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LES FONDATIONS 1. FONCTION DE LA FONDATION.....................................

LES FONDATIONS 1. FONCTION DE LA FONDATION..................................................................................................................2 2. LA THEORIE GENERALE DE FONCTIONNEMENT DES FONDATIONS..........................................3 2.1 APPROCHE LA THEORIE DU COIN DE TERRE : ....................................................................................3 2.2 LA LIMITE ENTRE SUPERFICIELLES ET PROFONDES :.........................................................................5 2.3 LA DIFFUSION DES CONTRAINTES DANS LE SOL : LA NOTION DE BULBE....................................5 3. LES FONDATIONS SUPERFICIELLES (RAPPEL)....................................................................................6 3.1 LES DEUX TYPES PRINCIPAUX...................................................................................................................6 3.2 LES FONDATIONS ISOLEES..........................................................................................................................6 3.3 LES FONDATIONS FILANTES.......................................................................................................................7 3.4 PROFONDEUR MINIMALE DES FONDATIONS : ......................................................................................7 3.5 FONDATION A DES NIVEAUX DIFFERENTS : .........................................................................................8 3.5 CONDITIONS DE MISE EN OEUVRE DES FONDATIONS SUPERFICIELLES : ....................................8 3.7 DRAINAGE ASSOCIE AUX FONDATIONS : ..............................................................................................8 3.6 JOINT DE DILATATION JOINT DE RUPTURE : ......................................................................................8 3.7 UN CAS PARTICULIER : LE RADIER...........................................................................................................9 4. LES FONDATIONS PROFONDES................................................................................................................11 4.1 RAPPEL DEFINITION. ..................................................................................................................................11 4.2 ANALYSE PAR RAPPORT AU MODELE THEORIQUE. .........................................................................11 4.3 TERME DE POINTE FROTTEMENT LATERAL......................................................................................11 4.4 DIFFERENTS TYPES DE FONDATIONS PROFONDES............................................................................12 4.4.1 Préambule : ..............................................................................................................................................12 4.4.2 Les puits ...................................................................................................................................................12 4.4.4 Une extrapolation des puits : Les barrettes.............................................................................................13 4.4.4 Les pieux...................................................................................................................................................14 4.4.5 Les micropieux..........................................................................................................................................17 4.5 LES COLONNES BALLASTEES...................................................................................................................19 4.5.1 Présentation de la technique. ...................................................................................................................19 4.5.2 Mise en œuvre. ..........................................................................................................................................20 4.5.2 CAPACITÉ PORTANTE, INTÉRÊT ÉCNOMIQUE.............................................................................................................20 5. CONCLUSION .................................................................................................................................................21 S5CE2 2010 – 2011 construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS page 1 1. FONCTION DE LA FONDATION La détermination des dimensions des structures des bâtiments a pour objet la conservation d'un état d'équilibre stable. Comme tout solide, les constructions obéissent aux lois générales de l'équilibre. L'ensemble construction sol d'assise doit permettre d'écrire que la somme des forces suivant les deux axes principaux est égale à 0, ainsi que la somme des moments. La fondation doit, dans ce cadre, assurer l'équilibre entre la pression engendrée par la sollicitation (descente de charge de la construction) et la résistance du sol (contrainte admissible). La fondation doit transmettre les charges qu'elle reçoit de la superstructure au sol d'assise choisi (grace aux données de l'étude géotechnique (cf chapitre précédent). Les charges qui arrivent depuis la superstructure sont redirigées vers le sol de manière linéaire ou de manière ponctuelle suivant la configuration (élément de type voile ou de type poteau) Image du couteau. La surface de contact est réduite, la contrainte est augmentée proportionnellement. Il y a rupture même avec une force d'appui relativement faible. La fondation de dimensions trop faibles en regard de la résistance du sol "poinçonne" celuici suivant un schéma que nous verrons plus loin. Quel qu'en soit le type, la fondation doit satisfaire à l'inégalité suivante : Q\fond <ou= qsol .Exemple : Une semelle carrée qui reçoit 10 000 daN et repose sur un sol présentant une contrainte admissible de 0,1 MPa doit présenter une surface minimum de : 10 000 daN = 0,1 MN 0,1 MN / 0,1 MPa = 1 m² S5CE2 2010 – 2011 construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS page 2 Equation aux dimensions : MN MN m ´ =MNxm ´ MN =m´ Il peut arriver que les charges transmises à la fondation par la superstructure présentent une composante horizontale (charge de vent, charges d'origine sismique...). La fondation doit également transmettre ces charges au sol et en permettre l'équilibrage par le sol. Les efforts sont alors transmis par frottement sur le sol ou par mise en œuvre d’une butée sur le long des parois verticales des éléments de fondation. Les fondations sont divisées en deux groupes. 