Construction de fondations en colonnes sur des sols variés : sols argileux et soulevants. Remplacement du sol à la base des fondations Types, caractéristiques et avantages des fondations filantes

Aujourd'hui, un secteur de l'économie nationale tel que la construction privée se développe très activement. Une place particulière dans ce domaine est occupée par la construction de la fondation. La fondation est la base de tout bâtiment et structure, qui assure la stabilité et la solidité de l'ensemble du bâtiment. Sans connaissance de la nature du sol, il est pratiquement impossible de construire une fondation correctement et en toute sécurité. Pour construire une fondation de vos propres mains, vous devez étudier attentivement les caractéristiques hydrogéologiques d'un lieu particulier. terrain. Les indicateurs tels que la profondeur de congélation du sol, l'humidité du sol, le niveau du sol sont d'une grande importance. eaux souterraines.

La propriété du sol, telle que le soulèvement, dépend de ces indicateurs. C'est assez dangereux à construire. Par la suite, cela peut provoquer une déformation des fondations et de l’ensemble du bâtiment. Ces dernières peuvent provoquer des fissures et des défauts dans les murs. Pour que la fondation soit protégée des forces de soulèvement, il est nécessaire de la construire sur des sols secs et sans soulèvement. Examinons plus en détail les caractéristiques du sol non soulevé, ce qui s'y rapporte, quelles mesures peuvent être prises pour protéger les fondations et le bâtiment lui-même. De plus, vous pourrez en apprendre davantage ici sur l'utilisation de fondations en sol sans soulèvement.

Type de sol sans soulèvement

L’analyse du sol est une étape importante dans tout le travail d’un constructeur. Avant de construire directement les fondations d’une maison, vous devez savoir ce qu’est le soulèvement. Ainsi, un sol non soulevé est un sol qui n'est pas sujet au soulèvement dû au gel. Le soulèvement inclut un concept tel que le degré de soulèvement. Il montre à quel point le volume du sol peut augmenter en raison du gel à basse température.

Une fondation est fiable si ses déformations (affaissements, soulèvements) pendant toute sa durée de vie ne dépassent pas les valeurs admissibles pour les structures de maison.

La condition la plus importante pour une construction fiable des fondations dans sols soulevants est leur stabilité sous l’influence de forces de soulèvement tangentielles. Les déformations des fondations doivent être nulles. Les semelles des fondations ne doivent pas être arrachées de la base sur laquelle elles reposent. Ceci est réalisable lorsque les charges de la maison sont égales ou supérieures aux forces de soulèvement tangentielles qui surviennent le long des faces latérales des fondations enfouies dans le sol (Fig. 1).

Riz. 1. Conditions pour une construction fiable de fondations dans des sols soulevés : a - fondation solidement construite ; b - fondation construite de manière peu fiable ; gd est la charge de la maison ; τf - forces de soulèvement tangentielles ; df – profondeur de congélation estimée ; hfr est la quantité de soulèvement du sol ; hff : l'ampleur de la déformation par soulèvement de la fondation ; 1 - fondation ; 2 - espace (cavité).

En courant Codes du bâtiment pour la conception des fondations des bâtiments et des structures, une règle a été adoptée selon laquelle la profondeur des fondations dans sans soulèvement les sols sont attribués structurellement quelle que soit la profondeur de gel, en moyen- Et très haletant sols - ne doit pas être inférieure à la profondeur de gel calculée, et dans les sols légèrement soulevés, la profondeur des fondations doit être au moins la moitié de la profondeur de gel calculée (Tableau 2, SNiP 2.02.01-83*).

Avec une telle profondeur, les forces de soulèvement normales importantes qui pourraient agir sur la base des fondations sont éliminées dans les sols à soulèvement moyen et élevé, et dans les sols à soulèvement faible, elles sont réduites à des valeurs insignifiantes. Les forces de soulèvement tangentielles agissant sur la surface latérale des fondations enterrées doit être écrasé par le poids de la structure.

Cette condition est généralement réalisable pour les objets lourds dans la construction industrielle, civile et résidentielle à plusieurs étages. Dans les constructions de faible hauteur, cette condition n’est pas remplie. Comme le montre la pratique, les charges d'un bâtiment de faible hauteur sont dans la plupart des cas nettement inférieures aux forces de soulèvement tangentielles.

Obligation de poser les fondations en dessous de la profondeur de congélation calculée a été introduit dans la pratique de la construction à une époque où le volume de constructions de faible hauteur avec de légères charges sur les fondations était insignifiant et n'était pas inclus dans la liste des objets les plus importants des plans quinquennaux. Par conséquent, pour de telles structures (sans changer règle générale approfondissement) Les normes prévoient un ensemble de mesures visant à garantir que, dans les sols soulevants, les exigences de calcul de la stabilité des fondations faiblement chargées sont respectées.

«En plus de la possibilité de modifier la profondeur des fondations, il convient de considérer la nécessité d'utiliser des mesures réduisant les forces et déformations du soulèvement dû au gel, ainsi que la profondeur de gel» (clause 14.8., SNiP 2.02.01-83 *).

Cela peut inclure :

introduction de connexions supplémentaires limitant le mouvement des fondations ;
utilisation d'autres types de fondations;
mesures visant à transformer les propriétés constructives des sols : compactage, complet ou remplacement partiel sols aux propriétés peu satisfaisantes, coussins de sable, graviers, pierres concassées, etc.;
installation de remblais;
consolidation des sols;
introduction d'additifs spéciaux dans le sol (salinisation, imprégnation de produits pétroliers).

Toutes les mesures visant à réduire ou à éliminer les déformations, les forces de soulèvement dues au gel et la profondeur de congélation peuvent être divisées en mesures constructives, d'ingénierie et de remise en état, physiques et chimiques et de protection thermique. Arrêtons-nous plus en détail sur les plus importantes d'entre elles.

Activités constructives

1. Lors de la construction de fondations enterrées pour des structures soumises à de lourdes charges dépassant les forces de soulèvement tangentielles totales, il est possible d'utiliser à la fois des structures préfabriquées et monolithiques.

