars on the drawing and he will make sure they are in the right place before the placement of the concrete. He will also indicate the number of bars, the lengths, the bends and their positions.

The proper placement of the bars is important to achieve the right concrete cover, the distance between the bar to the surface of the concrete member. It is an important factor to protect the bars from corrosion. A good cover is necessary to assure the perfect steel bond to the concrete which will assure maximum strength. The requirement for minimum cover will be shown on the drawings. (Refer to ACE 318 Building Code).

Incorrect placement of the bars may result in a serious concrete structural failure. If the top bars are too low or if the bottom bars are too high by half an inch or more than specified in a six inch thick slab, it could reduce the load-carrying capacity by 20%.

It is important to use proper bar support to fix the bars and not lay them on the top of poured concrete to be covered by fresh concrete which is not an acceptable method for positioning the bars. It is essential that the bars be tied and secured in place with steel wires or with ties that are specially available for that purpose.

It is not necessary to tie every intersection. Every four or five intersections is sufficient for securing the bars. The ties do not contribute to the strength of the structure. It is only to prevent the displacement during the concrete placement.

It is important to make sure that the ends of the ties do not extend out of the concrete casting to prevent rusting.

Things to remember about placing rebar:

• Bar supports are not intended as support for construction equipment such as concrete pumps, buggies, or laser screeds.
• Spacing of bar supports depends upon the size of the reinforcing bar being supported. For example, for a one-way solid slab with #5 temperature-shrinkage bars, high chairs are used at 4 feet on center; for #4 bars, high chairs would be placed 3 feet on center.
• Placing reinforcement onto layers of fresh concrete or adjusting the position of bars or welded wire reinforcement during concrete placement should not be permitted. The ill-advised practice in slab construction of placing reinforcement on the subgrade and pulling it up during concrete placement is called “hooking.”
• Spacers for vertical concrete (wall construction) have traditionally been optional. Side form spacers include double-headed nails, precast concrete blocks (dobies), and proprietary all-plastic shapes.
• The ironworker, ironworker foreman, contractor, and inspector all have the responsibility to see that the reinforcing bars in concrete construction are properly placed.
• Deviation from specified location: In slabs and walls, other than stirrups and ties ±3 in. Stirrups: depth of beam in inches divided by 12. Ties: width of column in inches divided by 12.

Minimum concrete cover:

• For concrete cast against and permanently exposed to earth (such as footings): 3 inches.
• For concrete exposed to weather or earth (such as basement walls) - #6 bars and larger: 2 inches, #5 bars or smaller: 1½ inches
• For concrete not exposed to weather or in contact with ground: Slabs, walls, and joists: #14 and #18 bars: ½ inch. Slabs, walls, and joists: #11 bars and smaller: ¾ inch. Beams and columns: 1½ inches.

Tolerances on placement

The tolerance on the position of longitudinal bars, is pretty loose  ±3 inches. That's because the exact position is not that critical, as long as the proper cover is maintained and the specified number of bars are included.

Tolerances on reinforcement position:

American Concrete Institute                                                   

The American Concrete Institute is a leading authority and resource worldwide for the development and distribution of consensus-based standards, technical resources, educational & training programs, certification programs, and proven expertise for individuals and organizations involved in concrete design, construction, and materials, who share a commitment to pursuing the best use of concrete.

CONCEPTEUR EN ARMATURE

DE BÉTON

ÉTUDE & CONCEPTION

Pour un renforcement de construction durable, ductile et fort, le Concepteur d’armature de béton ou l’Ingénieur Civil devra inclure les propriétés suivantes :

• Une force relative élevée.
• Un bon lien avec le béton, indépendamment du pH, des moisissures et de facteurs similaires.
• Une compatibilité thermique ne causant pas de stress (comme l’expansion ou la contraction) résultant du changement de température.
• Une durabilité dans l’œuvre bétonnée, indépendamment de la corrosion ou du stress à long terme.

Plusieurs différents types de structure et de composantes de structure devront être en béton renforcé incluant les dalles de plancher, les murs, les poutres, les colonnes, les fondations, les charpentes et autres.

Certaines parties de la construction sera munies de structures de béton précontraint renforcé et d’autres structures seront coffrées et renforcées sur place.

Concevoir et adopter le système de plancher le plus efficace est le fondement à la création optimale de structures de bâtiments. Même des changements mineurs à la conception d’une structure de plancher peuvent avoir un impact significatif sur le coût des matériaux, sur le calendrier de construction, sur les coûts d’opération, sur les niveaux d’occupation et sur l’utilisation finale du bâtiment.

Installation de l’armature

Il est très important de placer les barres d’armature correctement et qu’elles restent en place durant la coulée du béton. C’est la partie la plus critique du renforcement puisque la performance de la solidité en dépendra.

Le concepteur devra indiquer sur les plans l’emplacement des barres d’armature et devra s’assurer qu’elles soient au bon endroit avant la coulée du béton. Il devra aussi indiquer le nombre de barres, les longueurs, les plies et leurs positionnements.

