.
On appelle fondation,
la partie d'un ouvrage reposant sur un terrain d'assise auquel sont
transmises toutes les charges permanentes et variables support�es par
cet ouvrage.
1�) Fonctions des
fondations :
G�n�ralit� :
Elles doivent reprendre
les charges support�es par la structure et les transmettre au sol dans
de bonnes conditions de fa�on � assurer la stabilit� de l'ouvrage.
Diff�rentes fonctions
des fondations :
a)
Assurer la stabilit� de l'ouvrage et des fondations
� Les tassements du
terrain d'assise ne doivent pas autoriser de d�sordres graves des
fondations et de l'ouvrage.
Limitation
des tassements compatibles avec l'utilisation de l'ouvrage (ordre de
grandeur : quelques mm de 5 � 25 mm)
� �viter ou, au
pire, limiter les tassements diff�rentiels.
� Tenir compte de la
pr�sence d'eau dans le sol (pouss�e d'Archim�de)
V�rifier
que les pouss�es d'Archim�de soient inf�rieures au poids de l'ouvrage
(rare) sinon pr�voir un ancrage du b�timent par tirants ou pr�voir un
lestage.
� L'ouvrage ne doit
pas se d�placer sous l'action des forces horizontales ou obliques
appliqu�es � la structure (vent, pouss�es des terres, pouss�e
hydrostatiques)
Prendre
les dispositions constructives adapt�es � chaque cas (utilisation de
b�ches, frottements sol/b�ton suffisant, tirants ou clous,...)
� �viter les
glissements de l'ouvrage pour les constructions r�alis�es sur un
terrain en pente et ne pas charger les semelles avoisinante avec la
semelle �tudi�e.
Pente
maximale entre semelles de fondations de 2/3 (env. 30�)
� Drainage
p�riph�rique
b)
Assurer la r�sistance des massifs de fondations
� Les actions qui
sollicitent les fondations ne doivent pas entra�ner leur rupture
Respecter
les r�gles en vigueur et le dimensionnement correct des fondations en
fonction du type de l'ouvrage, des charges et surcharges support�es par
la structure, de la nature du terrain, du type de fondations et des
mat�riaux employ�s
c)
V�rifier la r�sistance du terrain de fondations
� Les actions qui
sollicitent le sol de fondations ne doivent pas entra�ner son
poin�onnement ni des d�formations incompatibles avec l'utilisation de
l'ouvrage support�
Respect
des r�glements en vigueur. L'�tude des comportements du sol fait
l'objet de la m�canique des sols (DTU 13.1)
d) S�assurer
de la durabilit� des fondations
� La r�sistance des
massifs de fondations doit �tre assur�e pendant toute l'existence de
l'ouvrage
Les
massifs de fondation doivent �tre prot�g�s de l'oxydation, de
l'�rosion, de la d�composition chimique, de l'action du gel.
Le sol
devra �tre stable � l'�rosion, au glissement de terrain, � la
dissolution de certaines particules dans l'eau (gypse,...), au gel.
e)
Trouver la solution la plus �conomique
� On recherchera des
solutions qui seront les plus �conomiques en fonctions du type d�ouvrage,
des pr�conisations de l��tude de sols, de l�accessibilit� au
terrain (engins TP, de forage,�)
2�) Diff�rents
types de fondations :
Il existe quatre
cat�gories de fondations :
� Les
fondations superficielles
Lorsque les couches
de terrain capables de supporter l'ouvrage sont � faible profondeur :
semelles isol�es sous poteaux, semelles filantes sous murs, radiers.
� Les
fondations profondes
Lorsque les couches
de terrain capables de supporter l'ouvrage sont � une grande
profondeur : puits, pieux
� Les
fondations sp�ciales
Colonnes ballast�es
: Il s'agit de colonnes de pierres ou de graves ciments que l'on
int�gre dans le sol et sous des semelles isol�es par exemple.
� Les
fondations surfaciques ou radier
L'emploi d'un
radier se justifie lorsque la contrainte admissible � la
compression du sol est faible, que le bon sol est situ� en trop
grande profondeur, les autres types de fondations transmettraient au
sol des contraintes trop �lev�es, l'aire totale des semelles est
sup�rieure � la moiti� de l'aire du b�timent, les charges
apport�es par l'ensemble du b�timent ne risque pas d'entra�ner
des tassements diff�rentiels incompatibles.
Le ferraillage d'un
radier est particulier, les aciers tendus se situent en partie haute
de la dalle, les points d'appuis deviennent les murs, les longrines
de redressement (situ�es au droit des ouvertures) et les longrines.
il existe quatre
types de radiers :
-
Le radier dalle
plate (le plus courant)
-
Le radier
nervur�
-
Le radier
champignon sous poteaux
-
Le radier
vo�te
Lorsque
le radier est enterr� et que la pr�sence d'eau est possible, il
conviendra de faire un cuvelage (radier de fosse ascenseur,...).
Lorsque
le radier est soumis � des pouss�es d'Archim�de, il faut
v�rifier que ces pouss�es de d�passent pas le poids de l'ouvrage.
Dans le cas contraire, il faudra lester de mani�re � �quilibrer
les forces.