Lors de la construction de fondations enterrées pour des bâtiments de faible hauteur avec des charges inférieures aux forces de soulèvement tangentielles, lors de l'utilisation de fondations préfabriquées, à mesure que le sol gèle, une séparation successive des blocs supérieurs des blocs inférieurs est possible. Le sol de remblai peut pénétrer dans l'espace entre les blocs (Fig. 2), ce qui entraîne la formation et l'accumulation de déformations résiduelles de soulèvement. Dans ce cas, il est nécessaire de passer à l'option des fondations monolithiques en béton armé.

Riz. 2. Déformations possibles dans les sols soulevés des fondations préfabriquées : gd - charge de la maison ; τf — forces de soulèvement tangentielles à la limite « sol - remblai » ; τfр — forces de soulèvement tangentielles à la limite « remblai - fondation » ; df – profondeur de congélation estimée ; dfi — profondeur de congélation actuelle ; 1- bloc de fondation; 2 — espace (cavité); 3 - terre de remblayage.

2. Sous des objets lourds, le remplissage des cavités des tranchées et des fosses après réalisation des fondations est possible avec un soulèvement local du sol. Sous les bâtiments de faible hauteur, le remplissage des sinus avec du sable grossier ou moyen sans soulèvement permet de réduire l'ampleur des forces de soulèvement tangentielles (Fig. 3a).

Riz. 3. Remplissage des sinus des tranchées et des fosses avec du sable : a - la largeur des sinus, tirée des conditions technologiques des travaux ; b - la largeur calculée des sinus, tirée de l'état de stabilité des fondations ; gd est la charge de la maison ; τf — forces de soulèvement tangentielles à la limite « sol - remblai » ; τfp - forces de soulèvement tangentielles à la limite « remblai-fondation » ; df – profondeur de congélation estimée ; 1 - fondation ; 2 - sinus rempli de sable.

Si la largeur des tranchées ou les dimensions des fosses, adoptées pour des raisons technologiques, ne sont pas suffisantes lors du remplissage des sinus avec du sable pour assurer la stabilité des fondations, leurs dimensions en plan peuvent être augmentées. Plus les sinus de remblayage avec un sol non soulevant sont larges, plus les forces de soulèvement tangentielles agissant à la limite avec les fondations sont faibles ( riz. 3b).

Avec une certaine largeur de tranchées, les piliers de terre non aménagés restants entre les fondations peuvent être si petits qu'il devient conseillé d'aménager une fosse sous toute la maison et de remplacer la terre soulevant par de la terre non soulevante.

3. Avec des volumes importants de travaux d'excavation, une décision plus rationnelle peut être de modifier la profondeur des fondations. Par exemple, poser les fondations à une profondeur à laquelle les forces de friction du sol non gelé ainsi que la charge de la maison dépassent les forces de soulèvement tangentielles ( riz. 4a). Cependant, avec cette option, la consommation de béton armé augmente considérablement.

Riz. 4. Options pour approfondir les fondations : a - nettement en dessous de la profondeur de congélation ; b - au-dessus de la profondeur de congélation ; gd - charge depuis la maison ; τf~ forces de soulèvement tangentielles à la limite « sol - remblai » ; τfр — forces de soulèvement tangentielles à la limite « remblai - fondation » ; τr : forces de friction tangentielles du sol dégelé ; df – profondeur de congélation estimée ; 1 - fondation ; 2 - sinus rempli de sable ; 3 - sein rempli de terre locale ou de sable; 4 - coussin de sable anti-soulèvement.

Une consommation de béton armé nettement inférieure est obtenue lors de la pose de la base des fondations au-dessus de la profondeur de congélation calculée - lors de la construction de fondations peu profondes. Dans ce cas, une profondeur est prise telle que les forces de soulèvement tangentielles ne dépassent pas les charges de la maison ( riz. 4b).
4. Une solution plus économique que l’enfouissement des fondations dans un sol dégelé peut être obtenue en augmentant la section transversale au pied de la fondation ( riz. 5a,b), placé en dessous de la profondeur de congélation. Dans ce cas, la partie élargie fait office d'ancrage, empêchant la fondation de bouger sous l'influence des forces de soulèvement tangentielles.

Riz. 5. Structure d'ancrage des fondations : a - fondation en bandes ou en colonnes ; b - support de forage ; df – profondeur de congélation estimée ; dfmax est la profondeur de congélation maximale enregistrée lors des observations ; τf - forces de soulèvement tangentielles à la limite « sol - remblai » ou « sol - support de forage » ; τfp - forces de soulèvement tangentielles à la limite « remblai-fondation » ; σ est la pression réactive du sol soulevé par le gel ; 1 - fondation en colonnes ou en bandes ; 2-support de perçage.

La pression réactive du soulèvement du sol sur l'ancre contribue à la stabilité de la fondation. Avec cette solution, ainsi qu'avec l'approfondissement dans le sol dégelé, un renforcement renforcé en traction des fondations est nécessaire, car le béton a une faible résistance aux forces de traction.
Pour garantir une construction fiable de telles fondations pendant toute la durée de vie de la maison, il est recommandé d'approfondir la partie d'ancrage en dessous de la profondeur de gel maximale enregistrée dans la zone de construction.
5. Lors du calcul de la stabilité des fondations, il peut être nécessaire de passer à d'autres types de fondations : au lieu de fondations en bandes enterrées, utilisez des fondations en colonnes enterrées ; au lieu de colonnes encastrées - de rubans ou de colonnes peu encastrés ; au lieu de forer des supports - des supports en colonnes dans des fosses ; au lieu de percer des supports cylindriques - percer ceux avec élargissement, etc.
6. Pour réduire les déformations inégales lors de l'utilisation de fondations en colonnes peu profondes, des mesures peuvent être prises pour augmenter la résistance et la rigidité spatiale des structures au-dessus des fondations. Il peut s'agir de l'installation de ceintures de renforcement en béton armé au niveau du sol, du renforcement des murs en maçonnerie (brique et autres matériaux en pièces), de l'installation de sols monolithiques. Lors de l'utilisation de fondations superficielles en bandes, il est possible d'installer des socles monolithiques en béton armé dans une seule structure avec les fondations.

