Le calcul des fondations en bandes est un processus complexe et plutôt laborieux auquel doivent faire confiance exclusivement les professionnels titulaires d’une licence d’État pour effectuer de tels travaux. Cependant, avec la construction indépendante d’immeubles de faible hauteur, il est tout à fait possible de le faire vous-même, en effectuant vous-même les calculs nécessaires, car le travail d’un spécialiste de la conception est très coûteux. Dans cette publication, la méthodologie de calcul de la fondation du type bande, exposée dans les SP 20.13330.2011 et SP 22.13330.2011, sera examinée en détail..
Brèves caractéristiques et caractéristiques de conception
Ce type de socle est une structure unique en forme de ruban, située sous tous les murs porteurs du bâtiment..
En termes de profondeur, les fondations en bandes peuvent être :
- enterré sous le point de congélation du sol;
- peu profond (MZLF) avec une profondeur moyenne de 0,5 m;
- non enterré.
La profondeur est considérée comme la hauteur de la structure porteuse depuis le niveau de la planification jusqu’à sa “base”.
Structurellement, les bases de type ceinture peuvent être :
- monolithique;
- préfabriqué.
La construction d’une fondation monolithique est une bande en béton armé monolithique. Les fondations préfabriquées sont érigées à partir de blocs de béton, de briques ou de moellons. Dans la construction moderne, des fondations monolithiques sont le plus souvent érigées, ce qui permet de répartir uniformément la charge sur le sol, empêchant leur destruction. Les fondations préfabriquées sont moins fiables, même si elles nécessitent moins d’investissements en construction.
Calcul de la fondation filaire : une méthode pour déterminer la capacité portante du sol
Tous les calculs sont effectués après réception du projet en main avec une spécification des matériaux de construction et de fixation utilisés, nécessaires à la construction et à la finition de la structure..
Le calcul des paramètres de fondation par cette méthode s’effectue en trois étapes :
- Collecte de charges sur une fondation en bande.
- Détermination des paramètres (largeur du ruban et “base”, hauteur, profondeur) de la fondation.
- Calcul du tirant d’eau possible.
Une autre étape qui n’est pas indiquée dans la méthodologie, mais qui peut être nécessaire lors de l’exécution des calculs de la fondation en bande, est la réalisation de travaux pour corriger les données obtenues. Examinons chaque étape plus en détail.
Collecte de données primaires
Lors de la détermination de la charge sur la base, il est nécessaire de prendre en compte:
- la masse de la structure ;
- poids estimé de la fondation en bande;
- la masse du remplissage du bâtiment (matériel, personnes, mobilier, etc.) ;
- facteur de charge de neige et de vent.
La masse du bâtiment est calculée en additionnant le poids de tous les matériaux de construction utilisés dans la construction de la maison, en tenant compte des caractéristiques des matériaux utilisés. Pour simplifier les calculs, nous vous recommandons de vous familiariser avec le tableau, qui montre les charges sur les fondations des murs, des sols et des toits en divers matériaux de construction..
Utilisez le tableau suivant pour déterminer les charges de neige dans une région spécifique :
Pour les résidents de l’Ukraine, ce tableau ressemblera à ceci :
Selon la structure du toit (angle de pente), les données tabulaires peuvent nécessiter l’utilisation d’un facteur de correction :
- jusqu’à 25 ° – le coefficient est de 1;
- 60° et plus – le coefficient n’est pas pris en compte.
Pour calculer la charge de neige sur la fondation, il faut : déterminer votre région sur la carte, le poids de l’enneigement pour 1 m2 de toiture, le coefficient tenant compte de l’angle de pente, puis multiplier la toiture zone par les données obtenues.
Lors de l’utilisation de solutions architecturales classiques de construction de faible hauteur, les charges de vent sur la base de la structure peuvent être ignorées..
Calcul de la hauteur de la fondation en bande
La hauteur de la bande de fondation est la somme des paramètres, qui comprennent les données suivantes :
- la profondeur de la pose, en tenant compte du type de sol, du niveau des eaux souterraines et du gel du sol dans une région particulière ;
- hauteur du sous-sol.
Pour déterminer la profondeur recommandée de la fondation en bande, en fonction du sol, utilisez le tableau :
Pour contrer les forces de soulèvement, il est nécessaire d’approfondir la base en dessous du point de congélation de 15-20 cm.
Par exemple, considérons le calcul de la hauteur estimée de la base, à condition que la profondeur de gel du sol dans la région soit de 1,5 m; hauteur estimée du sous-sol – 0,5 m.
Les calculs de la hauteur de base sont les suivants : 1,5 + 0,5 + 20 cm (profondeur de pose recommandée en dessous du point de congélation) = 2,2 m.
