Capacité portante du sol et moyens de l’augmenter

La capacité portante du sol est un élément important à prendre en compte dans les projets de construction. Elle détermine le poids que les bâtiments et autres structures peuvent faire peser sur le sol. Il est impératif de comprendre cette notion pour garantir la stabilité et la sécurité de tout projet de construction.

Le sol naturel n'a souvent pas la capacité portante nécessaire pour soutenir les structures prévues. Cela peut entraîner des problèmes tels que des déplacements, des tassements ou même des défaillances structurelles. Heureusement, il existe de nombreuses façons d'augmenter la capacité portante du sol afin qu'il puisse être utilisé pour la construction.

Le compactage, l'ajout de matériaux stabilisants et l'application de techniques de renforcement sont des moyens courants d'augmenter la capacité de charge du sol. Chacune de ces méthodes présente des avantages et le choix dépend des particularités du projet ainsi que du type de sol disponible sur le site.

Les constructeurs peuvent garantir des fondations solides et stables pour leurs projets en évaluant soigneusement le sol et en appliquant les techniques d'amélioration appropriées. Cela permet de prolonger la durée de vie des infrastructures et des bâtiments, tout en contribuant à l'intégrité structurelle. La compréhension et l'amélioration de la capacité portante du sol constituent un élément clé d'une construction et d'une rénovation réussies.

De quoi dépend la capacité de charge ???

Des études géologiques sont réalisées par des experts pour déterminer la capacité portante du sol. Sur le site de construction, plusieurs puits sont forés, des échantillons sont prélevés à intervalles réguliers, des tests en laboratoire sont effectués et un rapport est rédigé.

De nombreux facteurs influencent la capacité de charge :

• Type de sol ;
• L'épaisseur de la couche ;
• Profondeur d'apparition ;
• Caractéristiques de la couche précédente ;
• Niveau de la nappe phréatique (GWL) ;
• la profondeur de congélation du sol ;
• Densité.

Le niveau de la nappe phréatique est l'indicateur le plus crucial pendant la construction, car il affecte l'humidité du sol.

Les mêmes roches ont des propriétés distinctes qui varient plusieurs fois selon qu'elles sont sèches ou saturées d'humidité.

Tout sol en contact avec l'eau est considéré comme humide.

Par conséquent, leur fluidité augmente et leur capacité de charge diminue.

Les sables grossiers et moyens sont l'exception. Lorsqu'ils sont saturés d'eau, leurs propriétés restent inchangées.

L'indice de porosité est la densité.

Les particules solides qui composent le sol ont des cavités qui peuvent contenir de l'eau ou de l'air. La déformation (retrait) qui se produit lorsque la charge maximale possible est dépassée peut détruire complètement le bâtiment.

Les roches denses et pauvres en vides sont considérées comme les plus résistantes. Ces types de sols se rétractent très peu.

Occurrence

L'examen de l'épaisseur du sol sous la base de fondation prévue est crucial lors de la conception d'une structure. Les roches faibles se trouvent près de la surface et ne sont assez solides que pour supporter un bâtiment modeste. La roche est plus ancienne, plus dense, plus épaisse et plus fiable à mesure qu'elle s'enfonce dans le sol.

En fonction du site et du type de sol, un plan d'installation des fondations sera établi conformément aux directives suivantes :

• Il n'est pas permis de poser les fondations à la limite de différentes roches ;
• Il est conseillé d'installer les fondations au-dessus du niveau de la nappe phréatique ; si cela n'est pas possible, des mesures sont prises pour imperméabiliser les structures ;
• Idéal pour la mise en place d'une couche de fondation horizontale.

Là où les roches changent, à proximité de la nappe phréatique et sur les pentes, la capacité portante des fondations est diminuée.

Un exemple de section géologique est le riz.

L'illustration montre la ligne de niveau des eaux souterraines, les hauteurs des têtes de puits et les roches indiquées par des teintes variables.