Mesures d'ingénierie et de remise en état

1. L'augmentation du niveau général du chantier par la mise en place de remblais à partir de sols non soulevants (sable grossier ou moyen) permet de réduire la profondeur de gel de la base soulevante. Dans le même temps, le degré de soulèvement des sols du chantier diminue. Un tel événement est particulièrement conseillé lorsque le niveau de la nappe phréatique est élevé.
2. Afin de réduire le degré de soulèvement du sol sur un chantier de construction en abaissant le niveau de la nappe phréatique, un drainage profond peut être installé. Cependant, cette mesure plutôt coûteuse dans les maisons sans sous-sol peut s'avérer inefficace. Par exemple, lorsque le niveau des eaux souterraines passe d'une profondeur de 1 m de la surface à 2 m dans les loams et les argiles, le degré de leur soulèvement change peu.
Dans les maisons avec Rez-de-chaussée ou un sous-sol technique, l'installation d'un drainage profond doit, en règle générale, être effectuée dans un but légèrement différent - pour éliminer la possibilité d'inondation des locaux enterrés par les eaux souterraines.
3. Il est possible de réduire le soulèvement des sols en réduisant leur porosité en les compactant à l'aide de dameurs lourds. Le bourrage et l'emboutissage des tranchées et des fosses de fondation pour les bâtiments de faible hauteur ont été utilisés à titre expérimental dans les années 90 dans la construction rurale centralisée. Cependant, cette méthode ne s'est pas généralisée dans la construction individuelle en raison de son intensité de main-d'œuvre et de son coût élevés, ainsi que de la nécessité de disposer de mécanismes et d'équipements puissants qui tombent rapidement en panne.

Mesures physiques et chimiques

1. Les normes proposent des mesures pour réduire le soulèvement du sol en introduisant des additifs spéciaux dans le sol. La salinisation des sols permet d'abaisser leur point de congélation. L'imprégnation de la couche de sol avec des produits pétroliers réduit considérablement son gel.
2 . Pour réduire le gel des sols soulevés avec fondations, il est proposé d'enduire de graisse les surfaces latérales situées dans le sol ou de les recouvrir d'un film polymère.
3. Il existe des technologies pour lier les sols soulevés de différentes manières : chimique, électrochimique, forage-mélange, etc.

Mesures de protection thermique

Il est possible d'empêcher complètement ou partiellement le gel du sol soulevé sur la surface latérale des fondations enterrées lorsque des matériaux isolants sont placés dans le sol autour de celles-ci. Dans les maisons chauffées saisonnièrement, l'isolation est posée des deux côtés des fondations et dans les maisons régulièrement chauffées - uniquement à l'extérieur (Fig. 6).

Riz. 6. L'utilisation d'isolants pour éviter le gel des sols soulevés : a - dans une maison chauffée de façon saisonnière ; b - dans une maison régulièrement chauffée période hivernale; 1 - fondation ; 2 - isolation.

Des matériaux isolants qui n’absorbent pas l’eau doivent être utilisés. Tout d'abord, les matériaux isolants à base de mousse de polystyrène extrudé conviennent pour cela, par exemple Penoplex, Styrofoam, Styrodur, Primap1ex, Ter1ex, Teploizoplit, etc.

1 . Tout d'abord, notons que la nécessité d'appliquer de nombreuses mesures pour assurer la stabilité des fondations enterrées légèrement chargées dans des sols soulevés se pose en raison de l'absence de la condition principale sur laquelle repose la règle d'approfondissement - les forces tangentielles de soulèvement ne sont pas écrasé par les charges d'un immeuble de faible hauteur. Les charges exercées par une maison dans des sols moyennement ou fortement soulevés sont dans la grande majorité des cas nettement inférieures aux forces de soulèvement tangentielles. Les mesures proposées sont donc présentées comme des mesures de sauvetage lors de la construction de fondations enterrées et peu chargées.
On peut être d'accord avec l'application des mesures proposées comme exception pour les petits volumes de constructions de faible hauteur. Cependant, lors de la construction massive d'immeubles de faible hauteur, la conception des fondations avec des mesures de sauvetage contredit la logique de l'art de la construction.
2. Des mesures telles que l'approfondissement des fondations nettement en dessous de la profondeur de gel calculée, l'installation d'ancrages élargissant en dessous de la profondeur de gel, le remplacement de tous les sols soulevants par des sols non soulevants, la pose d'isolant dans le sol, etc., entraînent une augmentation significative des coûts de construction.
3. Les mesures liées à la salinisation des sols, à leur imprégnation avec des produits pétroliers et au revêtement de la surface des fondations avec des graisses ont été proposées à une époque où les problèmes environnementaux n'étaient pas aussi pressants qu'aujourd'hui et n'ont donc pas été prises en compte. De telles mesures devraient être reconnues comme étant nocives pour l'environnement et impropres à une utilisation dans construction de faible hauteur.
4 . Un certain nombre de mesures : compactage et estampage des tranchées et des fosses, renforcement des sols par l'introduction d'additifs liants, installation de drainage profond sous les maisons sans sous-sol n'ont pas été utilisées dans la pratique de la construction de bâtiments de faible hauteur en raison de leur faible efficacité, de leur faible technologie ou de leur manque. de mécanismes et d'équipements appropriés.
5. Pourtant, le recours à un certain nombre de mesures permet d'assurer la stabilité et donc la fiabilité des fondations sous les bâtiments de faible hauteur, mais cela se traduit par une augmentation significative des coûts de construction.
6. L'utilisation de fondations enterrées dans des sols soulevants, lorsque les forces de soulèvement tangentielles dépassent les charges de la maison, ne font que compliquer et augmenter le coût de la résolution du problème de la construction de fondations fiables.
Les plus prometteuses en termes de fiabilité et de rentabilité de la construction sous des bâtiments de faible hauteur sans sous-sol dans des sols soulevés sont les fondations peu profondes monolithiques en béton armé placées sur un coussin de sable anti-soulèvement. Les petites charges d'un bâtiment de faible hauteur permettent de reposer les fondations sur des sols situés près de la surface. Vous pouvez utiliser des fondations peu profondes et peu profondes. Dans ce cas, le besoin de nombreuses activités disparaît tout simplement et les activités nécessaires sont réalisées dans des volumes beaucoup plus réduits.
7. Lors de l'approfondissement des fondations en dessous de la profondeur de gel calculée, seules les déformations de tassement sont autorisées. Les déformations par soulèvement ne sont pas autorisées. Lors de l'utilisation de fondations peu profondes, les déformations de tassement et les déformations de soulèvement dans une mesure limitée sont autorisées. Valeurs absolues des déformations pour Maisons en bois sont de 5,0 cm, pour la déformation, ils sont respectivement de 0,002 et 0,0005.
8. Fiabilité fondations peu profondesà la profondeur d'enfouissement sélectionnée, ils fournissent :

calcul de la surface requise de la partie de support, en tenant compte des charges de la maison et de la résistance de conception du sol ;
calculer, à partir des conditions de stabilité, la largeur requise des tranchées et des fosses dont les sinus sont remplis de sol non soulevé - en fonction des charges de la maison, de la profondeur de pose choisie et du degré de soulèvement du sol ;
calcul basé sur les déformations de soulèvement admissibles de l'épaisseur de la charge anti-soulèvement.

