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Introduction Un ouvrage, de quel type qu’il soit, s’appui sur un sol d’assise e

Introduction Un ouvrage, de quel type qu’il soit, s’appui sur un sol d’assise et lui transmet donc un ensemble de charges. Entre le terrain et l’ouvrage, les fondations jouent le rôle d’interface. Elles sont adaptées au terrain et à l’ouvrage. Ainsi les fondations prennent des formes différentes pour répondre à la problématique des charges et contraintes (la recherche de l’équilibre). Les fondations sont les parties enterrées d’un ouvrage, c’est un élément clé de toute construction. C’est pourquoi une attention toute particulière doit être faite lors de leur étude et de leur réalisation. Ce n’est pas parce que c’est la partie la plus basse d’une structure que c’est le premier élément dimensionné par un bureau d’étude. En effet, les fondations reprennent toutes les charges qui « leur tombent dessus » et donc doivent prendre en compte tout le reste d’un ouvrage de génie civil. C’est pourquoi le choix et le dimensionnement des fondations sont corrélés avec la conception du bâtiment. Cela donne à la fondation une place importante qui en fait un point névralgique pour une construction. Ainsi les risques doivent être minimisés le plus possible. Ceux-ci ne viennent pas que de la structure supportée mais aussi du milieu environnant, notamment le sol. Celui- ci est en effet un matériaux comme un autre à la différence qu’il est souvent très hétérogène et que par son côté naturel est en partie inconnu. Or la nature, la résistance mécanique d’un sol peut faire toute la différence sur la construction. On perçoit alors l’importance de la connaissance de la nature des sols d’assise. Cette connaissance du sol se fait par des essais en laboratoire ou sur le terrain. Ceux-ci définiront donc ses caractéristiques, ce qui prendra une part importante dans le choix final du type de fondation. Car c’est en effet dans un sol stable, avec des risques minimisés à court, moyen et long terme de changement physique que l’ancrage des fondations sera préféré. Nous nous sommes alors posés la question de savoir comment se fait le choix d’une fondation, tout en nous intéressant plus aux fondations profondes, sachant qu’il en existe plusieurs types, quels sont les enjeux et enfin quels sont les impacts ? Pour y répondre nous allons tout d’abord présenter les différentes familles de fondations (superficielles et profondes). Ensuite nous verrons comment on détermine les caractéristiques physiques et mécaniques du sol. Après cela nous décrierons les types de fondations profondes existantes, avec leurs caractéristiques, leur mise en œuvre, leurs points forts et faibles. Nous continuerons avec une explication des différentes pathologies pouvant être subites par les fondations. Pour finir nous illustrerons nos explication avec un exemple d’ouvrage constitué de fondations profondes par pieux : l’ESSIE d’Amiens. GENERALITE SUR LES FONDATIONS Les fondations sont des éléments de l’infrastructure qui ont pour rôle de transmettre les charges provenant de la superstructure au sol dans les meilleures conditions et sans le moindre risque d’instabilité sur le sol et sur le type de fondation qu’il faut. On distingue plusieurs types de fondations : fondations profondes (pieux ; puits) et fondation superficielles (semelle isolée ; semelle filante ; radier). Pour le choix de type de fondation a prévoir ; on est amenée a prendre en considération : * Le poids de la structure * La capacité portante du sol * L’économie dans la réalisation * La facilite et la rapidité d’exécution * Stabilité totale de l’ouvrage * Nature de la structure ROLES DES FONDATIONS I - 1 Définition Un ouvrage quelle que soient sa forme et sa destination, prend toujours appui sur un sol d’assise. Les éléments qui jouent le rôle d’interface entre l’ouvrage et le sol s’appellent fondations. Ainsi, quelque soit le matériau utilisé, sous chaque porteur vertical, mur, voile ou poteau, il existe une fondation. I – 2 Rôle principal La structure porteuse d’un ouvrage (voir cours de mécanique chapitre 4) supporte différentes charges telles que : - des charges verticales : • comme les charges permanentes telles que le poids des éléments porteurs, le poids des éléments non porteurs, • comme les charges variables telles que le poids des meubles, le poids des personnes..., le poids de la neige, - des charges horizontales (ou obliques) : • comme des charges permanentes telles que la poussée des terres, • comme les charges variables telles que la poussée de l’eau ou du vent. La structure porteuse transmet toutes ces charges au sol par l’intermédiaire des fondations. Il ne s’agit pas de calculer la charge globale que reprend l’ouvrage mais la charge reprise par chaque fondation. En effet chaque fondation ne reçoit pas la même charge. Cela dépend des éléments porteurs repris. La charge reprise par une fondation se calcule au moyen d’une descente de charges. Le rôle principal d’une fondation est donc d’assurer la transmission des charges appliquées sur l’ouvrage au sol. Les critères influant le choix d’une fondation sont donc : - La qualité du sol. - Les charges amenées par la construction. - Le coût d’exécution. I - 3 Rôles secondaires 1°) La fondation doit résister elle-même aux charges et doit être calculée en conséquence. 2°) L'ensemble ouvrage – fondation - sol doit être en équilibre stable. Il ne doit pas y avoir possibilité de mouvement. - pas de glissement horizontal : L’adhérence sol – fondation doit empêcher les forces horizontales (poussées du vent, des terres...) de pousser l’ouvrage horizontalement. - pas de basculement : Les charges horizontales ont tendance à faire basculer l’ouvrage car elles créent un moment. Les forces verticales (poids) doivent les contrebalancer. - pas de déplacement vertical : Le sol doit être suffisamment résistant pour éviter l’enfoncement du bâtiment de manière uniforme ou dissymétrique (tassements différentiels entre deux parties solidaires de l'ouvrage) et le bâtiment doit être suffisamment lourd pour éviter les soulèvements dus à l'action de l'eau contenue dans le sol (poussée d'Archimède). 3°) Une fondation doit être durable. Toutes les précautions devront être prises dans les dispositions constructives, le choix et l'emplacement des matériaux, ainsi que dans la mise en œuvre. 4°) Une fondation doit être économique. Le type de fondation, les matériaux employés et la mise en œuvre doivent être le moins coûteux possible. Différents types de fondations II.1. Les types 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 pour trouver le terrain résistant, soit flotter dans un terrain peu résistant. Dans ce cas on compte sur les forces de frottement pour s’opposer aux charges de l’ouvrage : puits, pieux • 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. La limite entre superficielle et profondes. Cette limite découle de l'équation simplifiée ci-dessus. Lorsque l'assise de la fondation est proche de la surface, le terme constitué par le 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 (B : largeur de la fondation et H profondeur d’assise) et varie suivant les auteurs. Dans les recommandations SOCOTEC, cette limite est fixée à 4. D’une manière générale cette valeur est communément admise par l’ensemble de la profession. II.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 au-delà de la  stricte emprise de la fondation. On voit ici la possible influence d'une fondation sur un ouvrage voisin 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. Choix des fondations Le choix du type de fondation dépend : - du type d'ouvrage à fonder, donc des charges appliquées à la fondation (charges différentes pour une maison individuelle et pour une tour), 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 uploads/Ingenierie_Lourd/ introduction 6 .pdf