Les facteurs qui déterminent le degré de soulèvement incluent la quantité d'eau absorbée, l'épaisseur de la couverture de neige isolante, la valeur des basses températures et la durée d'exposition. Au cours d'un hiver nordique typique et en tenant compte de chutes de neige normales (la neige agissant comme une couverture isolante), seul un très faible pourcentage du sol en surface se trouve à geler. En l'absence d'une couverture de neige – chassée (sur les routes) ou réduite pour éviter une accumulation (sous les terrasses ou les annexes non chauffées), le sol gèle et le soulèvement dû à ce gel peut être grave.
Les charpentes de terrasses et de porches qui sont rattachées par un côté à une maison stable sont soumis chaque année à des torsions et à des contraintes. Les supports périphériques exposés se font soulever et dégager selon des degrés variables, tandis que le côté de la maison elle-même demeure stable.
Dans le cas des structures indépendantes telles que les annexes non chauffées et soumises au phénomène de gel, il est impossible que la porte ou les bâtis de fenêtres restent "d'équerre". Les fenêtres peuvent alors briser en éclats et les portes devenir inopérables. Dans les cas graves, des dommages peuvent être causés aux matériaux de couvertures asphaltées (fissures).
Éliminer le soulèvement dû au gel
Malheureusement, il existe peu de moyens efficaces dans les climats froids pour assurer la stabilité des structures non chauffées.
On peut se procurer une variété de "crampons" et de blocs en béton pour terrasses mais ceux-ci n'offrent aucune protection contre le phénomène de gel et ne confèrent aucune stabilité à la structure.
Les piliers de fondations souterraines (tube moulé) coulés en béton sont reconnus pour constituer la meilleure défense contre le soulèvement dû au gel.
Toutefois, cela est vrai seulement si ces piliers sont munis de bases.
Le simple fait de forer un trou de 8" – 10" ou 12" pour ensuite y insérer un tube et y couler du béton (partout où l'hiver est relativement dur) représente seulement un compromis pour obtenir rapidement un travail d'apparence soignée. Toutefois, cela constitue aussi la recette parfaite menant à d'inévitables problèmes de fondation.
On croît à tort que le pilier dont l'extrémité inférieure se trouve en-dessous de la ligne de gel (profondeur maximale de la pénétration du gel) ne subira aucun soulèvement. En réalité, une grande partie du soulèvement est générée tout le long du pilier et se produit bien avant que le gel n'atteigne l'extrémité inférieure du pilier.
Au fur et à mesure que le sol gèle et que l'expansion s'installe, le pilier se fait d'abord comprimer et ensuite soulever tout comme le sol qui gèle. Une pénétration du gel à aussi peu que 1 1&Mac218;2 pied occasionnera un soulèvement des piliers si les bases ne sont pas enfouies à 4 pieds au moins.
En plus des contraintes immédiates engendrées dans les structures soutenues par des piliers forés qui se soulèvent, les piliers semblent également "s'allonger" chaque année. Malheureusement, ils ne reprennent pas simplement leur place lors du dégel printanier et occasionnent ainsi le dénivellement de la structure.
Au fur et à mesure que le dégel se produit en surface, la chaleur absorbée par la partie exposée du pilier se transmet au reste du pilier. Les agrégats de surface qui sont en suspension dans l'eau s'écoulent tout le long du pilier et se déposent dans le vide créé sous le pilier soulevé. Le pilier ne peut pas reprendre sa place originale en profondeur – il a subi un soulèvement dû au gel. Les agrégats mêlés à l'eau qui s'écoulent tout le long du pilier s'accumulent souvent de l'un des côtés du pilier seulement et le font ainsi basculer.
Dans les cas de distorsion et de contraintes graves imposées aux structures, la seule alternative consiste à retirer et à remplacer les piliers soulevées par des piliers munis de bases. Il s'agit là de travaux difficiles et coûteux (dans la mesure où cela est possible de les effectuer). Les piliers munis de bases résistent au soulèvement dû au gel parce la base produit l'effet d'une "fiche" permettant de retenir le pilier en place et forçant le sol qui gèle à glisser et à remonter le long du pilier au lieu de le soulever.
Les autres avantages qui se rattachent à la présence de bases sont les suivants: une plus grande stabilité latérale (zones d'activités sismiques), capacité supérieure à supporter du poids (moins de piliers) et résistance à l'érosion dans les régions propices aux inondations.