Dans les maisons avec rez-de-chaussée, la stabilité des structures enterrées dans des sols soulevants est obtenue en installant la largeur de conception des sinus, remplis de sol non soulevant, dans la fabrication de murs monolithiques en béton armé.
9. En 2005, un code de règles (SP 50-101-2004) a été publié pour développer le SNiP, qui définit les principales dispositions pour la conception de fondations peu profondes sur des sols soulevés dans les constructions de faible hauteur. Données du tableau 2 SNiP 2.02.01-83* ne conviennent pas pour choisir la profondeur des fondations des bâtiments de faible hauteur dans des sols soulevés.

L. Ginzburg, candidat du magazine des sciences techniques Conseils des professionnels n° 2/2010

Une caractéristique des sols soulevés est leur sensibilité au soulèvement dû au gel.

Le processus de soulèvement du sol est le résultat du gel de l'humidité qui s'y trouve, qui se transforme en glace.

La force de soulèvement dans les sols argileux peut détruire n'importe quelle structure, c'est pourquoi la construction sur de tels sols nécessite une technologie de travail spéciale.

La glace étant moins dense que l’eau, son volume est plus grand. Les sols soulevants comprennent trois types sols argileux: loam sableux, limoneux et argileux. L'argile contient beaucoup de pores, ce qui lui permet de retenir l'humidité. En conséquence, plus le sol contient d'argile et d'eau, plus son soulèvement est important.

Le degré de soulèvement dû au gel s'entend comme une valeur indiquant la susceptibilité du sol à un éventuel soulèvement. Le degré de soulèvement est déterminé comme le rapport entre la variation absolue du volume du sol résultant du gel et la hauteur du sol avant le gel.

Ainsi, il est ici possible de déterminer comment le processus de gel du sol affecte son volume. Si l'indice du degré de soulèvement du sol est supérieur à 0,01, alors ces sols sont appelés soulèvement, c'est-à-dire qu'ils augmentent de 1 cm ou plus lorsque le sol gèle jusqu'à une profondeur de 1 m.

Mesures anti-vol

La force de soulèvement est si grande qu’elle peut soulever un grand bâtiment. Par conséquent, sur les sols soulevés, des mesures spéciales sont prises pour réduire et prévenir le soulèvement. On peut distinguer les mesures suivantes prises contre le soulèvement du sol :

Tous les types de sols argileux sont susceptibles de se soulever.

Remplacer le sol par du sable grossier ou graveleux qui ne soulève pas. Cela nécessitera une grande fosse dont la profondeur dépasse la profondeur de congélation du sol. La couche de sol soulevée est retirée de la fosse creusée, ce qui permet de verser du sable et de le compacter soigneusement. Un matériau tel que le sable convient très bien à l'installation, car il possède une capacité portante très élevée. Cette méthode est coûteuse car elle nécessite beaucoup de travail.
Vous pouvez également obtenir une stabilité en le posant sur des sols soulevés à un niveau inférieur à la profondeur de congélation. Dans ce cas, les forces de soulèvement n'agiront que sur ses surfaces latérales et non sur la base. En gelant sur la surface latérale de la base de la maison, le sol la déplacera de haut en bas. En raison de la charge, la force de soulèvement par m² de surface latérale de la base de la maison peut atteindre 5 tonnes. Si une maison construite a une base égale à 6x6 mètres, sa superficie latérale sera de 36 mètres carrés. mètres. Le calcul de la force de soulèvement tangentielle lors d'une pose à une profondeur de 1,5 mètre donnera 180 tonnes. C'est suffisant pour maison en bois rose, car l'arbre ne pourra pas résister à la force du soulèvement. Par conséquent, cette méthode est utilisée pour la construction de maisons lourdes en briques ou en blocs de béton armé. Ils sont construits spécifiquement sur des types de bandes.
Pour réduire l'influence de la force tangentielle du soulèvement du sol, une couche d'isolant est utilisée, qui est posée sur la couche de sol. Cette méthode convient aux bâtiments légers et peu profonds. L'épaisseur de l'isolant utilisé est prise en compte en fonction des conditions climatiques du lieu de construction de la maison.
Des mesures peuvent être prises pour évacuer l’eau afin d’éviter les soulèvements. A cet effet, un système de drainage est installé le long du périmètre du site. Pour ce faire, à une distance d'un demi-mètre de la fondation jusqu'à la profondeur de sa pose, un fossé de profondeur similaire est posé. Un tuyau perforé y est placé, qui doit être posé dans le tissu filtrant en conservant une légère pente. Un fossé avec un tuyau enveloppé de tissu doit être rempli de gravier ou de sable grossier. L'eau qui coule du sol doit alors s'écouler à travers tuyau de drainage dans le puits de drainage à travers le trou. Pour assurer un drainage naturel de l'eau, une zone de drainage suffisamment basse est nécessaire. Cela nécessite l'installation d'une zone aveugle et d'un système de drainage pluvial.

Appareil à base de bande

Exigences générales

Les règles de base pour la construction des fondations des bâtiments et des structures sont énoncées dans le SNIP 2.02.01-83.

