Les fondations superficielles : l'essentiel à connaître

I. Rôle d'une fondation

Définition

La fondation est la partie d'une construction qui repose sur le sol et transmet les charges de l'ouvrage au terrain. Elle joue un rôle crucial en assurant la stabilité de l'ouvrage. Que l'on construise un bâtiment, un mur ou un poteau, chaque élément vertical repose sur une fondation adaptée.

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Rôle principal

Le rôle principal des fondations est de répartir uniformément les charges supportées par la structure (comme les charges permanentes dues au poids des matériaux et les charges variables comme les personnes ou les meubles) sur le sol. Ce transfert de charges permet d'éviter des déformations excessives ou des déséquilibres. Chaque fondation est conçue pour supporter les charges spécifiques qui lui sont appliquées, calculées par une méthode de descente de charges (DDC).

Critères de choix des fondations

Les principaux critères influençant le choix des fondations sont :

1. Qualité du sol : la nature et la capacité portante du sol sont déterminantes.
2. Charges : les types et les quantités de charges que la structure impose aux fondations.
3. Coût d'exécution : les matériaux et techniques utilisés doivent être économiquement viables.

Lire également notre article : Quels sont les critères de sélection pour le choix des fondations d'une maison ?

L'étude de sol, discipline de la géotechnique, s'intéresse à la composition d'un terrain pour pouvoir définir les principes de construction de votre maison et son type de fondation. Source image : mob.blip.fr

Les couts

Le choix des fondations étant déterminé par plusieurs critères, dont le coût d'exécution est un facteur clé. Voici un développement sur les coûts associés aux différents types de fondations :

1. Fondations superficielles

   • Coût de réalisation : Les fondations superficielles, telles que les semelles filantes et isolées, sont généralement les moins coûteuses à réaliser. Leur mise en œuvre est relativement simple et rapide, ce qui réduit les coûts de main-d'œuvre et d'équipement. Le coût des matériaux, comme le béton et les armatures, est modéré, surtout lorsque les charges à supporter sont faibles à moyennes. Cependant, le coût peut augmenter si le sol nécessite des améliorations ou s'il y a des risques de tassement différentiel.

2. Fondations semi-profondes

   • Coût de réalisation : Les fondations semi-profondes, incluant les puits et les plots, sont plus coûteuses que les fondations superficielles. Elles nécessitent souvent des excavations plus profondes et un renforcement plus complexe, ce qui augmente les coûts de main-d'œuvre et de matériel. Ces fondations sont nécessaires lorsque le sol de surface est de mauvaise qualité ou lorsque les charges structurelles sont plus élevées. Le besoin de blindage pour les parois d'excavation, particulièrement dans les sols instables, peut également augmenter les coûts.

3. Fondations profondes

   • Coût de réalisation : Les fondations profondes, telles que les pieux et les parois moulées, sont les plus coûteuses à réaliser. Elles impliquent des techniques de forage ou de battage, nécessitant un équipement spécialisé et une expertise technique. Ces fondations sont utilisées pour des constructions lourdes sur des sols incapables de supporter des charges importantes près de la surface. Les coûts incluent ceux des matériaux (béton armé, acier), de l'équipement de forage ou de battage, ainsi que les études géotechniques approfondies pour s'assurer de la stabilité de la structure.
4. Comparaison des coûts

• En général, le choix de la fondation dépendra non seulement de la qualité du sol et des charges appliquées, mais aussi des contraintes budgétaires. Les fondations superficielles sont privilégiées lorsque les conditions de sol le permettent et que le budget est limité. Les fondations semi-profondes et profondes sont choisies en fonction de la nécessité structurelle et de la nature du sol, malgré leur coût plus élevé.
• Les décisions finales doivent également prendre en compte les coûts à long terme, y compris la durabilité et l'entretien des fondations, ainsi que les risques potentiels liés à une mauvaise sélection ou exécution des fondations. Les économies réalisées sur les coûts initiaux ne doivent pas compromettre la sécurité et la longévité de la structure.

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Exigences pour les fondations

• Résistance : La fondation doit être dimensionnée pour résister aux charges.
• Stabilité : L'ensemble "ouvrage – fondation - sol" doit rester stable, sans possibilité de glissement, basculement ou déplacement vertical.
• Durabilité : La fondation doit être construite avec des matériaux durables, résistants aux conditions du site.
• Économie : Les solutions choisies doivent être les moins coûteuses tout en garantissant la sécurité et la durabilité.

II. Fonctionnement d'une fondation

Les fondations répartissent les charges concentrées sur une surface plus large, réduisant ainsi la pression sur le sol. Ce processus est essentiel pour éviter que le sol ne se tasse ou ne cède sous la charge. Le sol doit être suffisamment résistant pour supporter la pression exercée par les fondations, mesurée en termes de contrainte (σ = F/S, en MPa).

Pour concevoir une fondation, il est nécessaire de :

1. Connaître les charges imposées par l'ouvrage.
2. Connaître les caractéristiques du sol, déterminées par une étude géotechnique.

III. Types de fondations et généralités

Les fondations se divisent principalement en trois catégories :

1. Fondations superficielles : adaptées pour des sols de bonne qualité situés à faible profondeur.
2. Fondations semi-profondes : utilisées pour des sols de qualité moyenne ou pour des constructions nécessitant une plus grande profondeur de fondation.
3. Fondations profondes : telles que les pieux, nécessaires lorsque le bon sol d'assise est très profond.

Les normes applicables incluent notamment la NF DTU 13.1 pour les fondations superficielles et l'Eurocode 7 pour le calcul géotechnique.