Si
le dessus du radier est au ras du sol, il faudra r�aliser une
b�che p�riph�rique de mani�re � assurer la mise hors gel de
l'ouvrage.
3�) Les tassements
diff�rentiels :
Les tassements
diff�rentiels entra�nent des d�sordres dans des ouvrages. C�est
pourquoi on veillera � respecter les quelques r�gles qui suivent :
Il est vivement
d�conseill� de r�aliser des fondations sur un terrain remblay�. On
prendra les dispositions n�cessaires pour descendre les fondations au
bon sol.
On ne fonde pas un
ouvrage sur sol dont les caract�ristiques sont tr�s diff�rentes
On pr�voira un joint
de dilatation dans un ouvrage compos� de b�timents de hauteur
diff�rentes (immeuble haut et immeuble bas).
Dans le cas d�un
b�timent avec deux types de fondations, on les divisera avec un joint
de dilatation . On restera vigilant sur les deux types de fondations
avoisinant (l�un pouvant charger l�autre : en tenir compte dans
les calculs).
Dans le cas d�un
b�timent fond� sur un terrain inclin�, la pente entre les
fondations voisines aura un rapport mini de 3/2. Si l�angle es
sup�rieur � 3/2, il faudra donc descendre la semelle la plus haute
de mani�re � atteindre ce rapport.
4�) Facteurs de
choix du type de fondation :
-
La nature de
l'ouvrage � fonder : pont, b�t. d'habitation, b�t industriel,
sout�nement,....
-
La nature du
terrain : connaissance du terrain par sondages et d�finition des
caract�ristiques
-
Le site : urbain,
campagne, montagne, bord de mer,...
-
La mise en oeuvre
des fondations : terrain sec, pr�sence d'eau,...
-
Le type
d'entreprise :mat�riel disponible et comp�tences,...
-
Le co�t des
fondations : facteur important mais non d�cisif.
5�) Origines des
accidents pouvant survenir aux fondations :
Les accidents
survenus aux fondations sont souvent li�s aux mauvais choix du type
de fondations et m�me � l'entreprise qui les avait r�alis�
Les fondations
superficielles :
-
Fondations
assises sur des remblais non stabilis�s
-
Fondations ayant
souffert de pr�sence d'eau dans le sol (nappe phr�atique,...)
-
Fondations
h�t�rog�nes (terrain, type de fondation,...)
-
Fondations
r�alis�es en mitoyennet� avec des b�timents existants (sol
d�comprim�, r�gles des 3/2,...)
-
Fondations
r�alis�es sur des sols trop compressible.
-
Fondations
r�alis�es � une profondeur trop faible (hors gel non
conforme,..)
-
Fondations
r�alis�es sur des sols instables (terrain inclin�,
�boulement,...)
-
Environ 85% des
accidents sont dus � la m�connaissance des caract�ristiques des
sols ou � des interpr�tations erron�es des reconnaissances.
Les fondations
profondes :
-
L'essentiel des
sinistres rencontr�s sur ce type de fondations est une
reconnaissance des sols incompl�te ou une mauvaise
interpr�tation des reconnaissances.
-
Erreurs lors de
l'ex�cution.
-
D�t�rioration
des pieux ou puits (pr�sence d'eaux agressives,...)
Conclusion :
Il est vivement
conseill� de faire r�aliser une �tude de sol avant de commencer
l'�tude des fondations. L'�tude de sol peut faire faire des
�conomies sur le type de fondations elle peut pr�coniser le
d�placement du b�timent vers une zone plus saine du terrain. Il est
bien entendu cette �tude sera faite avant m�me le d�p�t de permis
de construire et que la surface du terrain le permet.
6�) M�thode de
calcul d�une semelle soumise � une charge centr�e :
La m�thode de calcul
utilis�e est � la
m�thode des bielles �.
Avant de commencer un
calcul de semelle, on doit avant tout r�aliser une descente de
charges qui donnera l�effort ultime sur le dessus de la semelle
major�e d�un coef de 1.35 pour pouvoir la dimensionner.
Ensuite il faut
conna�tre le taux de travail du sol . Cette information est pr�sente
sur le rapport de sol r�alis� par une soci�t� sp�cialis�e.
Pour des raisons
�conomiques ou que le sol est jug� de bonne qualit�, on pourra
estimer ce taux de travail en fonction de la constitution du sol et
choisir dans la liste ci-dessous (1Mpa = 10bars) � voir DTU 13.11 :
| Limon
de plateau |
1.5
� 3.0 bars |
| Terre
� meuli�re |
3.0
� 4.5 bars |
| Marne
verte, argile |
0.7
� 4.5 bars |
| Alluvions
anciennes, sables, graviers |
6.0
� 9.0 bars |
| Sables
de beauchamp |
7.5
� 15 bars |
| Craie |
9.0
� 10 bars |
| Marne
+ caillasse |
7.5
� 15 bars |
| Calcaire
grossier |
18
� 45 bars |
| Roches
peu fissur�es saines non d�sagr�g�es de stratification
favorable |
7.5
� 4.5 bars |
| Terrain
non coh�rent � bonne compacit� |
3.5
� 7.5 bars |
| Terrain
non coh�rent � moyenne compacit� |
2.0
� 4.0 bars |
| Argile |
0.3
� 3.0 bars |
|
Les
fondations