Le calcul des fondations peut généralement être divisé en deux parties : analyse géotechnique et vérification du béton armé. L’analyse géotechnique se concentre sur l’interaction entre la fondation et le sol porteur. Elle comprend la vérification de la pression admissible du sol ainsi que les vérifications de la résistance au soulèvement, au renversement et au glissement selon la méthode des contraintes admissibles (ASD). La vérification du béton armé comprend la vérification de la résistance en flexion, au cisaillement unidirectionnel, au cisaillement bidirectionnel (poinçonnement) et les dispositions constructives des armatures selon la méthode de calcul de la résistance (LRFD).
Modélisation de la fondation isolée
Un appui nodal doit d’abord être assigné au poteau avant qu’une fondation puisse être définie. Plusieurs types de fondations sont disponibles dans le menu déroulant (figure 2). Pour la norme ACI, seule la semelle isolée est actuellement prise en charge. Les autres types de fondations seront disponibles dans les versions futures. Les dimensions de la semelle, l’enrobage béton et les armatures sont spécifiés dans les onglets suivants.
Sous l'onglet Armatures de la plaque, le diamètre et l’espacement des barres d’armature sont définis. Le nombre de barres d’armature résultant est affiché dans la disposition des armatures (figure 2).
Sous l’onglet Propriétés du sol, le niveau de la nappe phréatique et le recouvrement de sol sont spécifiés (figure 3). Les matériaux de sol disponibles servent principalement de modèles types, afin de permettre la modification des propriétés telles que le poids volumique et l’angle de frottement selon les besoins.
Sous l’onglet Configurations géotechniques, la contrainte brute admissible du sol et le coefficient de frottement peuvent être spécifiés (figure 4).
Exemple
L’exemple de fondation 4 de l’ACI Concrete Design Handbook [3] est utilisé pour vérifier les résultats obtenus à partir du modèle RFEM. L’exemple considère une fondation rectangulaire isolée mesurant 5,5 pi × 10,0 pi × 2,833 pi supportant un poteau carré de 18 pouces.
Le dessous de la semelle est situé à 4 pi sous le niveau fini, il en résulte une hauteur de recouvrement de sol de :
4,0 pi − 2,833 pi = 1,167 pi
L’option d’inclure le recouvrement de sol est disponible sous l’onglet Cas de charge (figure 5), tandis que la hauteur du recouvrement est renseignée sous l’onglet Propriétés du sol (figure 3).
Cet exemple se concentre uniquement sur la combinaison de charge déterminante D + L + W en utilisant la contrainte nette admissible du sol prévue de 8 000 psf. Dans RFEM, la contrainte brute admissible du sol est spécifiée car celle-ci est plus courante dans les rapports géotechniques actuels.
Les charges appliquées, les propriétés des matériaux et la disposition des armatures sont présentées dans la figure 6.
Pour l’analyse géotechnique, l’exemple ACI présume une contrainte admissible du sol augmentée en utilisant la combinaison de charge D + L + 0,6W, où les charges vives et de vent ne sont pas réduites par le facteur 0,75 généralement appliqué aux combinaisons de charge ASD. Pour correspondre à l’exemple ACI, une combinaison de charge définie par l’utilisateur est donc créée dans RFEM.
Résultats
Après le calcul dans le module complémentaire Fondations en béton, les résultats sont affichés dans le tableau Ratios de vérification aux nœuds. Les vérifications des armatures minimales en flexion sont présentées dans le tableau Armatures de fondation, tandis que l’onglet Armature non couverte par nœud résume tous les emplacements avec une armature insuffisante (figure 7).
Le détail de la vérification de calcul inclut les équations déterminantes et les références aux dispositions correspondantes de l’ACI 318 (figure 8).
Les résultats de l’ACI Concrete Design Handbook et de RFEM sont résumés dans le tableau présenté à la figure 9.
Conclusion
Le module complémentaire Fondations en béton permet la vérification de fondations rectangulaires isolées conformément à l’ACI 318 et à l’IBC dans RFEM 6. L’exemple de vérification démontre une bonne concordance entre les résultats de RFEM et ceux de l’ACI Concrete Design Handbook, ce qui confirme l’exactitude des procédures d’analyse géotechnique et de vérification du béton armé implémentées. Avec des vérifications intégrées pour la pression du sol, la stabilité, la flexion et le cisaillement, le module complémentaire fournit un flux de travail efficace pour la vérification des semelles isolées, tandis que des fonctionnalités supplémentaires telles que la longueur de développement et la vérification des chevilles sont prévues pour les versions futures. Avec ses capacités de vérification de barres et de plaques d’assise, RFEM 6 offre un flux de travail complet pour la vérification de l’ensemble de la structure au sein d’un seul modèle.
