PRECIS DE FONDATIONS SUPERFICIELLES

Références : DTU n° 13.11 et 13.12, article Techniques de l’Ingénieur

1. fonctions, définitions

Les fondations d'un ouvrage sont les éléments de la structure assurant la transmission des efforts de cette structure sur le sol.La descente de charge permet de connaître les actions de la structure sur les fondations.La mécanique des sols permet, de son côté, de connaître l'action du sol sur les fondations-Vis-à-vis du sol, la fondation assumera sa fonction tant que

son équilibre statique est assuré (pas de glissement, de basculement ou d'enfoncement de la fondation),

le tassement n'entraîne pas de désordre dans la structure.

Selon la valeur de D / B, la fondation sera considérée comme superficielle ou profonde :

B : Largeur (côté le plus petit de la semelle) ;L : Longueur (côté le plus long d’une semelle

rectangulaire) ;D : hauteur d’encastrement (épaisseur minimale des terres

au-dessus du niveau de fondation. si un dallage ou une chaussée surmonte la fondation ; ceux-ci sont pris en compte dans la hauteur d’encastrement) ;

H : ancrage de la semelle (profondeur de pénétration de la semelle dans la couche porteuse).

Les semelles de fondations peuvent être isolées (sous un poteau)ou filantes (sous un mur) :

2. principes du dimensionnement

2-1 poinçonnement

2,11

contrainte de calcul du sol : q

Pour déterminer une fondation superficielle, on utilise une contrainte de calcul q (contrainte verticale pouvant être mobilisée sous la fondation sans danger de tassement et de rupture). Cette contrainte q est :

soit déduite de l'expérience acquise sur des réalisations voisines ou sur des sols biens répertoriés :

- a priori, on pourra prendre comme valeur de q (DTU n' 13.11) celle du tableau suivant :

Nature du sol q (Mpa)Roches peu fissurées saines non désagrégées et de stratification favorable.

0,75 à 4,5

Terrains non cohérents à bonne compacité

0,35 à 0,75

Terrains non cohérents à compacité moyenne

0,2 à 0,4

Argiles* 0,1 à 0,3* Certaines argiles très plastiques ne sont pas visées dans ce tableau

- ou encore, en consultant la carte géologique locale, estimer la contrainte à l'aide du tableau (d'après M. Coin).

Nature géologique du sol q (Mpa)Limon de plateaux 0,15 à 0,30Terre à meulière 0,30 à 0,45Marne verte, argile 0,07 à 0,45Alluvions anciennes, sables et graviers 0,60 à 0,90Sables de Beauchamp 0,75 à 1,50Craie 0,90 à 1,00Marne + caillasse 0,75 à 1,50Calcaire grossier 1,80 à 4,50

soit déterminée à partir des essais de mécanique des sols.

0,5 1 2 3

1

2

3

4

5

B m (largeur)

D m (hauteur)

Fondations superficielles

Fondations profondes

PRECIS DE FONDATIONS SUPERFICIELLES

Références : DTU n° 13.11 et 13.12, article Techniques de l’Ingénieur

La mécanique des sols permet de connaître la contrainte ultime qu que peut supporter le sol sous une fondation.

La contrainte de calcul q, considérée par le fascicule 62 titre V, est telle que la contrainte effective associée q’ a pour expression :

avec

q0’ : contrainte effective minimale au niveau de l’assise de la fondation ;

F : coefficient de sécurité (2 à l’E.L.U. et 3 à l’ E.L.S.).

i : coefficient minorateur dépendant de l’inclinaison de la charge sur la verticale et de la pente du sol de fondation (i = 1 dans le cas de charge centrée s’appliquant sur un sol de pente nulle).

Il conviendra de se préoccuper des tassements quand les charges apportées seront importantes (silos, réservoirs, piscines, etc.) ou quand le sol sera constitué d'argiles, limons et autres sols organiques.

2,12

effort de la structure sur les fondations

La descente de charge effectuée sur la structure porteuse donne l'effort ultime au pied des poteaux et des murs. En y ajoutant le poids propre des fondations (pondéré par le coefficient 1,35) on trouve l'effort apporté par l'ouvrage sur le sol : Nu.

2,13

bilan : surface de la semelle de fondation

La surface S de la semelle devra satisfaire la relation suivante :

S Nu/q

2-2 tassements

Les déplacements de la fondation ne doivent pas nuire au bon comportement de la structure portée. Pour les fondations superficielles, il y a lieu de faire des calculs de tassement total et de tassement différentiel. Il est communément admis que les calculs du tassement total ne sont pas précis et n’ont qu’une valeur approximative. On connaît, également d’une manière très approximative, les mouvements supportables par les structures. Par ailleurs les calculs de tassement aux E.L.U. sont encore extrêmement peu pratiqués. En conséquence, les calculs de tassement sont, le plus souvent, conduits à l’E.L.S.

2,21

Tassement total

Il existe deux grandes classes de méthodes de détermination du tassement des fondations superficielles :

- les méthodes à partir des essais de laboratoire (essai œdométrique surtout utilisé pour les sols fins cohérents) ;

- les méthodes à partir des essais en place (essai de pénétration au carottier SPT, essai de pénétration statique CPT, essai au dilatomètre plat Marchetti DMT et essai pressiométrique Ménard), très utilisées notamment pour les sols pulvérulents, à cause des difficultés évidentes de prélèvement et d’essai en laboratoire.

2,22

Tassement différentiels

Les différences de tassement entre deux appuis ont deux causes :

- les différences de charge (un appui supportant une charge de 2000 kN tasse plus qu’un appui supportant 200 kN).

- L’hétérogénéité des sols.

Le plus souvent, notamment pour les structures de type « bâtiment », il faut faire une estimation empirique en considérant que le tassement différentiel peut atteindre 50 à 100 % du tassement total selon l’hétérogénéité du site et des charges. Les valeurs admissibles des tassements différentiels font appel à la notion de distorsion donnée par la formule :

s :tassement différentiel entre deux appuis ;

L : distance entre ces deux appuis.

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Références : DTU n° 13.11 et 13.12, article Techniques de l’Ingénieur

3. dispositions particulières

fondations sur un terrain incliné ou a des niveaux différents :

C'est un cas plus délicat que ceux traités ci-dessus. Pour plus de détails, on pourra consulter l'ouvrage du SETRA : " Fond 72 ".

En règle générale, pour des fondations à des niveaux différents, on adoptera la disposition de la figure suivante :

fondations au voisinage de fouilles, de pieux :

Quand il existe des ouvrages ou des fouilles, à proximité immédiate de la fondation, il convient de vérifier que les efforts supplémentaires apportés par ces fondations peuvent être supportés sans dommage.

fondations dans des milieux agressifs :

II est souhaitable d'effectuer des prélèvements d'eau et de sol en vue de déterminer l'agressivité du milieu. On en déduira principalement le choix du ciment (page 27) voire un dosage en ciment (P 15-010).

précautions contre le gel :

Le niveau d'assise des fondations devra être descendu à un niveau de sol non soumis au gel. Cette profondeur varie en France métropolitaine entre 0,50 m et 1 m selon la zone climatique et l'altitude.