Les fondations en béton

Maçonnerie, Matériaux 1966

II faut ériger les murs de fondations et empattements en béton à la hauteur et à l'épaisseur indiquées sur les plans et coupes, en conformité avec toutes les spécifications.

On construit les coffrages ou formes en planches embouvetées d'au moins 1" d'épaisseur, solidement assujetties à des montants de 3" x 4" distancés de 18" à 20" de centre en centre et reliés deux par deux, en vis-à-vis, par des broches passant d'une forme à l'autre, afin d'en prévenir l'écartement. (Fig. 25, 28 et suivantes).

Fig. 25.— Principaux éléments d'un coffrage:

(1) et (2) colombages et planches ainsi que la façon de les disposer ; (3) et (4) position des séparateurs, des étriers et des liens en fil de fer qui servent à prévenir l'écartement des coffrages.

Le béton des murs de fondations, empattements ou bases des colonnes, sera composé de ciment Portland de première qualité, de sable de rivière très propre, granuleux, libre de glaise ou autres substances solubles ou graisseuses ; de gravillon (gravier) concassé, (graniteux ou calcaire) ou de cailloux durs de 2" de diamètre et très propres.

Le dosage du béton sera : 1 sac de ciment, 2 1/2 pieds cubes de sable et 5 pieds cubes de pierre cassée, le tout soigneusement mélangé avec assez d'eau, que ce soit à la gratte ou dans un malaxeur de marque approuvée.

Aussitôt le béton mélangé, il faut le transporter, puis l'étendre par lits de 6" à 8" d'épaisseur et le pilonner immédiatement jusqu'à ce que l'eau abonde à la surface. A cette fin on se sert de daines ou hies (puddlers ou rammers). (Fig. 26).

Fig. 26.— Dames de cimentier servant à pilonner le béton. On se sert aujourd'hui, sur les gros chantiers, de vibrateurs mécaniques.

On doit déposer chaque lit avant que le lit inférieur ne devienne sec, sinon, il faut en humecter la surface avant d'y ajouter le lit subséquent.

Lorsque le lit inférieur est déjà pris, on doit le piquer, puis l'enduire d'eau et de ciment avant d'y déposer d'autre béton. On ne peut employer aucun béton qui est mélangé depuis plus d'une heure.

Fig. 27.— Façon de réaliser un joint en V dans les travaux que l'on fait par étapes, afin que le nouvel ouvrage et l'ancien fassent prise et se supportent au moyen d'une rainure.

Lorsqu'on ne peut effectuer tout le bétonnage sans interruption, on y procède par sections, en fixant verticalement une lisse de bois au bout de la partie achevée, de manière à former dans le béton une rainure qui fera clé entre le nouvel ouvrage et l'ancien (fig. 27) ; avant d'appliquer le nouveau béton, il faut piquer la surface déjà durcie et l'enduire de ciment.

On ne peut démonter les formes des fondations avant un délai de 48 heures. On n'effectuera aucun briquetage ni maçonnerie sur le mur de fondation avant que le béton soit bien sec après durcissement de quelques jours.

Lorsqu'elle est bien sèche, on recouvre ordinairement la face extérieure de la partie enterrée des murs de fondations d'une couche de bitume (pitch) qui rend la maçonnerie complètement imperméable.

La surface de la partie extérieure des murs émergeant du sol est piquée, humectée, puis soigneusement crépie de ciment (dosage 1-3).

COFFRAGE DES FONDATIONS

Les coffrages (ou formes) sont des moules en bois dont l'intérieur offre les dimensions exactes des piliers ou des murs de fondation, et dans lesquels on répand le béton lorsqu'il a la consistance voulue. Dans les constructions ordinaires, on ne construit pas de coffrage pour les empattements des murs de fondations.

On taille le fond de la tranchée de la largeur nécessaire, on nettoie la surface du roc ou du sol ferme, puis on y verse une couche de béton qu'on nivelle pour mieux lui adapter la base des formes des murs de fondations.

On vérifie ensuite les lignes des murs de fondations. Les formes sont construites en panneaux de planches embouvetées, montées sur des poteaux ou colombages de 2" x 3" ou 2" x 4", selon la hauteur du mur à ériger, placés à 24" de centre en centre puis reliés au bas et au sommet par des planches fixées horizontalement pour les enligner. (Fig. 28, 29 et 30).

