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Un guide complet pour construire des fondations: Définition, Les types, et utilisations

Table des matières

Définition de la fondation du bâtiment

Les fondations transfèrent les forces des systèmes structurels à une source externe, généralement le sol. Le sol a une stabilité essentiellement infinie, ce qui en fait un endroit idéal pour transférer les charges de votre structure.

Dans un modèle structurel, les fondations sont souvent représentées comme Les soutiens, ou conditions aux limites. Ils agissent comme un point de terminaison pour un chemin de charge.

Les fondations ont plusieurs objectifs, comprenant:

  • A court terme, stabiliser et soutenir la structure.
  • À long terme, résister au tassement différentiel et augmenter la durée de vie de la structure.
  • Répartir les charges des colonnes sur une plus grande surface.
  • Redistribuer les charges structurelles inégales.
  • Protéger la structure contre l'érosion du sol sous la fondation.
  • Aide à la stabilité latérale contre les charges latérales telles que le vent et les tremblements de terre.

Le sol où se trouve la fondation, ou est empilé dans, est un aspect critique de la conception d'une fondation et doit être analysé et vérifié pour sa stabilité. Différents types de sol tels que l'argile se comportent très différemment d'autres tels que le sable. Ces différences de comportement sont exprimées par des valeurs physiques telles que la cohésion du sol et l'angle de frottement.

Types de fondations

Généralement, les systèmes de fondation sont divisés en fondations peu profondes et profondes. Les fondations peu profondes sont presque toujours coulées contre la terre. Le site est fouillé à relativement peu profond profondeurs, sous l'élévation du sol. Ils sont plus faciles à construire, moins cher, et, donc, généralement une option de conception plus populaire pour les petites structures.

Figure 1: Systèmes de fondation

Différence entre les "semelles"’ et « Fondations’

Les termes semelle et fondation sont souvent confondus l'un avec l'autre.

Une fondation’ est un terme général utilisé pour désigner une partie d'une structure qui transfère la charge de la superstructure au sol de support. Il peut être classé comme une fondation peu profonde ou profonde.

Un « pied’ fait partie d'une fondation en contact avec le sol. Typiquement, les semelles sont associées à des fondations peu profondes uniquement. Reportez-vous au diagramme des systèmes de fondation ci-dessus. Toutes les semelles sont considérées comme des fondations, mais toutes les fondations ne sont pas des semelles.

Différence entre les fondations profondes et peu profondes

Les fondations peu profondes sont utilisées principalement lorsque la charge sera transférée dans un sol porteur situé à un peu profond profondeur (aussi peu que 1 mètre ou 3 pieds). Les fondations profondes sont utilisées lorsque la charge est transférée dans des strates profondes (allant de 20-65 mètres ou 60-200 pieds).

Les fondations profondes se trouvent plus fréquemment sur les sites où les conditions du sol sont défavorables. Par exemple, la plupart des projets maritimes utiliseront des fondations profondes pour plus de stabilité. Le processus de construction d'une fondation profonde est plus complexe et coûteux. Il nécessite un équipement plus lourd, main-d'œuvre qualifiée, et une bonne gestion du temps. Les fondations profondes peuvent être enfoncées dans le sol ou coulées contre la terre, le sol est beaucoup plus difficile à creuser, et la pression du sol augmente à mesure que vous vous enfoncez. Une fondation profonde fournit un soutien latéral, résiste au soulèvement, et supporte des charges plus importantes. Il repose à la fois sur le roulement d'extrémité et le frottement de la peau.

Par comparaison, les fondations peu profondes sont moins chères, nécessitant moins de travail, équipement, et matériaux. Ils reposent principalement sur l'appui final sur le sol. Le renforcement dans les fondations peu profondes aide à résister au renversement et à la flexion de la fondation.

Fondations peu profondes

Semelles isolées

Semelles isolées, également connu sous le nom de semelles écartées ou de coussin, sont le type de fondation le plus simple et le plus courant. Chaque semelle supporte sa colonne dont elle prend la charge et la répartit sur le sol sur lequel elle s'appuie. Les semelles isolées sont presque toujours carrées ou rectangulaires. Cela les rend plus faciles à analyser et à construire. Les dimensions de la semelle sont estimées en fonction des charges du poteau, la capacité portante sûre, et tassement excessif du sol.

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Figure 2: Pied isolé

Semelles murales

Semelles murales, également connu sous le nom de semelles en bande, supporter le poids des murs porteurs et non structuraux. Similaire aux semelles isolées, plus la surface de la semelle est grande, plus grande est la capacité de la semelle à limiter le tassement. Les semelles filantes sont utiles pour supporter les murs porteurs, car ils résistent non seulement aux charges permanentes de la structure, mais aussi d'autres charges de conception. Les semelles murales sont également coulées avec du béton brut ou armé et sont parfois préfabriquées avant d'être amenées sur le site.
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Figure 3: Semelle murale

Semelles combinées

Comme des semelles isolées, les semelle combinée est construit lorsque les colonnes supportent des charges structurelles. Ceci est utilisé lorsque deux colonnes ou plus sont si proches les unes des autres que leurs semelles isolées se chevauchent. La construction de semelles combinées peut être plus économique lorsque les matériaux de semelle (béton) sont moins chers que la main-d'œuvre pour former deux semelles séparées. Les semelles combinées peuvent être rectangulaires, trapézoïdale, ou en forme de T, selon la taille et l'emplacement des poteaux supportés par la semelle.

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Figure 4: Semelle combinée

Semelles de sangle

Semelles de sangle, également connu sous le nom de semelles en porte-à-faux, sont deux semelles isolées reliées par une poutre de sangle.

