Les fondations

Claude PRECHEUR

Les semelles

Comme nous l’avons indiqué dans la page généralités, une fondation doit toujours être hors-gel. En France, cette profondeur se situe entre 50 et 90 cm voir même > à 1 m suivant les régions. L’eau contenue dans le sol au moment des gelées prend du volume et soulève le béton de fondation ce qui entraîne des déformations sur les murs reposants sur celles-ci. Elles doivent être également sur le bon sol pour ne pas s’affaisser en cas de tassement des terres avec le poids de la construction. La largeur, l’épaisseur, le diamètre des aciers, dépendent de la nature du sol et le poids de la construction. Le ferraillage est très important dans les fondations au même titre que la qualité du béton. Ne négligez aucun détail, c’est l’assurance d’une bonne construction. Si ces conditions ne sont pas remplies, des déformations peuvent apparaître dans la maçonnerie. De nombreuses fissures sont dues de ces faits.
Il existe plusieurs sortes de fondations pour une maison traditionnelle.

Les fondations superficielles

Appelées aussi fondations directes, elles transmettent les efforts directement sur les couches proches de la surface. On les utilise quand les couches géologiques sont capables de supporter la construction. On considère une fondation comme superficielle quand la profondeur D du niveau de fondation par rapport au niveau 0 (base de l’ouvrage) est inférieure à 5 fois la largeur B du massif de fondation. Les plus courantes sont les semelles. Si la distance entre deux semelles voisines est trop faible, on peut les associer et aboutir, dans le cas ultime, a un radier général sous l’ouvrage. La géométrie des semelles est généralement similaire au schéma ci-dessous. C’est une forme en patte d’éléphant avec à la base une couche de forme, et dessus une forme pyramidale qui se prolonge par les organes porteurs de la structure. Dans certains cas, la charge peut se trouver excentrée par rapport à la semelle. Il faut dans ce cas en tenir compte pour le calcul du taux de travail, et, si nécessaire, utiliser des longrines de redressement. Les longrines permettent de recentrer les charges en utilisant le poids des semelles voisines. Les semelles correspondent à la forme la plus simple, utilisable sous les édifices légers et sur des sols de bonne qualité. Sur les mauvais sols, on peut utiliser des radiers. Un radier transmet les charges sur toute la surface d’assise. On l’utilise quand les conditions de réalisation imposent des semelles très rapprochées. Il peut être assimilé à une grande dalle couvrant tout le terrain. On trouve de nombreux type de radiers.


Fondations en rigole (charges lourdes)
Fondations semelles plates (charges moyennes et légères)


  • Fondations en rigole (charges lourdes)
    Les fondations en rigole sont réalisées quand le bon sol se trouve au niveau hors-gel et que le poids de la construction est important. Ces fondations sont couramment utilisées dans le cas d’une maison à étage et dans le cas où la construction se trouve en zone sismique. Dans tous les cas le fond de fouille doit se trouver hors-gel et sur le bon sol. L’enrobage doit être d’au moins 4 cm. Pour bien isoler les aciers de la terre, il est préconisé de faire un béton de propreté de 5 cm sous la semelle.
    (1)Piquet de niveau
    (2)Béton dosé à 300 kg
    (3)Semelle filante préfabriquée à 35 x 20 cm
    (4)calage d’enrobage : 4 cm
  • Fondations semelles plates (charges moyennes et légères)
    Toujours quand le bon sol se trouve au niveau hors gel et que le poids de la construction est plus ou moins important. Cela peut aller de la maison plain-pied à un abri de jardin etc… Son épaisseur peut varier de 10 à 15 cm pour un muret, et de 25 à 30 cm pour une habitation. dans ce cas nous rajouterons un chaînage 4 barres sous le mur. Sa largeur et son ferraillage sont plus importants en cas de construction d’un mur de retenu de terre et la semelle doit être décalée par rapport à ce dernier.
    ATTENTION ! Interdit en zone sismique.

(1)Piquet de niveau
(2) Béton dosé à 300 kg
(3) Semelle filante préfabriquée à 35
(4) calage d’enrobage : 4 cm

Mode opératoire



Coulage

Le coulage des semelle avec un béton auto-nivelant nous permet de gagner du temps et d’obtenir une surface propre et de niveau.