Types de sols

Il existe différentes sortes de roches, chacune ayant des propriétés uniques :

• Rocheux, ayant une densité et une capacité de charge élevées ;
• Clastique grossier. Constituées de grosses particules individuelles ;
• Sableuses. Sols non plastiques pouvant supporter de lourdes charges ;
• Argileuses. Sols cohésifs, absorbent facilement l'humidité, gonflent lorsqu'ils sont gelés.

roches

Les éruptions volcaniques et la solidification du magma dans la terre qui s'ensuit produisent des roches.

Il en résulte une roche avec des liens rigides entre les particules et une faible porosité.

Se distingue par son extrême solidité, sa résistance au gel, son absence d'absorption d'eau et son absence de soulèvement.

La roche n'est pas lessivée et s'effondre très lentement avec le temps s'il n'y a pas de fissures.

Les rochers sont parfaits pour la base de n'importe quel objet. Toutefois, comme elles se trouvent principalement dans des endroits difficiles d'accès ou à de grandes profondeurs, elles ne sont pratiquement jamais utilisées pour la construction.

Clastique grossier

Les roches non apparentées qui comprennent une épaisseur de pierres (fragments de roches), dont la majorité est supérieure à 2 mm, sont appelées sols grossiers. Les blocs et les débris bien tassés qui ne sont pas emportés par les eaux constituent une excellente fondation.

Les roches clastiques grossières peuvent être classées comme suit :

• Gravier. La plupart des débris ont une taille comprise entre 2 et 40 mm. On distingue le gravier (fragments arrondis) et le gruss (fragments anguleux) ;
• Galets (parties arrondies) et pierre concassée (parties anguleuses). Au moins 50% de la masse du sol est représentée par des fragments de 40 à 100 mm ;
• Blocs rocheux. La taille de chaque fragment est supérieure à 100 mm.

Sable

Le sable est fluide lorsqu'il n'est pas saturé d'eau, mais le grès compacté est une base fiable qui ne s'altère pas lorsqu'il est mouillé. Comme le grès ne se soulève pas, l'eau peut s'écouler facilement à travers lui et n'est pas retenue à proximité des bâtiments.

Il existe de nombreuses variétés de grès :

• Poussières. Taille des fractions 0.005-0.050 mm ;
• petits. La taille des grains de sable varie de 0.050 à 1.0 mm ;
• Grandes. Grains d'une taille inférieure à 2 mm.

Le sable grossier et les roches compactées constituent les fondations les plus durables.

Argileux

Argileux est le nom donné à une race de particules très minuscules et interconnectées dont la taille ne dépasse pas 0.005 mm. Les fragments de roche écaillés qui se sont transformés en minuscules particules créent une masse de sol qui absorbe rapidement l'eau. Le résultat est que la roche devient plastique.

L'argile est difficile à assécher ; à l'approche de l'hiver, l'eau qu'elle contient gèle, se dilate et fait gonfler l'argile. En un seul hiver, ce processus est capable de détruire les fondations.

Autre

Un certain nombre de types de sols sont essentiellement impropres à la construction :

• Sables mouvants. Les petites particules de sable mélangées à de l'argile sont très mobiles et ont une faible capacité de charge ;
• Loams. La composition contient 10 à 30 % de particules d'argile ;
• Loam sableux. L'argile représente 3 à 10 % de la masse totale.

Si l'on veut construire des fondations sur les sols mentionnés ci-dessus, il faut tenir compte de la profondeur de congélation du sol et du niveau de la nappe phréatique pendant la saison froide. Les fondations peuvent être installées près de la surface (minimum 0,5 cm).5 m) si le niveau d'eau est fixé à moins de 2 m de la profondeur de congélation.

Augmentation de la capacité portante

Il est nécessaire d'effectuer des travaux pour augmenter la capacité portante du sol sur des sites où la portance de la fondation est insuffisante.

Eat à l'aide de deux techniques principales :

• Joint ;
• Additifs chimiques.