Fig. 28.— Coffrage d'un mur en béton à partir d'un empattement. On observera la position des étriers, des séparateurs, des jambes-de-force. Si le mur est épais et comporte le danger que, par son poids, il fasse éclater le coffrage, les jambes-de-force peuvent offrir plus de résistance si Ton dispose les piquets comme l'indique le croquis du haut.

Fig. 29.— Coffrage d'un mur et de son empattement.

Fig. 30.— Agencement des coffrages d'un mur de fondation à l'intérieur duquel on a construit une plateforme qui sert à brouetter le béton pour le verser dans les formes.

Plus le mur de fondation sera élevé, plus les colombages seront rapprochés. On les placera vis-à-vis de chaque côté du coffrage, afin de les brocher deux par deux, en ligne droite, à l'intérieur des formes, à tous les 4 pieds de longueur et 2 pieds de hauteur, pour empêcher les parois d'ouvrir.

A cette fin, on utilise du fil de fer galvanisé de 1/8" qu'on introduit à travers les planches de formes pour relier les colombages.

Après insertion à quelques pouces de la broche d'un bâton séparateur entre les parois pour en maintenir l'écartement requis, on bande la broche en la tournant au moyen d'un levier en métal ou varoque. La tension de la broche et la résistance du séparateur maintiennent solidement les parois en place.

Les planches des coffrages doivent être d'au moins 7 lignes, de bonne qualité, blanchies et embouvetées, ou au moins rabotées sur leurs petites faces afin de n'offrir aucune voie d'écoulement au ciment, ce qui dénuderait le gravier du béton.

On évitera pour cette raison l'emploi de bois vert qui séchant à l'air ou au soleil laisserait des fentes dans les formes. De plus en plus, aujourd'hui, on substitue les panneaux de contreplaqué (veneer) aux planches embouvetées pour les parois des formes.

Fig. 31.— Coffrage d'un empattement rectangulaire.

Les formes ne peuvent être enlevées que lorsque le béton a durci au moins 48 hrs. On ne peut déterminer exactement le temps qu'il faut au béton pour durcir.

Fig. 32.— Coffrage d'un petit empattement, de 2 pieds carrés ou moins et d'un pied ou moins de profondeur. Ces coffrages n'ont pas besoin de colombages ; on les étaie de la façon indiquée en 2 et 3 afin d'empêcher le poids du béton d'en écarter les parois.

Fig. 33.— Coffrage d'un empattement à gradins. La forme du dessus est supportée au niveau supérieur que doit atteindre le béton dans le coffrage inférieur.

Fig. 34.— Coffrage combiné d'un empattement surmonté d'une colonne.

Fig. 35.— Trois méthodes différentes de construire les formes ou coffrages de colonnes en béton: 1) par panneaux indépendants, pourvus d'étriers et qui sont cloués en place; 2) étriers simples; 3) étriers à embrèvements. 

Fig. 36 — Bonne manière d'étayer une colonne sur un terrain peu résistant. On peut aussi utiliser les jambes-de-force simples que fait voir notre figure 28.

Fig 37 — Détails d'un coffrage typique de dalle (slab) en béton. Le mur étant coule, les coins insérés sous les colonnes servent à mettre de niveau le coffrage de la dalle proprement dite.

Fig. 38.— Bonne manière de couler un plancher, des murs et une dalle en béton. On notera 1) que le plancher et un pied de la base du mur ont été coulés d'une seule opération. Subséquemment, et lorsque la portée de la dalle excède 6 pieds, on procède comme le montre le cliché 2) en plaçant des étriers et des colonnes de 6 pieds, en utilisant des étais ainsi que des jambes-de-force.

Bien des causes peuvent retarder la prise et le durcissement du béton: conditions climatiques défavorables, malaxage ou dosage défectueux, etc.

Règle générale, on peut décoffrer les piliers, colonnes et poutres en béton armé lorsque celui-ci émet un son léger à la percussion d'un marteau.

CONSTRUCTION EN SOUS-OEUVRE

II arrive souvent que l'on construise à proximité d'une autre bâtisse, parfois sur la ligne mitoyenne, et qu'on doive effectuer des excavations en contre-bas des murs de fondation de l'édifice voisin.

Dans un sol compressible, un mur de soutènement érigé le long d'une fondation voisine ne pourrait résister à la poussée horizontale du sol supérieur. D'autre part, le sol, sous le poids d'un mur mitoyen, se tasserait également sous le mur voisin et en provoquerait l'affaissement. Le seul moyen d'assurer à ce mur un repos immuable est de lui établir une nouvelle base en sous-œuvre. (Fig. 39).

