Seismic design of concrete slabs for punching shear: a critical review of Canadian standard CSA A23.3-04

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Abstract

Unbalanced moments, transferred between concrete flat plates and columns due to earthquakes, produce shear stresses that increase the vulnerability to brittle punching failure. Appropriate design and detailing of the slab–column joints are essential to prevent such failure. Because of the high flexibility of flat plate structures, lateral-force-resisting systems, e.g., bracings, frames or shear walls, are necessary to limit the interstorey drift ratio to specified values. The slab–column joints must have the strength and the ductility to undergo, without punching failure, the lateral displacement of the structure. In the 2004 version of the Canadian standard, CSA A23.3–04, clause 21.12.3 is added, specifying the punching shear design of slab–column connections subjected to earthquakes. The provisions of the clause are critically reviewed using a design example. It is shown that the new clause permits absence of shear reinforcement in cases that lack strength and when it requires shear reinforcement, it specifies excessive amount. Changes to the standard are proposed.

Lors de séismes, les moments non balancés transférés entre les planchers-dalles en béton et les colonnes produisent des contraintes de cisaillement qui augmentent la vulnérabilité à la rupture fragile par poinçonnement. Une conception et un dimensionnement appropriés des joints dalles–colonnes sont essentiels pour prévenir une telle rupture. En raison de la grande flexibilité des structures à planchers-dalles, il est nécessaire d'avoir des systèmes de résistance aux forces latérales, p. ex. des contreventements, des murs à ossature ou des murs de cisaillement, afin de limiter le rapport de glissement entre les étages à des valeurs spécifiques. Les joints dalles–colonnes doivent avoir la résistance et la ductilité nécessaires pour subir le déplacement latéral de la structure sans rupture fragile par poinçonnement. L'article 21.12.3 a été ajouté à la version 2004 de la norme canadienne A23.3–04: il définit la conception de la résistance par poinçonnement des connexions dalles–colonnes soumises à des séismes. Les dispositions de l'article sont examinées en détail en utilisant un exemple de conception. Il est démontré que le nouvel article permet l'absence de renforcement en cisaillement dans les cas manquant de résistance et lorsqu'un renforcement en cisaillement est nécessaire, il en spécifie une quantité excessive. Des changements à la norme sont proposés.

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