Dans le premier scénario, on crée moins de vides dans la roche en enfonçant de petits pieux plus profondément dans le sol afin d'en augmenter la densité.

Dans le second scénario, différents additifs chimiques sont ajoutés au sol pour aider à lier ses éléments constitutifs ensemble.

L'installation d'un coussin de sable sous la fondation est une méthode supplémentaire pour améliorer la fonctionnalité de la base. Il sera capable d'absorber et de répartir le poids du bâtiment sur les roches sous-jacentes après compactage. Le sable est un bon matériau de fondation car il ne se soulève pas et ne retient pas l'humidité.

La réduction du niveau de la nappe phréatique est une autre méthode pour améliorer les propriétés des fondations.

Tableau des valeurs moyennes

L'indicateur principal utilisé dans les calculs est la capacité portante moyenne des sols. Des échantillons de roche sont prélevés dans les puits et leur type est identifié pour des recherches supplémentaires.

La classification des sols est indiquée dans le document GOST 25100.Tableaux 2011 SNiP 1-3. Il est essentiel de déterminer la résistance ultime à la compression du sol après avoir identifié la nature du sol dans chacune des couches sous-jacentes.

Tableau B.1 de la norme GOST 25100.2011 "Sols. Classification" dispose d'informations complètes.

Résistance à la compression dans la figure 2

La résistance calculée à la compression axiale sert de base au calcul. Une technique de calcul complète tenant compte de toutes les subtilités est fournie dans le document SP 22.13330.2016 "Fondations des bâtiments et des structures." Toutes les valeurs des coefficients nécessaires au calcul le plus précis sont disponibles ici.

Tout projet de construction doit appréhender la portance du sol car elle détermine la capacité du sol à supporter le poids de l'ouvrage. De nombreuses techniques, telles que le compactage, l'ajout de matériaux stabilisants comme le ciment ou la chaux, et l'installation de systèmes de drainage appropriés, peuvent être utilisées pour augmenter la résistance du sol afin de garantir des fondations sûres et sécurisées. En empêchant le tassement du sol et d'éventuelles défaillances structurelles, ces méthodes contribuent à créer des fondations stables pour les bâtiments et autres constructions.

Détermination du type de sol

Les types de sols doivent être identifiés afin de créer une coupe géologique et d'effectuer des calculs. Dans un premier temps, le site est utilisé pour des travaux géologiques de terrain, qui impliquent le forage de plusieurs puits.

Les géologues prélèvent à intervalles réguliers des échantillons de roches dans le sol au cours du processus de forage, les enregistrent dans des conteneurs prévus à cet effet et les signent. Chaque objet saisi est apporté au laboratoire pour une étude complémentaire.

Il vous est impossible de déterminer de manière indépendante les caractéristiques et la composition des roches. Cela nécessitera des outils et une expertise spécialisés. La méthode de base ne permet pas de déterminer le type de race sans l'aide d'un expert. Ils essaient de rouler une "saucisse" dans le sol saturé d'eau.

En fonction du résultat, la plasticité dépend de :

• Corde longue (jusqu'à un demi-mètre) – plasticité élevée, sol cohésif, pas de particules visibles. C'est le cas des roches argileuses ;
• La corde est courte, des fissures se forment, elle se brise – la plasticité est moyenne, le sol est cohésif, la composition contient principalement des particules d'argile, la teneur en sable est de 10 à 30 %. C'est typique pour les loams.
• Dans un état saturé d'eau, il est impossible de faire rouler une corde – le sol n'est pas lié et se compose de particules visibles à l'œil. Caractéristique du sable.

3 Diagramme montrant le patrimoine génétique de différentes races de riz

Ce n'est qu'en laboratoire que l'on peut déterminer avec précision le type de roche et ses propriétés.

Calculs

L'objectif principal des études géologiques est de calculer la capacité de charge. Ce n'est qu'après avoir identifié le type de roches présentes dans les puits et obtenu des dessins des sections géologiques sur le site de construction qu'il est possible de procéder.