Fig. 39.— Pour les excavations en contre-bas, il faut avoir recours à des étançons disposés comme le montre
notre croquis.

On doit pratiquer les excavations de manière à endommager le moins possible la propriété adjacente, et en profiter pour creuser du même coup les tranchées et refaire eh sous-œuvre la fondation voisine.

Pour ce faire, on procède généralement par sections de 5 à 6 pieds de longueur sous le mur, en commençant par le milieu pour s'approcher graduellement des extrémités. Après qu'une section ou pilier de béton a durci pendant 48 heures, on en construit une seconde, et ainsi de suite.

Il faut étançonner la bâtisse voisine et vérifier de temps en temps avec soin s'il ne se produit aucun tassement dans ses fondations ou ses murs. (Fig. 39-B).

On doit établir la nouvelle fondation en sous-œuvre d'une épaisseur égale ou supérieure à celle déjà existante, et la doter d'un empattement d'une largeur proportionnée à la charge supportée et à la résistance du sol sur lequel il repose.

On doit préparer la paroi en terre au fond du mur pour qu'elle puisse servir de forme au béton. La paroi extérieure du coffrage du mur en sous-œuvre doit surplomber de quelques pouces l'ancienne ligne de base, afin que le béton puisse s'écouler et se refouler dans toute l'épaisseur du mur. (Fig. 39-C).

MURS DE SOUTÈNEMENT

On a vu que le rôle du mur de soutènement est de retenir les terres; il diffère du mur de fondation qui supporte une structure dont la charge est suffisante pour neutraliser la poussée des terres contre ces fondations elles-mêmes.

De nombreux murs de fondations doivent aussi agir comme murs de soutènement; on doit donc prévoir leur construction en conséquence.

En général, les murs de fondations soutenant des terres exposées aux vibrations, près des voies de chemin de fer, tramways et rues achalandées, ont moins de stabilité, sont plus sujets aux renversements ou aux bombements; il faut donc les construire de 25 à 50% plus forts.

Il existe différentes formules pour établir l'épaisseur nécessaire et la plus économique à donner au mur de soutènement ou au mur de fondation servant aussi au soutènement, (tels que requièrent les constructions bâties sur des promontoires, comme à Québec, où les rues sont en contre-bas les unes des autres).

Mais, dans la pratique, la construction de ces murs se fait en des conditions si variables (dont la nature du sol) qu'il est préférable de se guider sur des règles empiriques que de s'en remettre à une formule rigoureusement mathématique.

Un mur de soutènement peut s'avérer défectueux en peu de temps et des manières les plus diverses: tendance à renverser, bombement ou glissement sur ses empattements, etc.

Le renversement, défaut le plus commun, est directement imputable à la pression de la terre qu'il soutient.

Le bombement des murs de maçonnerie dépend surtout d'un remplissage trop hâtif, exécuté avant que le mortier ait fait prise; ou encore à l'introduction de l'eau et par l'effet de la gelée.

Le glissement des empattements a lieu si le mur est construit sur un terrain mou, ou si le sol est altéré par l'eau de pluie ou de fonte des neiges.

La figure 40 fait voir le système généralement en usage pour la conception du mur de soutènement.

Fig. 40.—Mur de soutènement en maçonnerie, construit par gradins et pourvu d'un canal en béton à son sommet afin de recevoir les eaux de surface et de les rejeter par une gouttière vers l'extérieur.

On peut l'ériger d'aplomb ou l'obliquer légèrement à l'extérieur. L'obliquité est censée conférer plus de résistance à la poussée latérale; son inconvénient est de faciliter à l'eau qui coule à l'extérieur l'accès aux joints, lorsque le mur est en maçonnerie.

On peut ériger les murs de soutènement avec des pierres de bonne qualité, posées avec un bon mortier de ciment, ou bien en béton ou mieux en béton armé qui nécessite une moindre épaisseur.

L'épaisseur du mur à son sommet ne peut être inférieure à 18" s'il est fait en maçonnerie et par gradins. L'épaisseur de ces gradins sera du tiers aux 2/5 de la hauteur du mur à ce retrait. (Fig. 40).

Les retraits pratiqués en arrière du mur en augmentent la stabilité et diminuent la poussée des terres qui se brisent sur chaque retrait; en général, l'inclinaison extérieure du mur de soutènement est de 1" au pied.

