Les Fondations
Introduction
Les fondations sont un élément essentiel de la construction. Elles constituent une base rigide qui supporte lamasse de la construction toute entière. et répartit cette charge sur le sol de façon à ce que le bâtiment ne puisse bouger.
Les charges transmises sont Le poids propre des différente partie du bâtiment ( plancher,murs, structure) c’est des charges permanentes Les charges des personnes, équipements c’est des charges d’exploitation Les charges de la neige les effets du vent c’est des surcharges climatiques.
Le type de fondations est décidé lors d’une étude géotechnique préliminaire. Et tient compte des éléments suivants:
1- La nature et le poids de la construction.
2- La nature du sol.
3- la région d’implantation: pluviométrie, séisme, gel du sol, neige…etc.
Il existe deux grandes familles de fondations: Les superficielles: de 0,00m à 2,00m, et les profondes qui sont supérieures à 2,00m de profondeur.
La semelle isolée est le type de fondations le plus courant, elle est constituée d’une semelle de section carrée qui transmet les charges à partir du poteau sous lequel elle est placée.La semelle continue ou semelle filante est construite sous un mur porteur ( béton, pierre, bois… etc.) et transmet la charge d’une manière parallèle.
Le radier général est un type de fondations Utilisé généralement dans des projets ou le poids du bâtiments est trop important: usine, aéroport… etc.
Les fondations profondes sont: les puits d’une profondeur de 2,00m à 5,00m. Et les pieux pour lesquels on procède carrément à des forages et qui sont plus profonds que 5,00m. Ces dernières atteignent dans des cas spécifiques plus de 30,00m. Des fondations spéciales peuvent existées:
+Fondations anti-vibrations (sous des usines…),
+Fondations avec des adjuvants spéciaux (en sol acide, volcanique, ou marécageux), il existe aussi des fondations qui sont même coulées sous l’eau (pour la réalisation de pont par exemple.)
Les Différents Types de Fondations
1 - Superficielles : semelles filantes et isolées, radiers
2 - Semi- profondes : les puits
- Profondes ( > 6m) :les pieux
4 - Radier
Les Fondations Superficielles
Les fondations superficielles sont utilisées lorsque le sol est suffisamment portant en surface. Si la surface
de la semelle calculée est trop importante, il est alors nécessaire de changer de méthode.
• Elles ne doivent leur portance qu’à celle de la base à exclusion
du frottement sur la surface latérale du fût
• Les empattements forment lapartie la plus basse de la fondation • B= base
• L= largeur
• D= profondeur du niveaud’assise
longrines en gros béton ou fondation par rigole:
Dans les cas de bon sol (cas courants) et de charges peu élevées (cas des simples maisons), on peut asseoir les murs porteurs ou non du bâtiment sur des rigoles en gros béton faiblement dosé (250 kg/m3). Ces longrines travaillent uniquement en compression.
le béton est directement coulé sans coffrage dans une tranchée creusée à cet effet. Le fondation a alors la largeur du godet (40 à 60 cm).
On l’arme avec un chaînage comprenant 2 16.
• Les semelles isolées sous poteaux:
Sous les poteaux, on est obligé de placer des semelles isolées en béton armé ayant de préférence la forme du poteau (carré, rectangulaire, rond, ...). Cette semelle travaille à la fois en flexion et en compression.
Des armatures y sont incorporées afin de lutter contre la traction engendrée par cette flexion.
Le béton est coulé dans un coffrage placé en fond de fouille sur un béton de propreté.
semelles filantes en béton armé sous murs porteurs:
Lorsque la simple rigole n'est pas suffisante, il est nécessaire de construire un ouvrage plus large mais qui
fatalement va travailler également en flexion. Il faut donc y incorporer des armatures (voir semelles isolées).
Ce genre de semelle est appelée semelle filante. Elle est coulée dans un coffrage posé en fond de fouille
sur un béton de propreté comme les semelles sous poteaux.