Le croquis permet de localiser les couches rocheuses de la terre et donne une idée générale du potentiel de développement du site.

La capacité portante (R) est calculée à l'aide de la formule suivante basée sur l'algorithme :

1. La valeur R0 (résistance à la compression axiale) est déterminée à l'aide d'un tableau et dépend directement du type de sol ;
2. Calcul de la profondeur de congélation. Cette valeur est propre à chaque région. Cela dépend du type de roches dans les couches supérieures ;
3. Sélection de la profondeur optimale l'emplacement dans l'épaisseur d'une des couches durables de sol non meuble, en dessous de la profondeur de congélation ;
4. Calcul en cours selon les formules suivantes : R=R0*[1+k1*(b-100)/100]*(d+200)/2*200 – avec une profondeur acceptée jusqu'à 2 m et R=R0*[1+k1*(b -100)/100]+k2*g*(d-200) – lorsque la profondeur dépasse 2 m.

Informations nécessaires au calcul :

• k1 – le coefficient est tiré du tableau en fonction du type de race. 0.125 pour les sols grossiers ou sableux stables et 0.5 pour les argiles, les loams sableux et les loams ;
• k2 – utilisé pour calculer la capacité portante des roches stables (roches grossières clastiques ou sableuses tassées) ;
• g – il faut trouver le poids spécifique du sol depuis la base de la couche jusqu'au fond de la fondation ou de la couche suivante ;
• b – la largeur de la partie de la fondation reposant sur la base ;
• d – profondeur.

Après avoir déterminé la différence entre la capacité portante réelle et la capacité portante requise. Si la seconde est plus grande que la première, vous devrez modifier la conception de la future maison (approfondir les fondations, étendre la zone où les fondations reposent sur la base, ou utiliser une couche différente, plus résistante, comme base).

Calculatrice pour le calcul des fondations

Le calcul de la capacité portante d'une fondation est une procédure laborieuse qui nécessite des connaissances approfondies en géologie et en génie civil. Des calculateurs spécialisés sont utiles aux ingénieurs.

Vous devez déterminer vous-même la nature du sol, la profondeur de gel et le type de fondation lorsque vous utilisez une calculatrice.

Des connaissances géologiques sont nécessaires pour calculer avec précision tous les paramètres. L'analyse des fondations doit être confiée à des experts car il existe de nombreuses subtilités dans la construction qu'un programme informatique n'est pas en mesure de prendre en compte.

Pour une utilisation indépendante, les programmes de calcul du volume des fondations en bandes sont idéaux. Le type de sol et sa capacité de charge ne sont pas pris en considération. Pour le calcul, il faut introduire tous les paramètres de la fondation ; le volume de béton sera déterminé.

Un programme de base qui détermine les bases des colonnes en fonction du type de roche de fondation et du poids du bâtiment a été développé par les concepteurs actuels. Bien qu'elle soit très spécialisée et ne convienne pas à tous les utilisateurs, les professionnels peuvent la trouver utile pour les calculs.

Formule de Terzaghi

Le modèle de compactage et de compression du sol est décrit par la formule de Terzaghi. En raison de sa complexité, la méthode de compression triaxiale est rarement utilisée pour étudier les sols ; d'autre part, la méthode de compression uniaxiale ne peut être utilisée que pour un nombre limité de types de sols. Terzaghi prend en compte la compression uniaxiale dans un conteneur rigide car les parois empêchent l'échantillon de se déformer pour cette raison.

La pression augmente lorsqu'il y a compactage ou lorsque le volume des cavités diminue. Par conséquent, il est évident que les déformations plastiques et résiduelles constituent la totalité des déformations de l'échantillon. (ξ1 = ξp + ηв)

Riz. 4 Calendrier de chargement du sol

Seules les déformations élastiques sont transférées à la base lorsque le chargement est répété.