On ménage au sommet et en arrière du mur un canal en ciment pour recevoir les eaux de surface qui seront évacuées à travers le mur par une gouttière donnant vers l'extérieur.

MURS DE SOUTÈNEMENT EN BÉTON

Aujourd'hui on construit la majorité des murs de soutènement en béton armé et par sections. (Fig. 41).

Fig. 41— Mur de soutènement en béton armé, solidement ancré dans le sol par un large empattement.

La stabilité de ces murs dépend plus de l'étendue de leur base que du poids de leur masse de béton.

En général, les murs de soutènement en béton n'ont pas plus de 3" d'épaisseur à leur sommet et 18" à leur base; l'étendue de leur empattement est proportionnelle à leur hauteur.

Le béton d'un mur de soutènement est armé contre la pression latérale de la terre ; l'on prévoit aussi une résistance suffisante au fléchissement entre la base du mur et son empattement.

L'étendue de l'empattement et la pression de la terre sur cet empattement en accroissent la stabilité ; l'empattement lui-même est armé de manière à prévenir toute cassure.

En sus de ses armatures verticales, le mur est d'ordinaire armé horizontalement, à tous les 24", au moyen de barres d'expansion en acier.

Les armatures sont formées généralement de barres de 1/4 ou 1/2". Le dosage du béton armé se fait dans les proportions 1—2 1/2—5.

Le coffrage extérieur du mur exige des planches rabotées de manière à donner une surface lisse en béton. On enduit ensuite celle-ci d'une couche de ciment liquide.

On prévoit au bas du mur des ouvertures en forme de tuyaux pour évacuer l'eau qui, s'accumulant derrière le mur, l'exposerait aux effets désastreux de la gelée.

L'HUMIDITÉ DANS LES MURS DE FONDATIONS

Dans plusieurs localités il faut se prémunir contre l'intrusion de l'humidité dans les murs de fondations, surtout dans les édifices où le soubassement doit être habité ou servir d'entrepôt. (Fig. 42).

Fig. 42.— Procédés utilisés afin d'empêcher l'humidité de pénétrer dans les caves.

II y a plusieurs manières d'y parvenir, par exemple en traitant la surface extérieure du mur ou en modifiant sa construction elle-même.

Pour protéger le mur contre les seules eaux de surface, pluie ou fonte des neiges, une couche de ciment ou encore d'asphalte appliquée sur le parement enterré du mur le rendra en général parfaitement imperméable.

Pour plus de sûreté, on construira le mur avec le plus grand soin possible ; s'il est en maçonnerie, on en tirera soigneusement tous les joints. On le fera sécher complètement, surtout s'il est fait de béton, avant d'appliquer l'asphalte qui en recouvrira même les empattements.

Si le terrain est humide et généralement saturé d'eau, l'humidité du sol pénètre dans la base du mur et l'escalade par capillarité. Afin de prévenir ce dégât, on pose sur le dessus de l'empattement 2 ou 3 épaisseurs de papier goudronné et d'asphalte chaude, et ce, en dessous du niveau du plancher, qui aura au moins 6" d'épaisseur, et reposera sur l'excédent de l'empattement.

Il est souvent nécessaire en plus de rendre imperméables les murs et planchers, de conférer à ces derniers une épaisseur suffisante pour qu'ils puissent résister à la pression de l'eau qui provoquerait des cassures.

Afin d'imperméabiliser le plancher du soubassement, on en recouvre là surface d'une première couche de béton de 3" à 6" d'épaisseur, au niveau des empattements de tous les murs et piliers ; au préalable, il faut avoir la précaution de recouvrir le dessus des empattements de 2 ou 3 épaisseurs de papier goudronné et de couches d'asphalte excédant de 6" de chaque côté.

On revêt ensuite le parement extérieur des murs de 2 ou 3 épaisseurs de papier goudronné et d'asphalte ; on peut aussi enduire le papier d'un crépi de ciment de 1" à 2" d'épaisseur.

On recouvrira toute la surface du plancher inférieur de 3 couches de papier et d'asphalte, jusqu'au-dessus de l'excédent du papier des empattements, puis on construira le plancher supérieur en béton jusqu'à 3" à 6" au-dessus des empattements. (Fig. 42).

Dans le cas de constructions sur des terrains sujets à l'action des marées, on installera en dessous du plancher des bouches d'air se prolongeant plus haut que le niveau des plus hautes marées — ceci dans le but d'évacuer l'air qui, se comprimant en dessous du plancher, en provoquerait la cassure.