Les fondations sont une partie importante de la construction. Une erreur dans le choix du système de fondation entraîne des désordres importants dans la structure du bâtiment.
Terrassement
Les travaux de terrassement sont effectués après l’implantation suivant des indications précises, portées sur les plans. Ils consistent à faire, à l’aide d’engins spécifiques :
- Du déblai pour creuser dans le sol et dégager les terres (exemple : creuser une fouille)
- Du remblai pour prélever des terres et combler les cavités (exemple : remblayer au-dessus d’une canalisation)
- Du décapage pour enlever toute la terre végétale et autre sur l’emprise du bâtiment, ou pour créer la plateforme. La terre végétale sera stockée provisoirement sur le terrain jusqu’à la fin du chantier pour aménager les espaces verts.
Les dimensions des fouilles sont de 50 cm de large et 50 cm de profondeur afin d’être hors gel. Ensuite, il faut planter des piquets de hauteur de béton tous les 2 à 2,50 m, en utilisant un niveau à lunette, un laser, un niveau à eau ou encore une règle et un niveau.
- (1) Terrassement en excavation : la largeur doit être supérieure à 2 m, et la profondeur doit être inférieure à la moitié de la largeur.
- (2) Talus : pente de talus 1/1 minimum.
- (3) Tranchée : la largeur supérieur à 2 m, et la hauteur inférieur à la moitié de la largeur.
- (4) Rigole : la largeur supérieur à 2 m, et la hauteur inférieur à 1,00.
- (5) Puits : la profondeur supérieur à 1,20 m, et la largeur inférieur à 8,00 m.
- (6) Massif : la profondeur inférieur à 1,20 m.
Protection des parois des fouilles et/ou des tranchées
Les fouilles en tranchées de plus de 1,30 mètre de profondeur et d’une largeur égale ou inférieure aux deux tiers de la profondeur doivent être, lorsque leurs parois sont verticales ou sensiblement verticales, blindées, étrésillonnées ou étayées.
En général, on utilisera au moins un angle de 45°. Pour cela la règle de pente 1 pour 1 est appliqué, voir 2 pour 1. La surface de la plateforme sera agrandie de 1,50 m par rapport aux limites de la construction.
Le stockage du matériel et des matériaux se situera à plus de 2 mètres du bord du talus.
Une bâche imperméable protège le talus des eaux de ruissellement.
L’importance du béton de propreté
Un béton de propreté dosé à 150 kg/m3 doit être présent sous les fondations. Les rôles du béton de propreté sont de :
- Garantir la propreté et de faciliter le nettoyage du fond de fouille (figure 1)
- Permettre le traçage (figure 2)
- Isoler les aciers de la terre (figure 3)
- Assurer une bonne mise en œuvre du coffrage (figure 4)
- Et surtout d’empêcher la décompression du sol (figure 5)
Choix du système de fondations
Le choix dépend de plusieurs paramètres :
- La région (climat et la zone sismique).
- L’étude du sol.
- L’environnement.
- Le type de l’ouvrage et son utilisation.
- L’environnement impose aussi des contraintes (constructions voisines, extensions). Terrain en pente, construction près d’un cours d’eau ou au bord d’une route à grande circulation ou d’un chemin de fer, construction enterrée, etc.
NOTA : l’eau présente dans le sol participe à sa cohésion.
Les calculs qui déterminent le choix :
Le gel est le facteur majeur qui risque de détériorer une assise, car il provoque des variations de volume de l’eau contenue dans le sol. Les textes de D.T.U indiquent que les fondations doivent être descendues à une profondeur telle que leur base soit hors d’atteinte de la gelée.
Calcul de la profondeur hors gel
- Profondeur
d = d0 + (A - 150 / 200) x 0,05 - Valeur lue sur carte en m (d0)
- (A) Altitude de votre situation géographique
- Exemple centre :
0,60 + (300 - 150 / 200) x 0,05 = 0,64 m - Exemple Nancy
0,80 + (350 -150/200) x 0,05 = 0,85 m
- Exemple centre :
Soit altitude > à 150 m ; lecture de la carte + 5 cm par tranche de 200 m supplémentaire
Les charges et la résistance du sol
Le rapport de sol permet de connaître la constitution du terrain. Chaque couche du sol a des résistances différentes. Après avoir calculé le poids de la construction, le bureau d’étude détermine le type de sol le plus adapté et le taux de travail. On a besoin d’un équilibre entre les forces descendantes (poids de la construction) et les forces montantes (résistance du sol).
