Types de fondations de bâtiment & Comment elles répartissent les charges
Lorsque la personne moyenne pense à une fondation, les murs du sous-sol de sa maison lui viennent probablement à l’esprit. Ou bien ils pensent à cette personne qui les appelle chaque année à la même heure pour leur demander un don… Un mur de sous-sol, ou mur de fondation, est la partie d’une structure qui résiste à la charge des pressions latérales de la terre causées par le sol accumulé contre elle, mais il transfère également la charge des bâtiments de la structure au-dessus vers la terre en dessous. Il existe deux catégories de fondations utilisées pour transférer les charges du bâtiment au sol : les fondations superficielles et les fondations profondes. Le type de sol et ses conditions aident les ingénieurs en structure à déterminer quel type de fondation est le mieux adapté à une structure particulière.
Les fondations peu profondes se trouvent souvent sous des structures légèrement chargées comme une maison ou un hangar et se trouvent près de la surface de la terre. Un exemple de fondation peu profonde est une semelle en béton. Les semelles en béton sont situées sous les murs de fondation et les colonnes intérieures et servent à répartir la charge de la structure supérieure sur une surface suffisamment grande pour limiter les mouvements du sous-sol. La taille de la semelle requise dépend du type de sol qui se trouve en dessous. Si une semelle est placée sur de l’argile, elle doit être beaucoup plus grande que si elle était placée sur le substratum rocheux, car ce dernier a une capacité portante beaucoup plus grande.
Les fondations peu profondes sont susceptibles de bouger selon les conditions environnantes et le type de sol sur lequel elles reposent. Par exemple, à Winnipeg où je vis, la plupart des fondations des maisons sont construites sur de l’argile qui gonfle lorsqu’elle absorbe de l’humidité. Le gonflement du sol entraîne un soulèvement qui peut soulever les fondations et causer un tassement différentiel dans la maison. Si le tassement différentiel est minime, il ne s’agit généralement pas d’un problème structurel mais plutôt d’un problème esthétique. Parfois, le mouvement peut être si important que l’intégrité structurelle du système de fondation est compromise et que des réparations ou un remplacement sont nécessaires. Consultez ce billet pour connaître d’autres causes de mouvement et de défaillance des fondations peu profondes.
Les dalles sur pilotis et les dalles sur sol sont deux autres types de fondations peu profondes qui sont utilisées dans la construction et qui peuvent être beaucoup plus économiques que les fondations profondes si les charges ne sont pas trop importantes et que la structure peut tolérer un mouvement différentiel. Il existe des risques associés aux dalles sur sol, car il est possible que le sol en dessous se rétracte et gonfle, ce qui entraînerait un mouvement de la dalle. Si le propriétaire est à l’aise avec les mouvements de la dalle, ce type de dalle de plancher est l’option la plus économique. Si les finitions et l’équipement placés sur une dalle ne peuvent pas tolérer de mouvement, une dalle de plancher structurelle est souvent recommandée. Une dalle de plancher structurelle comporte un vide en dessous, de sorte que le gonflement et le rétrécissement du sol en dessous n’affectent pas la dalle. Lorsque les conditions du sol ne sont pas idéales pour accueillir des fondations peu profondes, il faut envisager des fondations profondes.
Les fondations profondes se trouvent souvent sous de grands bâtiments où le poids de la structure est très élevé et où le mouvement de la structure n’est pas souhaité. Ces fondations transfèrent la charge du sol bien en dessous de la surface de la terre. Les pieux sont le type le plus courant de fondations profondes. Les pieux sont longs et minces et transfèrent les charges d’un bâtiment par le frottement entre le côté du pieu et le sol environnant, et par l’appui entre le bas du pieu et les strates du sol en dessous. Les pieux peuvent être construits en acier, en bois ou en béton. Les pieux en acier sont souvent des sections en I laminées à chaud ou des pieux à vis hélicoïdale. Les pieux en bois sont souvent de grandes sections de bois traitées sous pression et sont utilisés pour des structures temporaires ou permanentes. Les pieux en béton sont de forme hexagonale ou circulaire solide renforcée par des armatures en acier.
Certaines personnes peuvent penser que la profondeur de la fondation est en corrélation avec l’ampleur de la charge transférée dans le sol, mais ce n’est généralement pas le cas. Si les charges sont très importantes, les fondations profondes sont installées sous la surface de la terre jusqu’à ce qu’une couche de sol solide/dense soit rencontrée, comme le substratum rocheux ou le till glaciaire. Ces deux types de sol ont une capacité portante très élevée que des sols tels que l’argile et le gravier ne peuvent offrir. Les pieux qui s’étendent jusqu’à des couches de sol fortes/denses sont appelés pieux porteurs d’extrémité. L’emplacement de ces couches de sol peut varier considérablement. Sur un grand chantier de construction, il est possible qu’un pieu rencontre le substratum rocheux à 50 pieds sous le niveau du sol à une extrémité du site, tandis qu’un pieu à l’autre extrémité d’un site peut rencontrer le substratum rocheux jusqu’à 100 pieds sous le niveau du sol !
Lorsqu’un pieu est utilisé pour transférer des charges au sol environnant par friction, on les appelle des pieux de friction. Une plus grande longueur de pieu signifie une plus grande capacité à transférer les charges dans le sol environnant. Les pieux de friction sont utilisés lorsque des charges plus légères doivent être transférées au sol et lorsqu’il n’est pas économique ou faisable de prolonger le pieu jusqu’à une couche de sol dense. De nos jours, les pieux de friction en béton sont souvent utilisés pour les fondations des nouvelles maisons car ils sont beaucoup plus stables que les semelles.
Les fondations sont l’un des éléments les plus importants de la structure d’un bâtiment. Il est malheureux que les sols sur lesquels les charges du bâtiment sont transférées puissent être si variables d’un endroit à l’autre. Pour réduire les risques liés aux fondations, il est toujours recommandé de faire appel à un ingénieur géotechnicien pour effectuer une étude des sols. Il sera en mesure de fournir une bonne recommandation quant aux fondations à utiliser en fonction du type de sol rencontré. Pour la plupart des nouveaux bâtiments, selon votre juridiction, vous ne pourrez pas obtenir un permis de construire sans un rapport géotechnique ou une recommandation basée sur l’expérience des ingénieurs.
Espérons que cela vous donne quelques connaissances de base sur les fondations utilisées pour soutenir les bâtiments dans lesquels vous vivez et que vous voyez dans votre vie quotidienne. Si vous voulez en savoir plus sur les fondations et d’autres choses liées à l’ingénierie structurelle, n’hésitez pas à vous inscrire à notre cours sur les bases de l’ingénierie structurelle ! Vous avez des questions sur les fondations ? N’hésitez pas à laisser un commentaire ci-dessous.
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