Les Fondations Profondes
DEFINITON
Une fondation profonde est caractérisée par la manière dont le sol est sollicité pour résister aux charges appliquées.
- résistance en pointe
- par frottement latéral
- résistance de pointe et frottement latéral (cas courant) Ses dimensions sont définies par :
- D : Longueur de fondation enterrée dans le sol
- B : largeur de la fondation ou diamètre
Au-delà de D/B > 6, et D > 3, nous sommes dans le domaine des fondations profondes.
D’une manière générale, les fondations profondes sont souvent désignées par le terme de
« pieu »
Les Pieux:
Un pieu est une fondation élancée qui reporte les charges de la structure sur des couches de terrain des
caractéristiques mécaniques suffisantes pour éviter la rupture du sol et limiter les déplacements à des valeurs très faibles. Le mot pieu désigne aussi bien les pieux , les puits et les barrettes .
On désigne par pieu , une fondation profonde réalisée mécaniquement et par puits une fondation profonde
creusée à la main sous la protection d’un blindage. Une barrette est un pieu foré de section allongée ou composite.
Les 3 parties Principales d’un pieu sont : La Tête, La pointe ,et le Fut compris entre la tête et la pointe
Les pieux préfabriqués:
Ce sont des éléments en bois, en béton armé, en béton précontraint ou en acier. Ils sont
enfoncés dans le sol par battage ou par vérin.
Les plus courants sont les pieux en béton armé. Ils sont équipés d'une pointe en acier pour faciliter l'enfoncement. De plus, leur tête est munie d'un casque de battage en acier qui empêche le béton d'éclater sous l'action des coups.
Une fois en place, la tête du pieu qui a encaissé les coups (et qui est donc traumatisée) est cassée: c'est le recépage.
les pieux et puits exécutés en place:
Cette fois, le béton est coulé dans un trou préalablement exécuté. Il existe plusieurs méthodes: - trou creusé à la tarière, - pieu tubé avec tube récupéré ou non,
- ...
Tout comme pour les pieux préfabriqués, on recèpe les tête de pieux finis car le béton le plus haut est souvent mêlé à de la terre.
• Pieux à la tarière creuse ou continue.
Dans ce système le forage est réalisé en vissant dans le sol une mèche hélicoïdale cylindrique. La longueur de la mèche est égale à la longueur du pieu à exécuter. Le vissage se fait sans déplacement vertical du sol. La tarière comporte un axe creux à l'intérieur duquel est injecté le ciment en fin de vissage. Lors de l'injection du ciment, la tarière remonte progressivement.
Le diamètre du pieu est égal au diamètre de la vis hélicoïdale. Le béton injecté est dosé à 350 kg/m3. L'alimentation du béton est fournie en continu pendant l'extraction de la tarière.
Le pieu "Battu moulé" consiste en un tube obturé à sa base par un bouchon en béton et qui est enfoncé dans le sol à l'aide d'un mouton frappant soit sur le
bouchon, soit en tête du tube par l'intermédiaire d'un casque de battage.
Après battage, le bouchon est cassé, on met en place la cage d'armature et le tube est rempli totalement de béton puis extrait.
Ce pieu peut supporter une charge admissible de 5,5 à 7,2 MPa.
Les pieux, servant de fondation, doivent être reliés à la structure porteuse.
Les têtes de pieux recépées sont reliées par des longrines en béton armé sur lesquelles vont reposer les poteaux et les murs.
Les Puits:
Par définitionr , les puits sont des fondations creusées à la main. Les moyens de forage exigent la présence d’hommes au fond du forage. Les puits de section circulaire ont un diamètre supérieur ou égal à 1,20 m. Les puits de section quelconque (rectangulaire, oblongue, en fer à cheval, ...) ont une largeur minimale de 0,80m et une section minimale de 1,1 m². La profondeur est généralement inférieure à 8,00 m. Ces dimensions doivent permettrent aux ouvriers de travailler en fond de fouille.