Poser les piquets de hauteur dans le terrassement (60 cm de large en général). Puis étaler sur le fond de la fondation une couche de béton de propreté. Poser ensuite le ferraillage sur le béton de propreté (cales d’enrobage) tracé au cordex (ligne bleue). Aligner les aciers à l’aide des cordeaux. Couler le béton jusqu’à hauteur voulue et régler le niveau le plus proprement possible. Pour finir, planter les attentes à l’aide d’un plomb d’axe en vous servant des cordeaux, dans le cas d’une maçonnerie traditionnelle.

Fondation en limite de propriété



Dans le cas d’un mur en limite de propriété, il est alors impératif de prévoir la réalisation des fondations, entièrement sur le terrain, c’est pourquoi on utilise des fondations décalées vers l’intérieur.

Fondation en redans (terrain en pente)

Redans

Pour une économie de terrassement et de matériaux quand le terrain naturel est en pente, les fondations doivent toujours rester horizontales. C’est pourquoi nous devons réaliser des redans (marches). La fondation devant toujours être hors-gel, il faut donc calculer le pourcentage de la pente afin de faire des redans de la hauteur des parpaings utilisés pour les murs.
Suivons l’exemple ci-dessous qui concerne la réalisation d’un mur de clôture en agglos suivant une pente (parallèle à un chemin). Le mur sera constitué de rangs d’agglos de 20 sur une dénivellation de 40 cm sur la longueur.
ATTENTION ! le recouvrement des semelles doit se superposer.



ATTENTION ! Pour les angles bien relier les semelles ou les longrines par des équerres ou par des fers en "u" en régions sismiques. Mettre les fers d’attente pour les chaînages verticaux à chaque angle de la construction.

Puits et longrine

Ces fondations sont utilisées lorsque le sol est de mauvaise qualité sur une épaisseur inférieure a 8 mètres ou dans le cas de sols gonflants (sols argileux). Elles sont constituées par des colonnes rondes ou rectangulaires en gros béton, d’une profondeur variant de 2 à 12 mètres. Elles transmettent jusqu’au bon sol les charges apportées par une semelle de section réduite, et par leur poids, s’oppose aux variations de volume des terrains argileux. La section des puits est calculée en fonction des possibilités du sol sous son


assise. Le frottement latéral n’est pas pris en compte sinon pour compenser le poids propre du puits.
Les puits sont des fondations creusées a la main ou mécaniquement avec des bennes preneuses. C’est ce qui limite la profondeur des puits. Un puits peut être élargit à la base (dans les sols de cohésion suffisante) : c’est une structure en patte d’éléphant. Contrairement aux fondations profondes, les structures n’atteignent pas forcément la surface du sol. Les puits peuvent être prolongés jusqu’à la surface du sol par des semelles. On effectue des puits et longrines pour une économie de terrassement et de béton quand le bon sol se trouve beaucoup plus bas que le niveau hors-gel. Sur gros béton et pour une économie de ce dernier quand le bon sol se trouve plus bas que le niveau hors-gel on effectue des longrines uniquement. Le ferraillage préfabriqué convient bien dans ces cas de figure.
ATTENTION ! Pour les angles bien relier les semelles ou les longrines par des équerres ou par des fers en "u" en régions sismiques. Mettre les fers d’attente pour les chaînages verticaux à chaque angle de la construction.


Les fondations profondes

Si le sol d’assise est situé a une profondeur telle qu’il ne peut pas être atteint par des moyens classiques, les charges sont reportées sur lui par l’intermédiaire des fondations profondes. Elles transmettent les efforts en profondeur. La résistance peut être fournie par deux critères. Le premier est l’ancrage à la base de la fondation. C’est la résistance de pointe. Car la charge est transmise directement dans le bon sol (en général, on traverse au moins 30 cm du sol d’assise). Et la seconde c’est la qualité des frottements le long des faces latérales de la fondation. Les charges sont absorbées par le terrain qui entoure le fût du pieu. Le risque majeur avec ce critère est le frottement négatif, si le terrain tasse, le pieu est entraîné par le sol et s’enfonce.



