FONDATIONS

FONDATIONS

A°)  Introduction

Toute structure a besoin d’une bonne base pour ne pas s’effondrer, c’est pour cela qu’une fondation fait office de relais entre la structure et le sol. Elle est comprise dans l’élément architectural d’un bâtiment et a pour rôle de s’opposer au tassement et aux infiltrations des eaux, assure la transmission des charges et les répartissent dans le sol

On peut retrouver trois principaux types de fondation qui sont :

•            Fondation superficielle.

•            Fondation profonde.

•            Fondation spéciale.

On peut les différencier par leur géométrie et leur fonctionnement.

Chaque type de fondation est composé comme suit :

Fondations superficielles :

1) Semelles  continues  sous  mur.( Semelles filantes)

2) Semelles  isolées  sous  piliers.

3) Plots  et  longrines.

Fondations profondes:

1) Sur puits.

2) Sur pieux.

Fondations spéciales:

1) Fondations sur radier général,

2) Fondations par congélation

3)Fondations dans l’eau après épuisement.

B°)   Les fondations superficielles

Les fondations superficielles (c’est –à- dire de faible profondeur) sont utilisées lorsque :

•         le sol  capable  de  la portance  nécessaire  se  trouve  à  profondeur faible.

•          La résistance  des   couches  au   cisaillement  est  suffisante.

•          La déformabilité du sol est faible.

Ce   procédé   est   économique   dans   le cas    où   le sol   porteur   est accessible   par   des moyens   courants   de   terrassement,   c’est -a-dire   pour des   profondeurs   comprises    entre   1 m   et   4m   au   plus.

Les fondations superficielles   sont   constituées   par   des   semelles   ayant une plus   grande   largeur   que   l’élément    supporté  de   façon  à  ce  que  le taux   de   compression   du   sol  ne  dépasse  pas  son  taux  de   compression admissible.  

1) Semelles continues sous mur :

Les fondations de murs peuvent être réalisées :

         a) en maçonnerie.

         b) en moellons.

         c) en béton damé.

         d) en béton armé.

a) Fondations en Maçonnerie

  Au  fin  fond  de  la tranchée   on  dépose   une  première  assise  de briques  sur  couche  de  sable  rude.

•         Sur  toute  cette  largeur  de  base  on  maçonne  au  moins 2 assises.

•         On  rétrécit  ensuite  progressivement  chaque  ensemble  de  deux assises  jusqu’à  ce  que  l’on  obtienne . l’épaisseur  ou  mur  voulue.

•         La tangente  aux   recoupements   ne  peut  être  inclinée  de  plus de 60°   par  rapport  à  l’horizontale.

Ce qui  dépasse  l’angle  de  60°  subit  des  force  de  traction :une maçonnerie  de  briques ne peut y résister.

b) Fondations en moellons :

          Les fondations en moellons remplissent généralement toute la largeur de la fouille.

•          Au  fond   de    la tranchée    on   met   une   couche  de  béton  de propreté.

•          Ensuite   on   met   une   couche   de  mortier  de  3  à   4   cm d’épaisseur    puis   on   pose   les moellons  en  les bloquant  et les liaisonnant   convenablement  avec  du  mortier .

c) Fondations en béton damé :

La coupe   de   la   fondation   en   béton   damé   a  la forme   d’un   trapèze  isocèle   dont    les angles  à   la base    ont  au moins 60°.

 Le  béton   peut   être   coffré  ou  coulé  directement  entre  les deux  parois  de la fouille.  Il doit  être  de  consistance « terre humide  »  et soigneusement  damé lors  de  la  mise en  place.

Ce  béton   est  parfois  légèrement  armé  pour  constituer un  chaînage qui  peut être nécessaire   si  le sol  n’est   pas  homogène.

d) Fondations en béton armé :

 On utilise   les   semelles   en   béton   armé :

•         Pour   répartir  plus  uniformément  la charge  (conséquence de leur plus  grande rigidité).

•         Pour   limiter   le poids  des  fondations (fondations  plus résistantes  donc   moins  épaisses).

•         Pour  réduire  la  pression  exercée    sur  le sol  en  élargissant  la semelle  ( ce  qui  nécessite   une  armature  pour  résister  aux efforts   de   traction  produits  au  bas   de   la   semelle) .