Pour l'installation, il est nécessaire de créer une structure qui aurait un niveau de déformation acceptable tout au long de la vie de la maison. Dans ce cas, la condition de grande stabilité sous l'influence de la force tangentielle du soulèvement du sol doit être remplie. L'indicateur de leur déformation lorsqu'ils sont posés sur des sols soulevés doit être nul. Pour s'assurer que la base de la fondation ne se détache pas de la base du bâtiment, lors de sa pose, ils suivent la règle adoptée dans le SNiP 2.02.01 - 83. Profondeur de congélation estimée par rapport à la profondeur de pose des sols :

sans soulèvement - n'affecte pas la profondeur de placement ;
faiblement soulevant - dépasse la profondeur de placement;
moyen et très lourd - moins que la profondeur de sa fondation.

Cette règle garantit l'exclusion de l'action de forces de soulèvement normales importantes sur la base des fondations de la maison pour les sols à soulèvement moyen et élevé. Pour ceux qui ont un faible soulèvement, l’effet des forces de soulèvement est insignifiant. Les forces tangentielles de soulèvement agissant sur les surfaces latérales de la fondation sont écrasées sous l'influence du poids de l'ensemble de la structure. Par conséquent, plus le projet de construction est lourd, plus cette condition est réalisable.

Application de structures en bandes

La fondation, étant la partie souterraine du bâtiment, prend la charge du poids de la structure et la transfère aux couches denses de sol, c'est-à-dire la base. Son bord est un plan situé dans la partie supérieure souterraine, qui est en contact avec la semelle ou base de la fondation.

Le ruban a une fiabilité et une durabilité élevées, il est donc largement utilisé dans la construction.

Appareil fondations en bandes plus facile que d'autres, même si cela nécessitera beaucoup de matériaux et l'utilisation d'un camion-grue. Le ruban est une bande de béton armé posée sous les murs d'un bâtiment le long de son périmètre. Lors de la pose, il est nécessaire de s'assurer que la section transversale de chaque section a la même forme.

Ce type est utilisé pour les types de maisons suivants :

avec des murs en pierre, brique, béton, d'une densité supérieure à 1000-1300 kg/cu. m;
avec du béton monolithique ou armé, c'est-à-dire des sols lourds ;
avec un sous-sol ou un rez-de-chaussée prévu, dans lequel les murs du sous-sol sont formés par les murs d'une fondation en bande.

L'utilisation d'une fondation en bande renforcée assure la fiabilité de la structure des murs d'une maison construite sur des sols soulevés. En même temps, il redistribue la charge d'une zone avec un type de sol vers une zone avec un autre type.

Types

Schéma de l'appareil

Les fondations en bandes sont divisées en deux types : enterrées et peu profondes. Cette division dépend de la charge des murs porteurs du bâtiment sur leur fondation souterraine. Les deux types conviennent à la construction sur des sols soulevant ou légèrement soulevants, offrant ainsi une stabilité suffisante au bâtiment. La fondation en bande forme une charpente en béton armé qui s'étend sur tout le périmètre de la structure du bâtiment. Les coûts de construction de cet ouvrage permettent d'atteindre le rapport « fiabilité-économies » optimal. Le budget de l'appareil ne dépassera pas 15 à 20 % du coût de construction de l'ensemble de la structure ou du bâtiment.

Pour la construction de bâtiments sur des sols légèrement soulevés, une fondation peu profonde convient. Ce type est utilisé pour la construction de béton cellulaire, de bois, de petites briques et maisons à ossature. Il est posé à une profondeur de 50 à 70 cm.

Les fondations en bandes encastrées conviennent à la construction de structures sur des sols soulevés. Les sols et les murs des maisons pour une telle fondation doivent être lourds et le poids de l'ensemble de la structure empêchera le sol de se soulever sous le poids du bâtiment ou de la structure.

Pour les maisons construites sur des sols soulevants, la construction simultanée d'un sous-sol ou d'un garage est prévue. La pose est effectuée à une profondeur de 20 à 30 cm inférieure à la profondeur de congélation du sol soulevé. La consommation de matière pour le deuxième type sera supérieure à celle du premier. Sous les murs intérieurs du bâtiment, il peut être posé à une profondeur de 40 à 60 cm.

Le fond de la fondation en bande profonde est posé en dessous du niveau de congélation de l'eau du sol. Cela peut expliquer la résistance et la stabilité élevées par rapport aux modèles peu profonds. Cependant, les coûts de main d’œuvre et de matériaux pour le type encastré sont plus élevés.

Appareil sur sols soulevants

Une bétonnière aidera à accélérer le processus de préparation du mélange de béton.

La fondation en bande est posée pendant la période chaude de l’année. La pose ne nécessite pas l'utilisation d'équipements coûteux, seules une bétonnière et une petite mécanisation sont utilisées.

Les sols intumescents et profondément gelés ne conviennent pas à la pose de fondations en bandes. Dans de tels sols, sa pose est réalisée dans de rares cas. La zone où est prévue une bande ou un autre type d'installation doit faire l'objet d'une série d'études géotechniques. Ceux-ci devraient inclure :

Détermination du type de sol et de son état.
Le degré de gel du sol.
La présence d'eau contenue dans les sols.
L'ampleur de la charge exercée par la structure du bâtiment.
Disponibilité d'un sous-sol.
Durée de vie de la structure.
Matériel nécessaire à l'installation.
Équiper le site pour la construction de communications souterraines.

Une approche responsable et compétente dans le choix du type d'une future structure détermine sa qualité. L'avenir en dépend caractéristiques de performance bâtiment. Au cours du processus de construction, des coûts inattendus peuvent survenir pour corriger les erreurs résultant des distorsions. Les structures porteuses peuvent être sujettes à des déformations verticales et horizontales et à des précipitations inégales se produisant dans le sol. Des problèmes d’eau souterraine peuvent survenir.

Pose d'une fondation en bande encastrée

Étape préliminaire et préparation du matériel

Les fondations en bandes encastrées sont des structures aux parois épaisses dont l'épaisseur est déterminée par le matériau utilisé. L'épaisseur des murs est influencée par la pression du bâtiment, le degré de gel et l'humidité du sol. La fondation en bande peut être conçue avec une expansion vers le bas ou avoir un aspect en gradins.

La conception de l'appareil sur les sols soulevés est divisée en deux types :

La fondation en bandes de blocs est montée à l'aide d'un équipement de levage spécial.