Calcul du sol

La plupart des maisons ont des planchers installés sur des solives, mais l'humidité peut se condenser dans le sous-sol s'il n'est pas correctement conçu (absence d'évents, taille inadéquate, etc.).).

L'eau détériore le béton et déforme ou détruit les structures de plancher en bois, telles que les solives.

Renoncer au sous-sol est la solution la plus simple à l'humidité qui y règne. Un rez-de-chaussée garantit la longévité du bâtiment et empêche l'humidité de pénétrer dans la maison.

Où puis-je poser le sol sur le terrain ??

Il n'est pas possible de poser un revêtement de sol sur tous les types de sol :

• La fondation doit être bien compacté et nivelé. Sinon, avec le temps, le sol se tasse, la chape reste suspendue en l'air et finit par s'effondrer ;
• La base est le sol, ne sont pas sujets au soulèvement;
• Ne pas poser le sol sur des sols en mouvement.

Il existe deux types de sols :

• Plaque de chape liée. Rigidement fixé à la fondation en bandes et reposant sur elle. Le sol ne se rétrécit pas, la finition n'est pas affectée par des changements mineurs du sol ;
• Sans rapport. La chape ne se fissurera pas lors du retrait, mais lors de l'utilisation ultérieure, la finition peut être endommagée en raison du mouvement mutuel des murs et du sol.

Le calcul tient compte des pressions transitoires et continues sur l'ensemble de la surface du plancher. Le poids des personnes et des meubles dans le premier cas sera de 150 kg/m2, tandis que la charge dans le second cas variera en fonction des matériaux utilisés.

Vidéo utile

Voir une vidéo fascinante sur les distinctions entre les trois types de sols.

Capacité portante du sol	Moyens d'augmenter la capacité portante
Définition : Capacité du sol à supporter les charges qui lui sont appliquées.	Compactage du sol : Comprimer le sol pour en augmenter la densité et la résistance.
Les facteurs : Type de sol, teneur en eau et profondeur.	Stabilisation du sol : Ajout de matériaux tels que la chaux ou le ciment pour améliorer les propriétés du sol.
Importance : Essentiel pour la stabilité des fondations et des structures.	Géotextiles : Utilisation de tissus pour renforcer le sol et prévenir l'érosion.
Évaluation : Réalisation de tests pour déterminer la capacité portante du sol.	Fondations profondes : Utilisation de pieux ou de piliers pour transférer la charge vers des couches de sol plus résistantes.

La compréhension de la capacité du sol à supporter le poids est essentielle pour tout projet de construction. Il garantit des fondations solides pour les bâtiments et autres structures, évitant ainsi des problèmes de tassement ou de fissuration à l'avenir. Vous pouvez évaluer la résistance du sol et déterminer si des améliorations sont nécessaires en le testant avant la construction.

L'augmentation de la capacité portante du sol peut se faire de plusieurs manières efficaces. L'une des techniques les plus répandues est le compactage, qui consiste à presser les particules du sol les unes contre les autres pour éliminer les poches d'air et augmenter la densité et la résistance du sol. La stabilisation du sol est une technique supplémentaire qui vise à améliorer la résistance et la stabilité du sol en y ajoutant des matériaux liants tels que le ciment ou la chaux.

Le sol peut également être renforcé par l'utilisation de géosynthétiques tels que les géotextiles et les géogrilles. Ces substances permettent de mieux répartir les charges et d'arrêter les mouvements du sol. En outre, comme l'eau peut réduire la capacité portante du sol, l'installation de systèmes de drainage appropriés peut contribuer à maintenir le sol au sec.

En incluant ces techniques dans votre plan de construction, vous pouvez garantir des fondations solides et durables. Demandez toujours l'avis d'un ingénieur géotechnicien pour déterminer la meilleure ligne de conduite à adopter en fonction des particularités de votre site. Savoir que vos structures sont soutenues par un sol solide et fiable vous permet de construire en toute confiance lorsque vous utilisez les méthodes et la préparation appropriées.

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