La stabilité des ouvrages est liée à un recours partiel ou total a ces deux systèmes de résistance. Il existe de nombreux types de fondations profondes entrants dans la construction de bâtiments. Leur classification est compliquée car elle est fonction du type de matériaux, des rapports de longueur et profondeur et de la mise en œuvre. Les principaux types sont énumérés ci-dessous :

  • Pieux façonnés a l’avance.
  • Pieux forés
  • Pieux foncé
  • Pieux a tube battu exécuté en place
  • Colonnes ballasté
  • Micro pieux
    Les pieux sont utilisés afin de prendre appui sur le bon sol situé en profondeur. Ils présentent une force portante élevée, mais reste très sensibles aux contraintes horizontales (cisaillement et flambage). Ils sont également utilisés dans le cas de bon sol à faible profondeur lorsque les charges sont très importantes et les tassements différentiels préjudiciables. Cette utilisation s’apparente à un traitement du terrain.




Quelques éléments associés

Le cuvelage : c’est un revêtement d’étanchéité appliqué sur la structure interne ou externe de l’ouvrage afin d’éviter la pénétration de l’eau. Dans certains cas, le rôle du cuvelage peut être assuré par la structure (utilisation de bétons spéciaux). La plupart du temps, le cuvelage est lié a un radier car c’est la seule structure qui s’étend sous tout l’ouvrage. Sur des semelles, on applique quelquefois une couche de goudron bitumineux sur la partie supérieure des fondations afin d’éviter les problèmes d’humidité.
Les clous et les tirants d’ancrage : provisoires ou définitifs, ils contribuent a la stabilisation de l’ouvrage. Ils s’appliquent, dans le bâtiment pour le maintien des pieux profonds susceptibles de subir des contraintes cisaillantes. Ils permettent aussi un ancrage du sol dans les régions ou le risque de glissement est important.
Les réseaux de drainages : On place un réseau de drains a la base des fondations (drains en ciment percés, ou drain en galets). Il permet de limiter les infiltrations d’eau sous et dans la fondation. En général, on place les drains au-dessus du niveau de base des fondations pour éviter les problèmes de déchaussement des ouvrages.

le micro-pieux

C’est un pieu foré, battu ou foncé d’un diamètre inférieur à 250 mm, d’une capacité portante de 5 à 100 tonnes et d’une profondeur de 5 à 30 m. Le micro pieu est une technique de fondations profondes qui vise à reporter les charges engendrées par un ouvrage sur une base géologique porteuse. Il est constitué d’une armature métallique mise en place dans un forage vertical. Cette armature est solidarisée au terrain par un coulis de ciment. Un dispositif appelé tête d’ancrage permet le report des charges directement de l’ouvrage vers le micro pieu. Il entraîne un surcoût notable dans le prix des fondations.



Mode d’utilisation

Le forage effectué est rempli par un coulis de ciment dosé au minimum à 1200 kg/m3. Il est équipé sur toute sa hauteur d’une armature métallique (barre ou tube). Après recépage du Micro pieu à la côte désirée, une platine est mise en place pour effectuer une jonction entre le massif de béton armé et le micro pieu. Les Micros pieux sont utilisés entre autres pour les pavillons ou dans des contextes à faible accessibilité (sous une charpente conservée ou dans un lieu très exigu). On l’utilise dans les cas suivants :

  • Pour stabiliser des fondations existantes qui s’affaissent.
  • Dans le renforcement des fondations existantes pour permettre des charges supplémentaires (étages, agrandissements etc…).
  • Réhabiliter un pavillon.
  • Ou pour permettre de réaliser des fondations dans des terrains durs (bétonnés) sans endommager les ouvrages existants.

Reprise sous fondation

La reprise sous fondation consiste à renforcer la fondation existante par le dessous en cas de construction adjacente plus basse que la précédente. Lors d’une reprise sous fondation, il faut diviser le travail sur plusieurs jours, pour ne pas déchausser les fondations existantes. Traiter les zones comme indiqué sur les croquis 1 Les zones de travail doivent être de 1,50 m environ, afin qu’un ouvrier puisse travailler dans la fouille. Dans cet exemple, le travail se fait de l’intérieur pour descendre le sol d’une cave. Dans ce cas il faut coffrer afin d’avoir une fondation avec une face intérieure propre et plane. Dans le cas où la reprise de fondation se trouverait à l’extérieur, on peut remplir jusqu’au niveau des existantes en gros béton.

Phase de reprise (vue de dessus)
Phase de reprise (vue en coupe)