Les structures en bandes préfabriquées peuvent être construites à l’aide de blocs de béton préfabriqués. Parmi les avantages de ce type, il y a la possibilité de construire en toute saison. Une telle fondation est simple à installer sur des sols soulevés, ce qui peut être réalisé en peu de temps. L'inconvénient est le prix élevé de la structure et la possibilité de transmission d'humidité dans des conditions d'étanchéité insuffisante. Cela nécessite une zone aveugle et un drainage.
Les rubans, de type monolithique, sont construits à partir de mortiers de béton Haute qualité. Leurs conceptions, de toute complexité, sont équipées d'un cadre renforcé intégré dans un seul ruban monolithique. L'inconvénient de la conception est la longue durée du processus de maçonnerie.

Lors des travaux préparatoires à la pose d'une fondation en bande installée sur des sols soulevés, il est nécessaire de prendre en compte les points suivants :

Le coffrage en bois de la fondation doit être solidement fixé afin qu'il ne s'effondre pas sous la pression du béton coulé.

La largeur de la base doit être supérieure de 15 cm à la largeur des murs du bâtiment prise en compte lors de la conception.
Éliminez les éventuels temps d'arrêt en élaborant un plan de travail pendant la production type de courroie de vos propres mains.
Equiper les entrepôts en important matériel nécessaire sur le chantier pour couler la structure en une seule fois.
Assurez-vous de fixer la position de tous les éléments de la fondation en bande à l'aide d'une corde avec des piquets.
Nivelez au préalable toutes les irrégularités du terrain à l'emplacement de la future fondation à l'aide de lattes et d'un niveau.

Ainsi, pour poser une fondation en bande encastrée, vous aurez besoin des outils et matériaux suivants :

Niveau.
Fil à tricoter.
Pelles à baïonnette et pelle.
Cordon pour marquage.
Renfort nervuré (section 10-14 mm).
Bois, hache, marteau, clous et scie à métaux pour coffrage.
Ciment, sable, pierre concassée.
Bétonnière comme équipement.

Installation étape par étape

Les parois des tranchées profondes doivent être renforcées avec des entretoises pour éviter l'effondrement du sol.

La procédure de pose consiste à effectuer les travaux suivants :

Disposition du plan d'un bâtiment ou d'une structure.
Détermination de la profondeur requise.
Préparation de la tranchée.
Pose d'un lit de graviers et de sable si nécessaire.
Pose de coffrage.

Avant de commencer les travaux, après avoir dégagé le chantier, un plan du bâtiment ou de l'ouvrage est tracé. Dans ce cas, toutes les dimensions de la fondation prévue sont transférées des dessins finis à la surface du terrain. Des piliers sont installés, servant de chutes, situés à une distance de 1 à 2 mètres des futurs murs de la maison, à partir desquels sont clouées des planches. Ces planches marquent les dimensions des tranchées, ainsi que des fondations et des murs de la maison. Les distances sont mesurées avec un ruban à mesurer pour garantir des mesures précises, et les angles sont calculés à l'aide d'un triangle. Ils déterminent l'emplacement des axes perpendiculaires.

La construction commence par l'installation d'un coussin de sable au fond de la tranchée.

Pour les sols soulevés, il est très important de déterminer la profondeur de leur gel, la présence d'eaux souterraines et de calculer la charge du sol sur les fondations. Il est posé à une profondeur inférieure au point de congélation des sols soulevés, il est donc enterré.

La technologie d'installation au stade initial consiste à creuser une tranchée. Vous pouvez le préparer à l'aide d'une excavatrice ou de vos propres mains à l'aide d'une pelle. La tranchée constituera la fondation, qui devra être nivelée à la fin de la préparation, sans effondrements ni irrégularités. Une tranchée est creusée jusqu'à 1 mètre de profondeur, sans pose de fixations. Ses murs doivent être verticaux. Si la profondeur est supérieure à un mètre, des pentes sont réalisées pour empêcher la terre de tomber des entretoises.

La tranchée finie doit être posée avec des couches de gravier et de sable de 12 à 15 cm de hauteur chacune. Après la pose, les deux couches sont compactées à l'eau. L'oreiller fini est recouvert d'une couche de film de polyéthylène. Option alternative est une coulée de solution de béton, qui se conserve une semaine. En conséquence, le mortier de béton, plus fin, prend fermement.

Étape de préparation du coffrage et liage des renforts

Le diamètre et le nombre de rangées de renforts longitudinaux dans la charpente dépendent de la conception de la structure en cours de construction.

Pour construire le coffrage, on prend des planches rabotées dont l'épaisseur est de 40 à 50 mm. Vous pouvez utiliser un coffrage en panneaux humidifié avec de l'eau avant de couler la solution de béton. À cet effet, de l'ardoise, du contreplaqué et d'autres matériaux appropriés sont utilisés. Lors du montage du coffrage, celui-ci est simultanément contrôlé au niveau correct de verticalité. Pour l'usine, des tuyaux en béton d'amiante sont posés dans le coffrage de l'ouvrage d'assainissement avec alimentation en eau.

Au fur et à mesure de la construction du coffrage, un cadre renforcé y est posé. Le renfort est monté dans le coffrage, créant un cadre sur tout le périmètre de la future fondation. Les barres de renfort utilisées doivent avoir partout le même diamètre. Le cadre de renfort est monté par tricotage, qui doit être réalisé conformément aux documents de conception. Lors de son installation, suivez attentivement la technologie de l'appareil du type sélectionné, préfabriqué ou monolithique.

En l'absence de projet particulier, une charpente renforcée standard est construite en position verticale. Deux rangées de barres d'armature sont prises le long de la largeur de la fondation, qui sont fixées horizontalement à l'aide de fil à tricoter. Quantité requise le renforcement est déterminé par la largeur de la fondation et est effectué tous les 10, 15 ou 25 centimètres.

Couler la structure

Pour compacter le mélange de béton placé dans le coffrage, un vibrateur interne doit être utilisé.

Après avoir préparé le coffrage et fixé la charpente renforcée, le béton est coulé. L'épaisseur de chaque couche de remblai doit être d'environ 15 à 20 cm. Le remblai doit être compacté avec un pilon spécial en bois. Ainsi, afin d'éliminer tous les vides de la structure, les parois du coffrage sont taraudées à l'aide d'un marteau en bois.

