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les fondations

Les Fondations

 

Fondations et ouvrages de soutènement 

La fondation est la partie d'un ouvrage qui sert exclusivement à transmettre au sol naturel le poids de cet ouvrage. Elle doit être telle que la construction dans son ensemble soit stable. Nature du sol et superstructure du bâtiment sont intiment liées. Le problème se présente de la façon suivante.

Connaissant,

Les charges à transmettre au sol: 

* charges permanentes

*action variable d'exploitation

*actions variables climatiques.

La nature et les caractéristiques du terrain, il s'agit de choisir le type des fondation et les dimensionner.

Connaissance des charges 

Une construction est destinée à un certain usage: habitation, bureau, école, hôpital .....

La norme NF P 06-001 "charges et surcharges à admettre dans les constructions" donne les actions variables d'exploitation à retenir en fonction de la destination de la construction. Les calculs d'avant-projet permettent de déterminer la structure d'un bâtiment (porteurs continus, ossature et remplissage) et de dimensionner les éléments porteurs, donc d'évaluer les charges permanentes : poids mort ou poids propres. La situation du bâtiment (zone géographique, site, altitude...) donne les action variable climatique précisées par les "règles définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions" NV65 et les "règles NV 84" d'août 1987 relatives à la neige seule.

A partir des plans d'avant projet on réalise la descente des charges, c'est à dire que l'on calcule les charges totales au pied du bâtiment, donc au niveau des fondations (au contact avec le sol)

* par mètre linéaire de porteur continu

* pour chacun des appui isolés (poteaux).

On peut admettre pour un bâtiment  d'habitation un poids (charges et surcharges confondues) est de 1t/m² et de 1,2 t/m² pour un immeuble de bureaux.

Exemple: un bâtiment de  50x10 m au sol, à 10 étages; le poids total est de 5000t soit 10 t au sol en cas de radier général d'ou une contrainte du sol.

Connaissance du sol

Pour le projeteur, les résultats de la compagne de reconnaissance se réduisent essentiellement:

- à la détermination de la couche d'assise en position (profondeur), puissance (contrainte admissible), comportement (tassement); 

- à la connaissance de la position de la nappe phréatique.

Choix du type de fondations 

S’il existe à une profondeur relativement faible une couche de sol capable de supporter l’ouvrage, on peut l'y asseoir au moyen d'une fondation superficielle.

En revanche, si les couches superficielles sont trop faibles, les charges seront transmises à un matériau de meilleure qualité situé à une plus grande profondeur, au moyen de puits (diamètre>80cm) espacés ou de pieux (diamètre ~ 60 à 80 cm) plus serrés; on parle de fondation profonde. 

Enfin dans certains cas, on est amené à construire dans des conditions difficiles: présence d'une nappe aquifère, pays minier, vibrations etc... Qui impliquent de recourir à des fondations particulières ou spéciales.

 

Dimensionnement des fondations. Il s'agit essentiellement de déterminer

* la surface de contact dans les cas de semelle, radiers, puits, de telle sorte que : charges / surface < contrainte admissible du sol.

* le nombre de pieux susceptibles de présenter une charge portante totale, supérieure ou égale à la charge à fonder. il vaut mieux éviter l'expression assez courante de "bon sol" peu significative. on dispose d'une sol, le problème étant d'adapter la fondation et, parfois même, la structure du bâtiment à ce sol, ce qui implique une naissance dés le stade de l'avant-projet. Un bâtiment courant est rarement très lourd par rapport à son emprise au sol, des taux de travail de l'ordre de 4 à 5 bars sont très corrects. Or un homme pesant 80 kg, sur un talon, exerce couramment sur le sol des contraintes de cet ordre (sans tenir compte des effets dynamiques).

Certains bâtiments sous l'effet des sous-pressions (sous-sols enterrés au dessous du niveau des plus hautes eaux) doivent être lestés, ancrés, et, dans certains cas, l'inondation du sous sol et prévu. Le parking de la place belle cour à Lyon est par exemple lesté. Enfin, tous les bâtiments"tassent"l'essentiel consiste à éviter que les tassements soient différents sous l'ensemble de la construction.

Soit en réalisant:

* une fondation très rigide - radier -caisson (analogie avec une coque de bateau)

* fractionnant la construction par des joints de rupture ou de tassement dans lesquels on espère que se circonscriront les mouvements relatifs éventuels.

 

Les fondations superficielles:  

Ces fondations sont praticables lorsque le sol d'assise est directement accessible du dernier niveau excavé (sol des caves ou du sous-sol). Lorsque les porteurs verticaux de l'ouvrage reçoivent des supports distincts, il s'agit de longrines ou semelles. Si, en revanche, la fondation est constituée d'une dalle unique plus ou moins raidie, recouvrant la couche portante sur la totalité de l'emprise au sol du bâtiment, la fondation est désignée sous le nom de radier.

Longrines en gros béton: Une longrine est une fondation constituée par un lit de béton faiblement dosé (environ 250kg/m3) coulé directement en tranchée sous les murs, de hauteur au moins égale à la moitié de la largeur, dont le béton travaille en compression (effet de bielle). Ne comportant aucune armature transversale, donc inapte à travailler en flexion dans ce sens, ce type de fondation implique une structure portante, ou ossature, constituée de murs porteurs continus sans appui isolé (poteau).

Les longrines reçoivent fréquemment quelques aciers longitudinaux en forme de chaînage, qui ne font pas l'objet d'un calcul précis, mais garantissent l'intégrité de la semelle en cas de faible tassement. Elles sont axées sous les murs de telle sorte que la résultante des charges soit à l'aplomb de la résultante des réactions du sol, dans le cas général, bien sur, où les charges sont elles-mêmes centrées dans l'épaisseur du mur. La largeur de la longrine est déterminée par la relation.