Un bâtiment est en équilibre sous l’action des forces P et S qui sont égales (même intensité), et de directions opposées.
Exemple : pour une construction d’un poids total de 800 tonnes pour une surface portante de 30 m², la résistance du sol doit être d’au moins 2,7 bars (2,7 kg/cm²).
La largeur, l’épaisseur des semelles et le diamètre des aciers dépendent de la nature du sol, du poids de la construction, et sont dimensionnés par le bureau d’étude.
Les types de fondations
Les études de sol vous donneront généralement des ébauches de dimensionnement des choix possibles de votre fondation.
Les fondations superficielles
On distingue trois types de fondations superficielles :
- les semelles filantes
- les semelles isolées
- le radier général
Les puits sont des fondations d’une profondeur allant de 1 à 6 mètres. Ils sont reliés entre eux par des longrines (poutres de fondation).
Les pieux sont des éléments fins, souvent de forme cylindrique. Leur profondeur varie généralement de 8 à 20 mètres. Tout comme les puits, les pieux sont reliés entre eux par des longrines.
Les semelles superficielles
Les semelles filantes
Le ferraillage est très important dans les fondations au même titre que la qualité du béton. Il est composé de :
Une semelle filante est une semelle continue qui est destinée à supporter plusieurs poteaux ou des murs porteurs. Ce type de fondation est adapté pour les sols qui ne sont pas homogènes du fait que sa surface de contact est plus importante.
Ils sont constitués d’étriers avec des diamètres qui dépendent des études des bureaux d’études.
Ce sont des barres droites qui constituent à la fois l’armature de la semelle et l’armature du chaînage bas du bâtiment.
Ce sont des barres droites placées sur les deux extrémités des étriers auxquelles elles vont être reliées.
Ce sont des aciers en forme de L ou de U. Ils assurent la liaison entre les semelles et les poteaux.
Les fondations en redan
Les semelles en redan sont utilisées lorsque le terrain est en pente, pour que les fondations soient toujours horizontales. On fera donc des paliers de niveaux et les décaleront en profondeur.
Les semelles isolées
Ce sont des semelles, comme leur nom l’indique, "isolées". Elles sont placées sous les poteaux afin de transmettre le poids du bâtiment sur le sol de fondation. Elles peuvent prendre plusieurs formes, soit rectangulaire soit carrée.
Le ferraillage d’une semelle isolée est composé d’étriers sur le sens de la longueur et le sens de la largeur pour former un treillis. Des armatures en L ou en U vont assurer le liaisonnement avec les raidisseurs.
Les radiers
Le radier est utilisé sur les mauvais sols de faible portance. Un radier transmet les charges sur toute la surface d’assise.
Il peut être assimilé à une grande dalle armée couvrant toute l’emprise du bâtiment. Le radier peut donc avoir un rôle de dalle utilisable (ex : parking ou sous-sol d’une maison). En cas de passage de canalisations divers sous un radier, ces réseaux ne doivent pas être concentrés à un seul endroit afin de ne pas modifier la portance du terrain, ce qui entraînerait des désordres.
Le radier nécessite un ferrail[...]
- Ainsi vous découvrirez :
- Terrassement
- Protection des parois des fouilles et/ou des tranchées
- L’importance du béton de propreté
- Choix du système de fondations
- Les calculs qui déterminent le choix :
- Calcul de la profondeur hors gel
- Les charges et la résistance du sol
- Les types de fondations
- Les fondations superficielles
- Les semelles superficielles
- Les semelles filantes
- Les fondations en redan
- Les semelles isolées
- Les radiers
- Les puits
- Les fondations profondes
- La mis en œuvre des pieux
- Les longrines
- Le micropieu
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