Les poutres de sangle relient généralement deux semelles qui supportent des colonnes résistant à des forces latérales importantes. La poutre de sangle centrale aidera à réduire les effets de la charge latérale sans exercer de pression de gravité supplémentaire sur le sol, ce qui se produirait si une semelle combinée était utilisée.
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Figure 5: Fondation de la sangle

Piliers de soutiens

Comme le nom l'indique, un fond de teint mat, également connu sous le nom de fondation de radeau, est un type de fondation réparti entièrement sur toute la surface du bâtiment supportant de lourdes charges provenant de colonnes ou de murs, semblable à une dalle au sol. Il est le plus souvent utilisé avec la construction de sous-sol où toute la dalle de plancher du sous-sol sert de fondation. La fondation de tapis est choisie lorsque le bâtiment est soutenu par un sol faible. Ainsi, les charges de construction sont réparties sur une très grande surface. Cela empêche le tassement différentiel qui prévaudrait avec des semelles isolées. Ceci est le plus approprié et le plus économique à utiliser lorsque l'empreinte du bâtiment est relativement petite ou si les colonnes sont proches les unes des autres, limiter le coût des matériaux. inversement, il n'est pas souhaitable de construire des fondations en tapis lorsque les eaux souterraines sont situées au-dessus de la surface portante du sol.
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Figure 6: Fondation Mat ou Raft

Fondations profondes

Fondation Pile

Le but de tout type de fondation est de transmettre les charges ou les forces de la superstructure au sol sans tassement excessif. Les fondations sur pieux sont couramment utilisées pour les projets qui reposent sur des profondeurs de sol faibles ou saturées où la profondeur d'excavation n'est pas réalisable pour les fondations peu profondes. Les pieux varient en diamètre mais sont beaucoup plus profonds que larges. La charge de la superstructure est transférée des pieux à travers les couches de sol faiblement compressibles jusqu'aux sols plus rigides ou à la roche dure. Ils peuvent être en acier, Charpente, coulé en place, ou béton préfabriqué. Les pieux en béton coulé sur place sont fabriqués en creusant un trou de forage dans le sol à l'aide d'une longue perceuse rotative et en remplissant ce trou de forage avec une armature en acier et du béton. Si les parois du forage ne peuvent pas se soutenir, Chaque semelle supporte sa colonne dont elle prend la charge et la répartit sur le sol sur lequel elle s'appuie. Les pieux préfabriqués sont enfoncés dans le sol verticalement ou à un angle par rapport à la verticale à l'aide d'un marteau à pieux attaché à de la machinerie lourde. quelquefois, les pieux sont assemblés à leur hauteur supérieure à l'aide d'un chapeau de pieux, fondamentalement, un pied isolé, pour créer un groupe de pieux pouvant supporter une grande colonne (Voir la figure 7)

Avantages de l'utilisation de fondations sur pieux:

  1. Les pieux peuvent être préfabriqués dans n'importe quelle spécification ou exigence de conception requise dans un environnement contrôlé.
  2. Les pieux préfabriqués sont expédiés sur le site et peuvent immédiatement être installés, permettant ainsi une progression plus rapide des travaux.
  3. Les pieux en béton coulé sur place peuvent supporter de grandes et hautes structures comme des gratte-ciel, où une fondation peu profonde ne suffirait pas.
  4. Les pieux battus peuvent également être utilisés dans des endroits où il n'est pas conseillé de percer des trous en raison des nappes phréatiques sous pression.
  5. Les fondations sur pieux peuvent être utilisées dans des endroits où les conditions du sol rendent d'autres types de fondations impossibles.

Inconvénients de l'utilisation de fondations sur pieux:

  1. Les pieux en béton doivent être renforcés de manière adéquate pour supporter les contraintes s'ils sont enfoncés dans le sol
  2. La planification et l'équipement sont essentiels pour une manipulation et un enfoncement appropriés des pieux dans le sol
  3. Le soulèvement du sol ou un pieu déjà enfoncé peut apparaître lorsqu'un pieu est enfoncé dans le sol avec des qualités de drainage faibles ou médiocres.
  4. Le battage des pieux génère des vibrations, affectant l'intégrité des structures adjacentes.

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Figure 7: Fondations de pieux et chapeau de pieux

Jetée (Caisson) Fondation

Les fondations Pier ou Caisson sont similaires à une fondation sur pieu unique mais avec un diamètre de colonne «pieux» plus grand. Les fondations de caisson sont également installées différemment. Contrairement à la fondation sur pieux, les fondations des piliers sont construites en creusant ou en draguant le sol sous le sol et en le remplissant de béton et d'armature en acier. Les caissons peuvent également être forés dans le substratum rocheux ou reposer sur des strates de sol, mais une section transversale "en cloche" est nécessaire pour répartir la charge sur une zone plus large (comme le montre la figure 8). En raison de la présence d'eau, les fondations des piliers reposent sur un palier d'extrémité pour résister aux charges de superstructure, contrairement à la fondation sur pieux, qui transfère les charges par palier d'extrémité et frottement de peau. Typiquement, les fondations sur pieux sont installées lorsqu'il n'y a pas de strates fermes à une profondeur accessible, Chaque semelle supporte sa colonne dont elle prend la charge et la répartit sur le sol sur lequel elle s'appuie.

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Figure 8: Fondation de jetée ou de caisson avec chapeau de pieux

Calculatrice gratuite de semelles en béton

J'espère que ce tutoriel vous a aidé à mieux comprendre les différents types de fondations utilisées en ingénierie structurelle. Découvrez notre Calculatrice gratuite de semelles en béton, une version simplifiée de Logiciel de conception de la Fondation SkyCiv, ou inscrivez-vous aujourd'hui pour commencer avec le logiciel SkyCiv!

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