L>  P par ml / contrainte admissible au sol.

La profondeur minimale de la fondation est dictée par le fait que le sol d'assise (et non le béton de la fondation) doit être à l'abri du gel. Toujours supérieur ou égale à 50 cm, elle peut atteindre 80 à 100 cm  suivant la région climatique. Sur les couches d'assises en pente, le fond des rigoles doit être horizontal. On procède alors par gradins successifs ou redans. Lors d'éventuels travaux ultérieurs, il est important de ne jamais déchausser une rigole, c'est à dire de ne pas ôter la terre qui l'épaule latéralement sur une longueur importante .Peu performantes à priori, mais économiques car d'exécution très simple, les longrines ou rigoles en gros béton (non armé) sont adopté chaque fois que le couple charge apportées par bâtiment contrainte admissible de la couche d'assise superficielle est tel que la largeur calculée L est peu différente de l'épaisseur e du mur."L= e+10à20cm" donc que la semelle ne travaille pas en flexion transversale, mais uniquement en compression.

Semelles en béton armé: Les semelles continues sous murs (parfois sous file de poteaux) ou isolées sous poteaux sont, à l'inverse des longrines, largement débordantes de l'emprise au sol du porteur vertical qu'elles reçoivent. Elles sont donc soumises à une flexion transversale sous mur, dans les deux sens sous poteau, ce qui implique obligatoirement le recours au béton armé. En effet la semelle doit:

*résister à la flexion, éventuellement dans les deux sens  

* supporter l'effort tranchant dû à la charge ponctuelle s'exerçant sur la face supérieure.

* assurer, dans une certaine mesure, le chaînage horizontal.

Le calcul des semelles est précisé dans le DTU N°13

Les différents types de semelles en béton.

Semelles continues sous murs.

Lorsque la charge et la contrainte admissible du sol sont telles que la largeur calculée de semelle n'excède pas 1.00 m, la section de la semelle est rectangulaire (hauteur constante). Les aciers longitudinaux éventuels sont distribués sur un premier lit d'aciers transversaux constituant l'armature principale. Si la largeur nécessaire est supérieure à 1.00 m, il est économique de se rapprocher d'un profil d'égale résistance en flexion, donc de hauteur décroissante vers les extrémités. On utilise donc les profils à glacis ou pans coupés et patin.

Semelles isolées sous poteaux.

La dalle carrée ou rectangulaire d'épaisseur constante suffit parfois. Cependant, lorsque la charge descendue par le poteau est importante, on adopte le profil à glacis afin de disposer d'une hauteur suffisante pour résister à l'effort tranchant sans armatures spécifiques de cisaillement, avec un volume de béton armé économique. Les glacis impliquent, en revanche, un façonnage: coffrage ou dressage à la règle. Les armatures de flexion, un lit dans chaque sens, sont alors routes disposées en partie basse dans le patin. Dans le cas de deux poteaux très voisins, il est possible d'établir une semelle commune trapézoïdale destinée à parfaire la rigidité d'ensemble.

Sa surface est alors S >P1+P2 /contrainte admissible. Son centre de gravité doit se situer à l'aplomb de la résultante des charges P1 et P2 afin que la réaction du sol soit uniforme sous la semelle.

Semelles excentrées

Il arrive fréquemment en agglomération que l'on soit obligé de construire contre un bâtiment existant. il est certes possible de concevoir dans ce cas des planchers en console, ce qui permet d'écarter les poteaux de rive de la limite de propriété et de les fonder ainsi normalement sur semelles centrées. Cependant, lorsque cette solution n'est pas retenue et que le poteau se trouve directement contre le mur existant, la charge descendue par celui-ci étant la distance m du mur, la règle classique de résistance des matériaux dite du tiers central:

- la répartition des contraintes du sol sous la semelle excentrée, dans la direction perpendiculaire au mur, est d'allure triangulaire.

La largeur utile l dans cette même direction est limitée à la valeur 3m

La valeur maximale de la contrainte de compression, contre le mur, est alors, si P est la charge et L  la largeur de la fondation dans l'autre direction (parallèle au mur)

La contrainte d'admission = 2P/3mL qui doit être inférieur à la contrainte admissible du sol.m donc l étant limités, la semelle sera largement débordante dans la direction parallèle au mur: L>2P/3mx contrainte admissible du sol.

Radiers:

Un radier est une dalle intéressant la totalité de l'emprise au sol de la construction, d'ou l'expression fréquente RADIER GENERAL.

On distingue trois cas d'emplois types de ce genre de fondation superficielle.  

Différents type de radiers:

Les radiers plats. Simples et économiques, donc les plus fréquents. Souvent constituées de treillis à soudés.

Les radiers nervurés.

Les radiers caissons

mieux s'informer pour mieux cons

Commentaires (5)

1. Vince59 05/07/2011

Bonjour, cela fait plusieurs jours que je cherche à me renseigner sur la fondation type radier caisson.
Pourriez vous me donner plus d'information s'il vous plaît ?
Merci d'avance.

2. newisnew 19/09/2011

quels essais geotechniques sont apréconiser pour un sol alluvionnaire en vue d'estimer sa capacité portante ou sa charge admissible, sachant que l'essai pressiométrique est techniquement inutile pour ce type de formations?

3. zelmou med 30/11/2011

je veux savoir on détermine les épaisseurs des couches de l(assise de la voie ferrée et quelles sont calculs généralement utilisés pour procéder à l'étude pour la voie ferrée et merci

4. betonmma (site web) 22/08/2012

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