La solution de béton est préparée sur place à l'aide d'une bétonnière. Dans ce cas, le ciment, le sable et la pierre concassée sont respectivement pris dans un rapport de 1:3:5. Cette composition varie en fonction de la période de l'année et de la complexité de la structure.

La consistance et la composition de chaque couche doivent être les mêmes. En hiver, ils utilisent un radiateur à béton, couvrant toute la structure laine minérale et en utilisant des additifs spéciaux résistants au gel. Le béton est coulé à partir d'une petite hauteur à l'aide de gouttières, sinon le coulage peut aboutir à un délaminage du béton.

Pour éliminer l'air du béton, à la fin de tous les travaux de coulage, celui-ci est percé à différents endroits à l'aide d'une sonde. Pour rendre la fondation en bande uniformément solide, elle est recouverte d'un film.

Au stade final, le coffrage est retiré 4 à 6 jours après le coulage du béton. La durée dépend de la température à laquelle la coulée a été réalisée et de son épaisseur. Après décoffrage, le remblayage est réalisé à l'aide d'argile et de sable. Le remblai est compacté avec de l'eau et nivelé.

En partie haute, la fondation est traitée avec une solution imperméabilisante spéciale. Le type de composition dépend de la profondeur de la structure. Une isolation thermique est réalisée si nécessaire.

Lors de l'installation d'une fondation en bande encastrée sur des sols soulevés, la profondeur de gel est prise en compte, qui est une valeur constante pour chaque tassement. Cela dépend des conditions climatiques et du taux d’humidité. Contrairement à une fondation peu profonde utilisée pour les sols légèrement soulevés, une fondation enterrée ne comprend pas de coussin de sable. Le support des fondations en bandes enterrées est la structure non résolue du sol, qui n'est pas gorgé d'eau.

Peu profond sur des sols soulevants

La construction de fondations en bandes enterrées dans les zones à soulèvement des sols est coûteuse. Cela nécessite des coûts financiers importants. L'influence accrue de la force de soulèvement tangentielle sur la structure, dépassant la charge de la structure elle-même, complique la technologie de construction. Par conséquent, la solution la plus prometteuse consiste à construire des bâtiments de faible hauteur sans sous-sol sur des sols soulevés. De tels bâtiments se caractérisent par l'utilisation de fondations peu profondes en bandes monolithiques en béton armé. Ils nécessitent un coussin de sable anti-soulèvement. A la moindre charge de la maison, ses fondations reposent sur le sol, proche de la surface. En raison de l'absence de mesures supplémentaires, les coûts d'installation de ce type de fondation sont considérablement réduits.

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Lors de la construction d’une fondation sur un sol soulevé, il est nécessaire de prendre en compte les impacts permanents et temporaires sur le sol. En hiver, le sol affecte le sol avec vengeance, ce qui est associé au soulèvement. Les technologies modernes permettent de contourner le soulèvement et de construire une fondation fiable.

Le soulèvement du sol est une augmentation du volume du sol lors du passage d'un état dégelé à un état gelé et une forte diminution de volume lorsque le sol gelé dégèle. Le soulèvement dépend de la composition du sol, du niveau de la nappe phréatique et de la porosité du sol. Lors du gel, l'eau dans le sol augmente de 10 à 14 %, le sol se soulève et peut soulever un bâtiment.

Les sols soulevants comprennent les sables fins et limoneux, tous types de sols plastiques mous (limon sableux, limoneux). Le niveau de la nappe phréatique affecte ouvertement le soulèvement du sol. Si l'eau est plus proche de la surface, l'impact des forces de soulèvement sur la structure est 2 à 3 fois plus fort. Plus la structure du sol est fine, plus le sol deviendra humide rapidement.

Les fondations posées au niveau du gel du sol peuvent être gravement endommagées. Même avec un poids important du bâtiment, celui-ci peut s'élever lorsque le sol se soulève. Lorsque le sol dégèle, le sol s’affaisse et la structure s’affaisse de manière inégale. Les murs commencent à se déformer et après 5 à 7 ans, les fondations ne seront plus du tout conformes aux codes du bâtiment.

Moyens de lutter contre le soulèvement des sols

Remplacer le sol soulevant. Cette méthode est la plus efficace. Lors de la pose des fondations, le sol est enlevé jusqu'à une profondeur de 50 à 70 cm et à sa place, de la pierre concassée et un coussin de sable sont coulés.
Éliminer l'humidité du sol. Pour protéger le sol des fortes pluies, une zone aveugle est aménagée sur tout le périmètre de la fondation. La largeur de la zone aveugle doit être plus large que le remblai afin que l'eau ne pénètre pas sous les fondations.
Isolation du sol. Pour lutter contre le soulèvement, vous pouvez isoler le sol près des fondations. Si le sol gèle jusqu'à 1,5 mètre, isolez-le avec une bande de 1,5 mètre de large autour du périmètre de la maison.

Lorsque vous construisez une fondation sur un sol soulevé, tenez compte du changement des eaux souterraines au cours des différentes saisons. Dans différentes régions, l'eau monte à différentes hauteurs.

Options pour poser une fondation sur un sol soulevant

Lors du choix d'une fondation, il est nécessaire de prendre en compte les forces d'influence du sol et de calculer la masse du bâtiment afin que la fondation ne se fissure pas.

Fondation encastrée en bande Rarement utilisé sur des sols soulevants. La profondeur de pose d'une telle fondation ne doit pas dépasser 1,5 mètre, sinon les forces de soulèvement agiront directement sur la fondation. Ce type de fondation est posé sous de lourdes pierres et maisons en brique. Si la structure implique l'utilisation de blocs de béton et de bois, une fondation en bande enterrée sur un sol soulevé peut se comporter de manière imprévisible, par exemple en soulevant le bâtiment et en déformant les murs.
Fondation en bande peu profonde largement utilisé sur les sols soulevés, car il est posé au-dessus de la profondeur de congélation. Ce type convient aux maisons en bois, en rondins et en blocs de béton. L'installation d'une telle fondation est réalisée dans une couche de sol gelée. Cette fondation est très fiable et durable pour les bâtiments de faible poids.
Fondation sur pieux sur un sol soulevant, il est utilisé si la profondeur de gel du sol ne dépasse pas 1,5 mètre et qu'un type de cadre est utilisé. La taille des pieux est de 3 à 4 mètres. Une telle fondation est une fondation stable, mais sa pose nécessitera un équipement spécial. Dans la construction privée, ils utilisent pieux vissés qui sont vissés dans le sol.
Fondation en colonnes optimal pour soulever le sol. Sa facilité d’installation et sa rentabilité sont les principaux critères de choix. Une fondation en colonnes est posée dans la couche de sol gelée à l'aide de piliers. La distance entre les piliers ne doit pas dépasser 2 mètres.