1. Fondations superficielles 2. Fondations profondes Nous verrons plus loin comment déterminer la limite entre ces deux domaines. Les superficielles ont été vues en 2eme année. On effectuera dans ce cours un petit rappel concernant ces éléments. Elles ne présentent pas de très grande difficultés de compréhension. Les fondations profondes sont au programme de ce cours et seront vues dans un deuxième temps. 2. LA THEORIE GENERALE DE FONCTIONNEMENT DES FONDATIONS 2.1 APPROCHE LA THEORIE DU COIN DE TERRE : Une fondation, lors de son fonctionnement de transfert de charge vers le sol d'assise, sollicite celuici suivant un diagramme bien particulier : S5CE2 2010 – 2011 construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS page 3 La pression exercée par la fondation sur le sol a tendance à poinçonner le terrain et donc à enfoncer la zone de terrain située sous l'assise. Pour s'enfoncer, celleci doit accuser un mouvement par rapport à la zone non sollicitée directement. Il s'agit là d'un phénomène de cisaillement du terrain suivant les lignes que nous avons sur le schéma. L'équilibre du coin de terre dépend donc des éléments suivants : Les actions exercées par la fondation. La résistance au cisaillement du terrain en place. Le poids de la zone de terre formant la vague de refoulement. En première approche, on peut considérer l'équation suivante : Q + Pterre + τ x Sc = 0 avec . Q = effort exercé par la fondation . Pterre = poids des terres refoulées . τ = Résistance au cisaillement le long de la ligne de rupture . Sc = Surface de contact au niveau du cisaillement. De cette approche relativement simple, on déduit :  Plus le sol est compact et présente une bonne résistance au cisaillement, plus il aura de portance, et donc, plus la semelle à charge égale, aura des dimensions réduites. S5CE2 2010 – 2011 construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS page 4  Plus le poids des terres formant la vague augmente, plus la portance augmente. 2.2 LA LIMITE ENTRE SUPERFICIELLES ET PROFONDES : Cette limite découle de l'équation simplifiée cidessus. Lorsque l'assise de la fondation est proche de la surface, le terme constitué du poids des terres formant la vague est suffisamment faible pour être négligé. On est en fondations superficielles. Lorsque la profondeur d'assise augmente, ce terme devient significatif et l'on passe en fondations profondes. Ce passage s'effectue sans solution de continuité. Il fallait donc fixer une limite. Elle dépend du rapport B/H (avec B : largeur de la fondation et H profondeur d’assise) et varie suivant les auteurs. Dans les recommandations SOCOTEC, cette limite est fixée à 6. D’une manière générale cette valeur est communément admise par l’ensemble de la profession. 2.3 LA DIFFUSION DES CONTRAINTES DANS LE SOL : LA NOTION DE BULBE. Lorsque la fondation est à l'équilibre, il existe, sous son assise et dans son environnement proche, des zones d'égale contrainte. . Immédiatement sous l'assise, la valeur de la contrainte est celle calculée lors du dimensionnement de la fondation. . En allant vers la profondeur, la contrainte effective diminue suivant un diagramme en forme de bulbe. . L'angle au sommet des bulbes dépend de la qualité du sol. . On remarque que la contrainte influence des zones situées audelà de la stricte emprise de la fondation. On voit ici la possible influence d'une fondation sur un ouvrage voisin. S5CE2 2010 – 2011 construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS page 5 Attention : La relation entre contrainte et déformation donne l'image des tassements à attendre. On peut dont induire un tassement supplémentaire pour une fondation ancienne en venant se fonder à proximité. 3. LES FONDATIONS SUPERFICIELLES (RAPPEL) 3.1 LES DEUX TYPES PRINCIPAUX Les fondations superficielles sont de deux types principaux : . Isolées . Filantes 3.2 LES FONDATIONS ISOLEES On entend par isolée, une fondation présentant une géométrie proche du carré (ou du rond). Ce type de fondation est mis en œuvre dans le cadre d'un bâtiment présentant des descentes de charges concentrées (poteaux, longrines sous murs). Exemple : Une semelle sous un poteau. . Pas de répartition de la charge sur une grande distance. . Calcul de la surface par Q/qels . Armatures basses pour reprendre la flexion de la semelle par rapport à la charge apportée par le fût. . Cas particulier des fondations soulevées (ancrages des haubans par exemple). . Spécificité de liaisons dans le cadre de la construction parasismique. Butonnage entre semelles. S5CE2 2010 – 2011 construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS page 6 3.3 LES FONDATIONS FILANTES Lorsque la descente de charges n'est plus concentrée (sous un mur classique), on met logiquement en œuvre une fondation de type filante, c'est à dire continue sous l'objet fondé. . Calcul de la largeur par égalisation de la descente de charge au ml avec qels. DC au ml / qels = Largeur . Existence, dans une certaine mesure, d'un phénomène de répartition des charges (poteau inclus dans le mur). . Armature de chaînage + armature transversales pour équilibrer la flexion de la semelle par rapport au soubassement (principe de diffusion par les bielles). . Précaution de liaison entre semelles afin de parfaire le chaînage dans le cadre PS. Bien qu'il soit autorisé d'effectuer la liaison par le plancher haut du VS si celuici se trouve à moins de 1,20m des fondations, il est recommandé de butonner les longueurs de semelles filantes par une semelle perpendiculaire de section minimmale 30 x 30. Par ailleurs, l'expérience montre que les construction raidies par des refends perpendiculaires aux longs pans, et disposés au niveau fondations et VS, résistent mieux à toutes les sollicitations (léger tassements par faiblesse du sol, défaut de chaînage....). 3.4 PROFONDEUR MINIMALE DES FONDATIONS : uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-2-fondations.pdf