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IV. Les systèmes constructifs

1. Les semelles filantes et isolées

Les semelles filantes sont des fondations continues sous les murs, tandis que les semelles isolées sont situées sous des poteaux. Ces fondations sont renforcées par des armatures pour résister aux efforts de traction induits par les charges verticales et les réactions du sol.

2. Système plots longrines

Ce système utilise des plots en béton qui soutiennent les longrines, des poutres horizontales. Les longrines répartissent les charges entre plusieurs plots, offrant une solution efficace pour des charges réparties ou concentrées.

3. Les radiers

Les radiers sont des dalles de béton armé couvrant l'ensemble de la surface du bâtiment. Ils sont utilisés pour les sols instables ou lorsque les charges sont trop importantes pour être supportées par des semelles isolées ou des plots.

V. Les dispositions constructives

Les fondations doivent être conçues pour éviter les effets du gel, des glissements de terrain, et pour intégrer des joints de rupture ou de dilatation selon les conditions spécifiques du site. Ces éléments assurent la pérennité et la sécurité des structures en tenant compte des mouvements du sol et des variations climatiques.

Profondeur des fondations

La profondeur des fondations est un aspect crucial à considérer lors de la conception d'une structure. Elle dépend de plusieurs facteurs, tels que le type de sol, les charges à supporter, et les conditions climatiques. Voici quelques détails clés :

1. Profondeur hors gel :

   • Importance : La profondeur hors gel est essentielle pour éviter les effets du gel sur les fondations. Lorsque l'eau présente dans le sol gèle, elle augmente de volume, provoquant des soulèvements et des fissures dans la structure. Une fois le dégel survenu, le sol peut se tasser, entraînant des affaissements différenciés.
   • Recommandations : La profondeur hors gel varie selon les régions et la nature du sol. Par exemple, en France, elle est généralement de l'ordre de 0,50 m en climat océanique (comme en Bretagne) et peut dépasser 1 m en régions montagneuses. Il est crucial que les fondations soient placées en dessous de cette profondeur pour éviter les dommages causés par le gel.

2. Terrains en pente et semelles excentrées :

   • Pour des terrains en pente, il est recommandé d'établir les fondations à des niveaux successifs, respectant une pente maximale de 3 pour 2. Dans certains cas, des redans ou marches peuvent être nécessaires pour relier des fondations à des niveaux différents, avec une pente maximale de 3 pour 1.
   • Les semelles excentrées, souvent utilisées en limite de propriété ou en présence de charges dissymétriques, nécessitent des précautions particulières pour garantir la stabilité de la structure.

Béton de propreté

Le béton de propreté est une couche de béton faiblement dosé placée au fond des fouilles, avant le coulage des fondations principales. Voici ses principales caractéristiques et fonctions :

1. Fonctions principales :

   • Protection : Le béton de propreté protège le béton des fondations contre les souillures provenant du sol, comme les matières terreuses ou organiques, qui peuvent affecter la qualité du béton.
   • Stabilisation : Il assure une surface stable et uniforme pour la pose des armatures, facilitant ainsi le coffrage et le coulage des fondations principales.

2. Caractéristiques :

   • Dosage et épaisseur : Le béton de propreté est généralement dosé à environ 150 kg/m³ de ciment. L'épaisseur minimale recommandée est de 4 cm, bien que 5 cm soient souvent préférés pour assurer une meilleure protection et stabilité.
   • Mise en œuvre : Ce béton est coulé directement au fond des fouilles après l'excavation. Il est important de s'assurer que la surface du sol est propre et exempte de matériaux végétaux avant de couler le béton de propreté.

Le choix de la profondeur des fondations et l'utilisation d'un béton de propreté sont des éléments essentiels pour assurer la durabilité et la stabilité des structures. Ils doivent être soigneusement planifiés et exécutés conformément aux normes et recommandations techniques

VI. Drainage des fondations

Le drainage est essentiel pour évacuer les eaux de pluie et souterraines afin d'éviter l'accumulation d'humidité autour des fondations. Un bon système de drainage comprend des tranchées drainantes, des tuyaux perforés, et un géotextile pour filtrer les particules fines. Ce système protège les fondations de l'humidité et des dégâts potentiels causés par l'eau.

VII. Le plan de fondations

Le plan de fondations fournit une vue détaillée de la disposition et des dimensions des fondations, incluant les semelles, les radiers et les autres éléments de fondation. Il est utilisé pour l'implantation, le calcul des quantités de matériaux nécessaires et la planification des travaux. Ce plan doit être précis pour garantir la stabilité et la sécurité de la structure.

Conclusion

La construction des fondations est une étape cruciale dans la réalisation de tout ouvrage, assurant sa stabilité et sa durabilité. La sélection du type de fondation, qu'elle soit superficielle, semi-profonde ou profonde, doit être soigneusement étudiée en fonction de la qualité du sol, des charges à supporter et des contraintes économiques. Les dispositions constructives, telles que la profondeur hors gel et l'utilisation de béton de propreté, jouent également un rôle déterminant dans la protection et la performance à long terme des fondations.

Il est impératif de respecter les normes en vigueur et de réaliser des études géotechniques approfondies pour adapter les solutions de fondation aux conditions spécifiques du site. Une planification minutieuse et une exécution rigoureuse permettent de prévenir les désordres structurels, tels que les tassements différentiels ou les dommages causés par le gel.

En résumé, une fondation bien conçue et exécutée assure la pérennité et la sécurité d'un bâtiment, tout en optimisant les coûts de construction. Elle constitue la base sur laquelle repose toute l'infrastructure, garantissant ainsi la solidité et la durabilité de l'ouvrage pour les générations futures.

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