La fondation ne peut pas rester inutilisée, elle est immédiatement chargée, répartissant la charge verticalement sur les supports à l'aide d'un niveau. Les piliers sont posés sur une chape de sable et de ciment.

Utiliser comme piliers structures en béton armé vous pouvez poser les fondations sur le terrain :

Avec haut niveau humidité;
humide et fortement mouillé;
marécageux.

Règlement de fondation

Le tassement du bâtiment peut être facilité par une répartition inégale de la charge sur les fondations. S'il y a des murs vierges dans une partie de la maison et seulement des murs cintrés dans l'autre, le poids appuie sur les fondations avec des forces différentes, des fissures apparaissent dans les fondations et la structure se déforme.

Certaines caractéristiques de la construction du bâtiment affectent également le peuplement. La partie de la maison construite en été s'affaissera moins que la partie achevée en hiver. Pour éviter un tassement inégal, il est préférable de construire un bâtiment à une période de l'année ou d'utiliser des matériaux légers en hiver.

La construction sur un sol soulevant est un processus complexe qui ne permet aucune erreur. Le respect des mesures de protection contre les forces de soulèvement protégera le bâtiment de la destruction et de la déformation de la structure.

Construire une fondation sur des sols soulevés n’est pas une tâche simple. Ici, il est nécessaire de prendre en compte les forces d'impact, de calculer la charge et les masses afin que la fondation devienne un support fiable pour le type de structure que vous envisagez de construire. Commençons donc par la définition.

Un sol soulevé est un sol susceptible au soulèvement dû au gel. L'ampleur du soulèvement est calculée à l'aide de la formule :

E = (H – h) / h,

où E est le degré de soulèvement, h est la hauteur du sol avant gel, H est la hauteur du sol gelé qui soulève.

Ainsi, il est possible de déterminer l'ampleur du changement de volume du sol pendant le gel. Les sols soulevants sont des sols dont le degré de soulèvement est supérieur à 0,01 (en cas de gel de 1 mètre, le sol augmente de volume de 1 cm).

Le processus de soulèvement du sol lui-même se produit en raison du gel de l'humidité du sol et, comme vous le savez, la glace se dilate, augmentant ainsi le volume du sol. Par conséquent, la notion de soulèvement du sol est entièrement déterminée par la présence d’eau dans le sol. Plus il y a d’eau, plus le sol gonfle. Tous les sols argileux, limoneux et limoneux sableux sont soulevés. Les sols argileux ont de nombreux pores qui retiennent l'humidité, donc plus il y a d'argile dans le sol, plus le sol est soulevé.

Étapes de travail

Il ne faut pas oublier que les forces de soulèvement sont importantes et peuvent soulever des bâtiments entiers. Par conséquent, la construction de structures sur des sols soulevants ne doit avoir lieu qu'avec des mesures prises contre le soulèvement.

Examinons les moyens de lutter contre le soulèvement des sols :

La méthode la plus radicale consiste à remplacer le sol soulevant par un sol non soulevant. Pour ce faire, ils creusent une grande fosse, d’une profondeur supérieure au niveau de congélation. Le sol soulevé est enlevé et du sable compacté est versé à sa place, ce qui constitue une excellente base pour la fondation, car le sable a une capacité portante élevée et ne retient pas l'humidité. Cette méthode est la plus fiable, mais elle implique également des coûts très importants, car elle implique une grande quantité de travaux de terrain.
La deuxième façon de contrer le soulèvement consiste à construire une fondation posée à une profondeur inférieure au point de congélation du sol. Dans ce cas, la fondation est libérée des effets de soulèvement à la base de la fondation. Les forces de soulèvement continueront d’affecter les murs de fondation. Même si cet impact sera d’un ordre de grandeur moindre, il peut néanmoins causer des problèmes importants. Lorsqu'il gèle sur les murs de fondation, le sol les entraîne de haut en bas avec des forces atteignant 5 tonnes par m2. Estimons la force d'impact sur une maison de 6 mètres sur 6 et avec une profondeur de fondation en bande de 1,5 mètre. Ainsi, la surface latérale est de 36 m2. Les forces d'impact du soulèvement du sol peuvent atteindre jusqu'à 180 tonnes, ce qui sera suffisant pour soulever une maison en bois. Par conséquent, cette méthode convient à la construction de maisons en béton armé lourd et en briques.
La troisième façon de gérer le soulèvement des sols est l’isolation. Cette méthode est la mieux adaptée à la construction de maisons légères et peu profondes. En posant de l'isolant au sol près de la maison, vous pouvez vous assurer que le sol ne gèle jamais. Dans ce cas, la largeur de l'isolation doit correspondre à la profondeur de congélation. Ainsi, si le sol gèle jusqu'à une profondeur de 1,5 mètre, vous devez également poser une isolation sur 1,5 mètre de large autour de la maison. L'épaisseur de l'isolant doit être sélectionnée individuellement.
Et une autre façon de construire des fondations sur des sols soulevés est de drainer l’eau. S’il n’y a pas d’eau, il n’y aura pas de soulèvement. Pour mettre en œuvre le drainage des eaux, ils créent système de drainage, c'est-à-dire qu'ils creusent un fossé à un demi-mètre de la fondation, avec une profondeur égale au niveau de la fondation. Un tuyau perforé enveloppé de tissu filtrant est placé dans ce fossé légèrement incliné. Après quoi le tuyau est recouvert de gravier ou de sable grossier. Ainsi, l'eau formée dans le sol va s'infiltrer dans le tuyau par ses trous, puis être évacuée par le tuyau vers une zone inférieure ou un puits spécialement aménagé à cet effet.

Après avoir mis en œuvre les méthodes présentées ici, la fondation vous servira fidèlement pendant de nombreuses années.