.
On appelle fondation,
la partie d'un ouvrage reposant sur un terrain d'assise auquel sont
transmises toutes les charges permanentes et variables supportées par
cet ouvrage.
1°) Fonctions des
fondations :
Généralité :
Elles doivent reprendre
les charges supportées par la structure et les transmettre au sol dans
de bonnes conditions de façon à assurer la stabilité de l'ouvrage.
Différentes fonctions
des fondations :
a)
Assurer la stabilité de l'ouvrage et des fondations
• Les tassements du
terrain d'assise ne doivent pas autoriser de désordres graves des
fondations et de l'ouvrage.
Limitation
des tassements compatibles avec l'utilisation de l'ouvrage (ordre de
grandeur : quelques mm de 5 à 25 mm)
• Éviter ou, au
pire, limiter les tassements différentiels.
• Tenir compte de la
présence d'eau dans le sol (poussée d'Archimède)
Vérifier
que les poussées d'Archimède soient inférieures au poids de l'ouvrage
(rare) sinon prévoir un ancrage du bâtiment par tirants ou prévoir un
lestage.
• L'ouvrage ne doit
pas se déplacer sous l'action des forces horizontales ou obliques
appliquées à la structure (vent, poussées des terres, poussée
hydrostatiques)
Prendre
les dispositions constructives adaptées à chaque cas (utilisation de
bêches, frottements sol/béton suffisant, tirants ou clous,...)
• Éviter les
glissements de l'ouvrage pour les constructions réalisées sur un
terrain en pente et ne pas charger les semelles avoisinante avec la
semelle étudiée.
Pente
maximale entre semelles de fondations de 2/3 (env. 30°)
• Drainage
périphérique
b)
Assurer la résistance des massifs de fondations
• Les actions qui
sollicitent les fondations ne doivent pas entraîner leur rupture
Respecter
les règles en vigueur et le dimensionnement correct des fondations en
fonction du type de l'ouvrage, des charges et surcharges supportées par
la structure, de la nature du terrain, du type de fondations et des
matériaux employés
c)
Vérifier la résistance du terrain de fondations
• Les actions qui
sollicitent le sol de fondations ne doivent pas entraîner son
poinçonnement ni des déformations incompatibles avec l'utilisation de
l'ouvrage supporté
Respect
des règlements en vigueur. L'étude des comportements du sol fait
l'objet de la mécanique des sols (DTU 13.1)
d) S’assurer
de la durabilité des fondations
• La résistance des
massifs de fondations doit être assurée pendant toute l'existence de
l'ouvrage
Les
massifs de fondation doivent être protégés de l'oxydation, de
l'érosion, de la décomposition chimique, de l'action du gel.
Le sol
devra être stable à l'érosion, au glissement de terrain, à la
dissolution de certaines particules dans l'eau (gypse,...), au gel.
e)
Trouver la solution la plus économique
• On recherchera des
solutions qui seront les plus économiques en fonctions du type d’ouvrage,
des préconisations de l’étude de sols, de l’accessibilité au
terrain (engins TP, de forage,…)
2°) Différents
types de fondations :
Il existe quatre
catégories de fondations :
• Les
fondations superficielles
Lorsque les couches
de terrain capables de supporter l'ouvrage sont à faible profondeur :
semelles isolées sous poteaux, semelles filantes sous murs, radiers.
• Les
fondations profondes
Lorsque les couches
de terrain capables de supporter l'ouvrage sont à une grande
profondeur : puits, pieux
• Les
fondations spéciales
Colonnes ballastées
: Il s'agit de colonnes de pierres ou de graves ciments que l'on
intègre dans le sol et sous des semelles isolées par exemple.
• Les
fondations surfaciques ou radier
L'emploi d'un
radier se justifie lorsque la contrainte admissible à la
compression du sol est faible, que le bon sol est situé en trop
grande profondeur, les autres types de fondations transmettraient au
sol des contraintes trop élevées, l'aire totale des semelles est
supérieure à la moitié de l'aire du bâtiment, les charges
apportées par l'ensemble du bâtiment ne risque pas d'entraîner
des tassements différentiels 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 (situées au droit des ouvertures) et les longrines.
il existe quatre
types de radiers :
-
Le radier dalle
plate (le plus courant)
-
Le radier
nervuré
-
Le radier
champignon sous poteaux
-
Le radier
voûte
Lorsque
le radier est enterré et que la présence d'eau est possible, il
conviendra de faire un cuvelage (radier de fosse ascenseur,...).
Lorsque
le radier est soumis à des poussées d'Archimède, il faut
vérifier que ces poussées de dépassent pas le poids de l'ouvrage.
