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 :
1.
Le radier dalle plate (le plus courant)
2.
Le radier nervuré
3.
Le radier champignon sous poteaux
4.
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 ne 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 2/3 (30°), si l’angle est supérieur à 2/3, 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 œuvre 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 réalisées
Les fondations
superficielles :
1. Fondations assises sur des remblais non stabilisés
2. Fondations ayant souffert de présence d'eau dans le sol
(nappe phréatique,...)
3. Fondations hétérogènes (terrain, type de fondation,...)
4. Fondations réalisées en mitoyenneté avec des bâtiments
existants (sol décomprimé, règles des 2/3,...)
5. Fondations réalisées sur des sols trop compressible.
6. Fondations réalisées à une profondeur trop faible (hors
gel non conforme,..)
7. Fondations réalisées sur des sols instables (terrain
incliné, éboulement,...)
8. Environ 85% des accidents sont dus à la méconnaissance
des caractéristiques des sols ou à des interprétations erronées des
reconnaissances.
Les fondations profondes :
1. L'essentiel des sinistres rencontrés sur ce type de
fondations est une reconnaissance des sols incomplète ou une mauvaise
interprétation des reconnaissances.
2. Erreurs lors de l'exécution.
3. 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 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
|