On  coule  d’abord   un béton   de propreté  de béton maigre de 5 à 10 cm d’épaisseur.  On  coule   ensuite la   semelle   en   béton   armé   soit   entre   des planchers   formant   coffrage, soit   directement  entre  les parois  de   la fouille

2) Semelles isolées sous pilier :

Ces   semelles  de   forme  pyramidale  ou rectangulaire  peuvent  être  réalisées en béton  ou ,  le plus  souvent  ,  en béton armé.

Les   efforts  de   traction  dus  à  la flexion  de  la  semelle se  manifestent  selon 2 directions   perpendiculaires  selon  ces  efforts  implique  la pose  d’une armature  selon  ces  2 axes  .cette   armature  donc  un  quadrillage.

Le béton   doit   être   fortement   damé   et   vibré. Il   est  généralement  coulé entre  les  parois   de   terre,   préparées  au moment   du   terrassement, aux  cotes   requises.   Auparavant, le   ferraillage   a   été   disposé sur  une   forme d’environ  5  cm   d’épaisseur,   réalisée  en  béton   maigre   et   formant   béton de   propreté.

La face   supérieure   de   la semelle,   destinée   à   recevoir   le   coffrage   du pilier, doit   être   prévue   avec   un   redent   de   5  cm  environ.

La liaison de  la  semelle  au   pilier   est  assurée  par  une armature d’attente   comprise   dans  le   ferraillage   des   fondations.

3)Fondations  par plots et longrines préfabriquées :

Un plot  en  béton   est  une   semelle   carrée   ou   rectangulaire  massive,

en   gros   béton,   non   armé  ou  peu  armé.

Une  longrine  est   une poutre  en  béton   armé  qui  sert  de   fondation aux    murs.

Les fondations  par  plots  et  longrines préfabriquées  sont  formées  par un  ensemble  porteur  constitué :

•          De   points   d’appui   isolés  sur  le  sol de fondation (les plots).

•          De  longrines   qui   viennent  reposer  sur   les plots

            Les  longrines   portent  les murs  et servent de chaînage au niveau des   

fondations. Elles peuvent aussi servir :

•          Soit   à   supporter   le plancher.

•          Soit   à  limiter   le  dallage  sur   les rives  du   bâtiment.

Ce  système  est   fréquemment   employé,  notamment   sur   les       chantiers   comprenant   un   grand    nombre   d’habitations   semblables.

Les longrines   sont   alors   préfabriquées   en   série   aux   longueurs souhaitées. 

Ce   système   présente   les   avantages   suivants :

•         minimum  de   terrassement (uniquement pour les plots).

•         Rapidité   d’exécution.

Avantages et Inconvénients des Fondations superficielles :

  Inconvénients :

•        Les fondations sont limitées en dimension.

•        Utilisés pour les constructions légère et bon terrain

  Avantage :

•        La mise en œuvre de ce type de fondation est simple

•        faible coûts

C°)   Les fondations Profondes

    Lorsque  le  bon  sol  se  trouve  à  plusieurs  mètres  de profondeur   il  serait

Trop  coûteux  de  descendre  des  fondations  classiques  à  la  profondeur  voulue  à  cause :

 - du   volume de  terres  à  enlever ;

 - des étayages  à  mettre  en  place ;

 - de   la  difficulté  d’exécution  de   telles  fouilles.

     On  fait  alors  reporter  la  charge  sur  le  bon  sol  par  des  points  d’appui

 séparés. On  distingue  deux  procédés :

-   les « puits  » : on  creuse  des  « puits »  de 1 m  au moins  de  diamètre jusqu’au  bon  sol  et  on  les  remplit  d’un béton  non  armé  qui  sert  de    fondation ; -   les « pieux » : on  enfonce  dans  le  sol  des éléments  en  béton  armé  d’un  diamètre  de   +/-  40  cm  et  d’une  longueur  pouvant  atteindre    plus  de  20  m   si  nécessaire .      Des longrines   liant en  tête  ces  pieux  ou  ces  puits  assurent  à  la  maçonnerie  une assise  stable  et plane .      L’étude  des  fondations   profondes  relève   de  l’ingénieur  et se  fait  en  liaison  avec  des  firmes  spécialisées,  à  la  suite  d’essais .