Dans le cas contraire, il faudra lester de manière à équilibrer
les forces.
Si
le dessus du radier est au ras du sol, il faudra réaliser une
bêche périphérique de manière à assurer la mise hors gel de
l'ouvrage.
3°) Les tassements
différentiels :
Les tassements
différentiels entraînent des désordres dans des ouvrages. C’est
pourquoi on veillera à respecter les quelques règles qui suivent :
Il est vivement
déconseillé de réaliser des fondations sur un terrain remblayé. On
prendra les dispositions nécessaires pour descendre les fondations au
bon sol.
On ne fonde pas un
ouvrage sur sol dont les caractéristiques sont très différentes
On prévoira un joint
de dilatation dans un ouvrage composé de bâtiments de hauteur
différentes (immeuble haut et immeuble bas).
Dans le cas d’un
bâtiment 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
bâtiment fondé sur un terrain incliné, la pente entre les
fondations voisines aura un rapport mini de 3/2. Si l’angle es
supérieur à 3/2, il faudra donc descendre la semelle la plus haute
de manière à atteindre ce rapport.
4°) Facteurs de
choix du type de fondation :
-
La nature de
l'ouvrage à fonder : pont, bât. d'habitation, bât industriel,
soutènement,....
-
La nature du
terrain : connaissance du terrain par sondages et définition des
caractéristiques
-
Le site : urbain,
campagne, montagne, bord de mer,...
-
La mise en oeuvre
des fondations : terrain sec, présence d'eau,...
-
Le type
d'entreprise :matériel disponible et compétences,...
-
Le coût des
fondations : facteur important mais non décisif.
5°) Origines des
accidents pouvant survenir aux fondations :
Les accidents
survenus aux fondations sont souvent liés aux mauvais choix du type
de fondations et même à l'entreprise qui les avait réalisé
Les fondations
superficielles :
-
Fondations
assises sur des remblais non stabilisés
-
Fondations ayant
souffert de présence d'eau dans le sol (nappe phréatique,...)
-
Fondations
hétérogènes (terrain, type de fondation,...)
-
Fondations
réalisées en mitoyenneté avec des bâtiments existants (sol
décomprimé, règles des 3/2,...)
-
Fondations
réalisées sur des sols trop compressible.
-
Fondations
réalisées à une profondeur trop faible (hors gel non
conforme,..)
-
Fondations
réalisées sur des sols instables (terrain incliné,
éboulement,...)
-
Environ 85% des
accidents sont dus à la méconnaissance des caractéristiques des
sols ou à des interprétations erronées des reconnaissances.
Les fondations
profondes :
-
L'essentiel des
sinistres rencontrés sur ce type de fondations est une
reconnaissance des sols incomplète ou une mauvaise
interprétation des reconnaissances.
-
Erreurs lors de
l'exécution.
-
Détérioration
des pieux ou puits (présence d'eaux agressives,...)
Conclusion :
Il est vivement
conseillé de faire réaliser une étude de sol avant de commencer
l'étude des fondations. L'étude de sol peut faire faire des
économies sur le type de fondations elle peut préconiser le
déplacement du bâtiment vers une zone plus saine du terrain. Il est
bien entendu cette étude sera faite avant même le dépôt de permis
de construire et que la surface du terrain le permet.
6°) Méthode de
calcul d’une semelle soumise à une charge centrée :
La méthode de calcul
utilisée est « la
méthode des bielles ».
Avant de commencer un
calcul de semelle, on doit avant tout réaliser une descente de
charges qui donnera l’effort ultime sur le dessus de la semelle
majorée d’un coef de 1.35 pour pouvoir la dimensionner.
Ensuite il faut
connaître le taux de travail du sol . Cette information est présente
sur le rapport de sol réalisé par une société spécialisée.
Pour des raisons
économiques ou que le sol est jugé de bonne qualité, 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
à 3.0 bars |
| Terre
à meulière |
3.0
à 4.5 bars |
| Marne
verte, argile |
0.7
à 4.5 bars |
| Alluvions
anciennes, sables, graviers |
6.0
à 9.0 bars |
| Sables
de beauchamp |
7.5
à 15 bars |
| Craie |
9.0
à 10 bars |
| Marne
+ caillasse |
7.5
à 15 bars |
| Calcaire
grossier |
18
à 45 bars |
| Roches
peu fissurées saines non désagrégées de stratification
favorable |
7.5
à 4.5 bars |
| Terrain
non cohérent à bonne compacité |
3.5
à 7.5 bars |
| Terrain
non cohérent à moyenne compacité |
2.0
à 4.0 bars |
| Argile |
0.3
à 3.0 bars |
|
Les
fondations