Calcul de la largeur du “pied” de la fondation en bande
Le calcul de ce paramètre dépend du matériau utilisé dans la construction de la “boîte”, de la longueur et de l’épaisseur des murs porteurs. Une version simplifiée du calcul de la largeur de la bande – en utilisant les données moyennes indiquées dans le tableau ci-dessous :
Pour des calculs plus précis de la largeur de la “semelle” du ruban, vous pouvez utiliser la formule:
Où:
- 1.3 – facteur de sécurité de charge ;
- P est la masse totale du bâtiment avec la fondation en kg ;
- L est la longueur du ruban de fondation en cm;
- Ro – résistivité du sol.
Connaissant les paramètres de la bande, vous pouvez facilement calculer le volume de la base de la bande. Cela se fait comme suit : il faut multiplier la longueur du ruban par sa largeur et sa hauteur.
Il faut comprendre que la structure de fondation peut ne pas avoir une section transversale constante. Dans certains cas, la section de la fondation filaire peut être réalisée sous la forme d’un parallélépipède avec une surface extérieure inclinée pour une meilleure résistance aux efforts de soulèvement. La section transversale en forme de T avec une “base” étendue (ruban avec une base étendue) est érigée afin d’économiser du matériel.
Pour déterminer la masse de la structure porteuse, le volume du ruban doit être multiplié par sa gravité spécifique, en tenant compte des matériaux utilisés pour sa construction.
Calcul de la charge du sol
Comment calculer la fondation en bande pour la charge créée par la structure sur le sol ? C’est facile à faire : il faut diviser la masse totale de la structure (le poids de la maison, le remplissage du bâtiment, la charge de neige) par la surface de base en cm2.
Pour trouver la surface de la structure de support, vous devez multiplier sa longueur par sa largeur.
Les données obtenues sont comparées à la résistivité du sol R0 kg/cm², sur laquelle la construction du bâtiment est prévue..
| Le type de sol | Résistance du sol (R0 kg/cm²) |
| Sol argileux | 4.5 |
| Sol argileux avec gravier | 4.0 |
| Sol avec du sable grossier | 6.0 |
| Sol avec du sable de fraction moyenne | 5.0 |
| Sol avec sable de rivière de fraction fine | 4.0 |
| Sols limoneux | 3.5 |
| Argile | 6.0 |
| Sol compacté en vrac | 1.5 |
Un exemple de calcul d’une fondation pour la capacité portante
Supposons que la masse totale de la structure (murs, toit, fondation, remplissage), en tenant compte des charges de neige et de vent, soit de 400 000 kg. La surface de base est de 100 000 cm2 (la longueur du ruban est de 4 000 cm; la largeur est de 25 cm.) Pour obtenir des données sur la charge spécifique du bâtiment par cm2 de sol, il est nécessaire de diviser la masse totale du maison par la superficie de la base. 400 000 kg / 100 000 cm2 = 4.
Nous déterminons le type de sol sur lequel la construction est censée reposer sur le tableau afin d’obtenir des données sur sa capacité portante. Ensuite, tout est simple : on compare l’indicateur calculé et la capacité portante du sol. Il faut que la condition suivante soit remplie : P Ro où P est la masse totale de la structure, Ro est la résistivité du sol. Si les données du tableau sont supérieures ou égales à celles calculées, alors il n’est pas nécessaire de faire des ajustements.
Si la condition n’est pas remplie, alors pour la correction, la largeur de la semelle augmente de 10 cm et les calculs de la masse et des dimensions de la fondation sont répétés. Ceci est fait jusqu’à ce que la condition P Ro soit satisfaite.
Calcul des matériaux
Afin de savoir exactement quelle quantité de mélange de béton est nécessaire lors de l’érection de la base de la maison, vous devez calculer le volume du ruban de fondation. Comment calculer la cylindrée d’une fondation en bande? Il est nécessaire de multiplier les indicateurs du ruban de fondation obtenus lors des calculs, à savoir la longueur, la largeur et la hauteur de la base. Par exemple: la longueur du ruban est de 40 m, la largeur est de 25 cm, la hauteur est de 2,2 m. En multipliant les données obtenues, nous obtenons la valeur 22 m3. Lors de la commande de béton, soyez guidé par ce chiffre, majoré de 10% du stock.
Pour calculer l’ordre du nombre de raccords, vous devez savoir :
- Le diamètre minimum admissible des tiges longitudinales, en fonction de la section transversale du ruban.
- Le nombre de ceintures blindées avec le nombre minimal admissible de rangées de tiges longitudinales.
- Diamètre de la barre transversale.
- Marche des barres d’armature transversales.
- Longueur de chevauchement des tiges.
- Poids de la cage de renfort.
Tous les calculs sont effectués sur la base des données normatives données dans SP 52-101-2003. Pour simplifier les calculs, vous pouvez utiliser les services d’une calculatrice en ligne.