Le positionnement précis des barres d’armature est important pour s’assurer de la bonne couverture de l’armature, de la bonne distance entre les barres et la surface finie de l’œuvre. Ceci est un facteur important pour protéger les barres d’armature contre la corrosion. Une bonne couverture est aussi nécessaire pour assurer l’adhésion parfaite entre l’acier et le béton pour assurer une solidité maximum. L’exigence minimum de couverture de béton doit être mentionnée sur les dessins selon le Code du Bâtiment. (Référence au Code du Bâtiment ACE 318).

L’installation incorrecte des barres d’armature peut occasionner de sérieuses défaillances de structures de béton. Si les barres d’armature du haut sont trop basses ou si les barres du bas sont trop hautes de plus d’un demi pouce (environ 2 cm) de la mesure spécifiée sur une dalle de plancher de six pouces (15 cm) d’épaisseur, cela pourrait réduire la capacité de charge par 20%.

Il est important d’utiliser des supports appropriés pour fixer les barres d’armature et ne pas seulement les déposer sur du béton fraîchement placé et les recouvrir avec du béton par la suite, ceci est une pratique inacceptable dans l’installation de l’armature. Il est essentiel que les barres soient attachées et bien sécurisées en place avec des fils de fer ou des attaches spécialement conçues à cet effet.

Attacher les barres d’armature à tous les quatre ou cinq intersections est suffisant pour les sécuriser. Les attaches ne contribuent pas au renforcement de la structure. Elles servent uniquement à empêcher le déplacement de l’armature durant la coulée du béton.

Il est important aussi de s’assurer que les extrémités des attaches ne dépassent pas à l’extérieur du coffrage afin de prévenir la rouille.

Rappel des points à considérer :

• Les appuis pour les barres d’armature ne sont pas prévus pour supporter des équipements de construction comme les pompes à béton, les charriots à béton ou les lasers à niveler le béton.
• Les espacements des appuis de barre d’armature dépendront de la grosseur des barres qu’ils devront supporter. Par exemple, une dalle de béton à direction simple avec des barres # 5, pré-stressée à la température, des appuis (chaises) sont installés à 4 pieds centre à centre; pour des barres # 4, les longs appuis (chaises) seront installés à 3 pieds centre à centre.
• Placer les barres d’armature sur les couches de béton fraîchement coulées ou ajuster leur emplacement ou encore souder des attaches de renforcement durant la coulée de béton ne devrait pas être permis. La mauvaise pratique de placer des renforcements dans les sous-couches de la dalle durant la coulée des dalles de béton et de les replacer est appelée « le hooking » l’hameçonnage.
• Les espaceurs pour les structures de béton à la verticale, comme les murs, ont traditionnellement été optionnels. Les espaceurs pour le coffrage de côté sont, le plus souvent, des clous à deux têtes, des blocs de béton précontraint (dobies), et des bricoles en plastic de toutes les formes.
• Les ouvriers d’armature, les contre-maîtres de chantier et les inspecteurs ont tous la responsabilité de voir à ce que les barres d’armature de béton soient placées correctement.
• Les déviations de l’emplacement des barres, que ce soit pour les dalles de plancher et les murs, autre que les étriers et les attaches sont de plus ou moins 3 pouces. Les étriers = la profondeur de la poutre divisée par 12. Les attaches = la largeur de la colonne en pouces divisée par 12.

Couverture minium de béton :

• Pour le béton coulé contre le sol et exposé en permanence à la terre (comme les empattements) = 3 pouces.
• Pour le béton exposé aux intempéries ou au sol (comme les murs de sous-sol) :

Les barres # 6 ou plus grosses = 2 pouces

Les barres # 5 ou plus petites = 1 ½ pouces.

• Pour le béton non exposé aux intempéries ou en contact avec le sol (comme les dalles de plancher, les murs et les solives) :

Les barres # 11 ou plus petites = ¾ de pouce.

Les poutres et les colonnes = 1 ½ pouces.

Tolérances d’installation

Bien que les barres d’armature doivent être installées le plus précis possible de la position spécifiée, il y aura toujours des petites variations. Les tolérances de l’emplacement telles que définies au Code ACI 117, « Tolérances pour les matériaux et les constructions en béton » sont indiquées dans le tableau ci-dessous.

Il est important de se souvenir ce que cela signifie : selon le Code ACI 117, la tolérance est une variation par rapport à une dimension spécifiée – en d’autres mots, la distance entre l’emplacement indiqué sur le dessin et la position réelle de la barre d’armature.

Alors, par exemple, si la distance exigée entre l’extérieur d’une barre d’armature et la surface d’une poutre de 6 pouces est de 2 pouces, la tolérance permet de ne pas être moins de 1 5/8 de pouces.

La tolérance des barres d’armature en position longitudinales est assez permissive, soit de plus ou moins 3 pouces. La raison est que la position exacte n’est pas critique, en autant que la bonne couverture soit maintenue et que le nombre de barre d’armature soit juste.

Tolérances sur les positions de barres d’armature.

L’Institut Américain de Béton

L’Institut Américain de Béton est l’autorité de chef de file et de ressource à l’échelle mondiale pour le développement et la distribution des standards, des techniques de ressources, des programmes d’éducation et de formation, des programmes de certification et d’expertises individuelles et organisationnelles impliqués dans la conception, la construction et les matériaux, qui partage l’engagement à poursuivre la meilleure utilisation du béton.