A l'heure actuelle ils sont exécutés au tractopelle pour des profondeurs n'excédant pas 5 mètres.
Les parois du forage sont obligatoirement blindées. Ils sont bétonnés pleine fouille et ne comportent, en général, pas d'armatures.
L’exécution de puits sous une nappe phréatique en terrain peu cohérent est interdite. Sauf si la nappe est rabattue à l’extérieur du puits.
Le bétonnage est effectué à l’aide d’un système de tubes ou gouttières de façon à ne pas
provoquer d’éboulements des parois du puits. Un puits peut être muni d’une base élargie
qui ne peut être réalisée que dans le cas de sols suffisamment cohérents (car dans ce cas le
blindage n’est pas possible). Le diamètre de la base élargie est limité au double du diamètre du
puits. Une armature peut être incorporée dans la partie haute du puits pour fretter le béton. La fondation par puits est choisie si : - la couche superficielle présente une résistance insuffisante.
- les charges sont importantes et concentrées.
Les puits sont donc placés sous les éléments de la superstructure les plus chargés (angles, poteaux, trumeaux, ...) et sont reliés entre eux par des
longrines. Leur nombre résulte d’un compromis entre d’une part la quantité de terrassement et de remplissage en béton des puits et d’autre part les portées et sections des longrines qui reposent sur les puits.
Les puits sont moins coûteux qu’un radier ou des semelles massives. Modes de fonctionnement des puits :
- Cas n°1 : terrain compact, c’est le frottement positif qui s’oppose à l’enfoncement.
- Cas n°2 : terrain non cohérent dont le tassement provoque un frottement négatif, c’est
l’effet de pointe qui s’oppose à l’enfoncement.
- Cas n°3 : terrain non cohérent en couche de surface provoquant un frottement négatif et
terrain cohérent en profondeur, l’enfoncement est contré à la fois par le frottement positif dû au terrain cohérent et par l’effet de pointe.
Les Barrettes
Il s'agit d'un type de pieux forés et moulés dont les caractères distinctifs concernent la forme et le mode de forage.
On utilise des outillages de forage à benne ou de type Hydrofraise dont les dimensions constituent la base de celles des appuis.
Les appuis les plus simples sont réalisés avec un seul coup de benne (ou Hydrofraise) "standard". Les dimensions sont alors :
• largeur : 0.52, 0.62, 1.02, 1.22, 1.52 m
• ouverture : 1.80, 2.20, 2.70, 3.00 m
A partir de ces bases, on peut concevoir des appuis plus grands ou plus rigides : barres, croix, H, T, etc...
MODE D'EXECUTION
Il comprend classiquement trois étapes :
• forage,
• mise en place des armatures,
• bétonnage.
Le forage est généralement fait sous boue bentonitique, comme pour les parois
classiques. Souvent, selon la nature de la plate-forme de travail, il est utile de prévoir un dispositif analogue à la présaignée.
Après dessablage de la boue de forage, la cage d'armatures est descendue dans la saignée.
Le bétonnage est effectué de façon normale, au tube plongeur. Si les dimensions l'exigent, on met en oeuvre plusieurs tubes de bétonnage.
Les Radiers:
Un radier est une dalle de béton armé qui sert de semelle monolithique pour un grand nombre de
poteaux ou pour un bâtiment
• On peut rigidifier le radier à l’aide d’une grille de nervures, de poutres ou de murs
Utilisation:
Lorsque les semelles deviennent trop importantes et que l'on ne veut pas aller fonder en profondeur, il est intéressant de construire un radier général. Le bâtiment est alors posé sur une sorte de plancher.
Cette méthode est surtout utilisée lorsque le terrain est inaffouillable, lorsque le bon sol est situé trop bas, lorsque l'on désire construire des sous sol, ... Mais dans tous les cas le sol devra être homogène pour éviter tous risques de tassements différentiels.
Principe de fonctionnement:
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