Puits

Pieux

Avantages et Inconvénients des Fondations Profondes :

  Inconvénients :

•         Coûteux.

•          Nécessite des matériels spéciaux pour la mise en œuvre.

  Avantage :

•         Prêt à l’emploi, rapide.

  D°)   Les fondations Spéciales

On peut trouver trois types de fondation spéciale :

•          Fondations sur radier général.

•          Fondations par congélation.

•          Fondations dans l’eau après épuisement.

Fondation sur radier général : est utilisée lors de la construction sur un terrain compressible dont la résistance insuffisante contraint d’établir des semelles de très grande largeur.

Fondation par congélation : est utilisée dans le cas de forage de puits de fondation dans des terrains suffisamment poreuse.

Fondation après épuisement : ce type de fondation est employé pour les travaux dans les rivières et les fleuves.

Fondation sur radier général: 

Quand le rapport entre les descentes de charge et la charge admissible nous force à augmenter la largeur des semelles filantes, on a un recouvrement entre les zones d’action des semelles, et à la limite, les semelles se touchent. Donc le mieux, c’est de mettre en œuvre une semelle qui occupe toute la totalité de la construction. C’est ce qui nous amène au radier, donc, la surface totale au sol du bâtiment est sollicitée pour répartir les charges apportées par les murs.

Fondations par congélation :

Présentation de la technique :

   La congélation des terrains a été mise au point dès le début du XXème siècle pour la traversée des zones aquifères dans les puits de mine. Elle a été appliquée plus récemment aux travaux publics.

   La transformation dans une zone déterminée de l’eau en glace a pour effet de créer ou d’augmenter
la cohésion des terrains congelés et, simultanément, de les imperméabiliser.
   Secondairement, la congélation augmente le volume de terrain ; si la teneur en eau du terrain est de 40 %, la densité de la glace étant de 0.9 environ, l’augmentation de volume résultant est de 4 %.
La congélation est réalisée la plupart du temps avec de l’Azote liquide (T= -190 °C). On assure sa circulation dans le terrain et on laisse l’Azote gazeux s’échapper librement dans l’atmosphère.

Fondations après épuisement 

Présentation de la technique:

      Premièrement, on met en place le batardeau. Il s’agit d’un caisson étanche constitué de palplanches jointives en acier qui traversent l’eau. On le réalise par battage, une technique qui permet de mieux l’enfoncer dans les roches situées au fond du fleuve en "tapant" dessus.

Batardeau

Palplanches

       A l’intérieur du batardeau, on plante des tubes en acier qui traversent la couche de marnes et limons et vont jusqu’aux roches les plus dures à plusieurs dizaines de mètres de profondeur on les enfonce en les faisant vibrer. On les évide, on met à l'intérieur une armature en acier et on les remplit de béton afin de constituer des pieux solides. En effet ces pieux assurent en grande partie la stabilité des piles et donc du pont qui pourrait être compromise lors de son utilisation.

Schéma en coupe de la construction des piles : après la mise en place du batardeau et des pieux

        Ensuite est coulé le bouchon. Il s’agit d’une couche de béton armé qui empêcherai à la pile de se soulever et assure l’étanchéité de l'intérieur du batardeau. Il est mis en place par des plongeurs.

       Puis l'eau est enlevée du batardeau à l'aide de grosses pompes. Une fois ce travail réalisé, les tubes en aciers sont sectionnés au niveau du bouchon, ne laissant dépasser que quelques centimètres de ferraillage.

    Le batardeau vide, le fleuve exerce sur les parois extérieures une pression d'environ 10 tonnes par mètre carré. C'est pourquoi il est nécessaire de le consolider avec des armatures métalliques :

       On coule ensuite une semelle qui va permettre de supporter la pile. Celle-ci est en béton armé. Une fois la pile en place, le batardeau est enlevé. De ce fait, l'eau reprend son cours normal dans le fleuve et vient se frotter aux piles.

Schéma en coupe de la construction des piles : pile terminée

Avantages et Inconvénients des Fondations Spéciales :

  Inconvénients :

•         Très coûteux.

•          Nécessite l’utilisation des matériels spéciaux et des ouvriers spécialisés.

  Avantage :

•         Sérénité de l’ouvrage.

•          Sécurité des usagés.