: .


 

   |   ɡ    |            

 



+
1 4 4

: les fondations et les sous-sols

  1. #1
      is on a distinguished road
    Dec 2008
    143

    Post les fondations et les sous-sols

    19.1 Gnralits

    Dans la construction de btiments les fondations et les sous-sols constituent une grande part des travaux du gros-uvre notamment s-il s'agit de grands ouvrages en site urbain. Ces travaux requirent souvent des techniques compliques et couteuses. Ce qui engendre des temps d'excution bien plus importants que ceux ncessaires pour le reste du gros-uvre. Cest--dire la partie visible du btiment.
    A part quelques exceptions. La nature du terrain n'est en gnral pas connue il faut donc procder une reconnaissance des proprits physiques du sol par des essais excuts .soit in situ .soit en laboratoire .la mthode la plus efficace consiste prlever des chantillons du terrain par carottage et dterminer les caractristiques gotechniques en laboratoire.
    Une mauvaise conception ou une excution peu soigne des fondations peut conduire des dgts importants (des tassements diffrentiels .des infiltrations d'eau etc.)affectant non seulement l'ouvrage raliser mais galement les btiments voisins dans la plupart des cas l'intervention d'un gotechnicien s'avre donc indispensable notamment lorsque le niveau infrieur de l'ouvrage situe au-dessous de la nappe phratique.

    19.2 Fondations superficielles

    Lorsque les charges d'une structure sont transmises au sol de fondation par l'intermdiaire d'une semelle de rpartition on parle de fondation superficielle par superficielles on entend non seulement les fondations situes au voisinage immdiat du terrain naturel mais galement celles situes en profondeur accessibles et construites partir d'un fond de fouille.
    Lorsque les conditions de fondation sont favorables et les charges reprendre modres la solution la plus simple et la plus conomique pour les colonnes consiste prvoir de simple semelles isoles de forme carre ou rectangulaire (fig. 19 .1) la force concentre ainsi introduite par la colonne est uniformment rpartie sur toute la surface de la semelle toutefois cette rpartition uniforme nest possible que si la semelle est suffisamment rigide a cette fin il suffit en gnral de limiter llancement de la semelle :



    Le comportement structural de la semelle est caractrise par le dveloppement dun cne de compression dont les composants horizontales des forces intrieures sont reprises par des armatures ( tirants ) disposes dans les deux directions principales ce systme porteur ( cne-tirants ) ne ncessite aucune armature transversale deffort tranchant : par contre les tirants doivent de manire viter une rupture prmature par poinonnement (fig. 19.1a) dans ce but il faut limiter les contraintes tangentielles τ dans la semelle ( sect.12.6)
    Des semelles continues galement appeles semelle filantes simposent lorsquil de fonder un mur ou que lespace entre les semelles isoles devient trop petit pour justifier des excavations ponctuelles (fig.19.2). Lexcution de telle semelle est gnral plus simple que celle de la semelle isole dans le cas dun mur le comportement structural de la semelle est sensiblement identique celui dune semelle isole la diffrence prs que la diffusion des efforts ne seffectue que dans une seule direction par contre dans le cas des colonnes le comportement structural de la semelle sapproche de celui dune poutre continue.
    Par consquent conformment aux rgles de dimensionnement des pices linaires il faut prvoir outre larmature longitudinale une armature transversale deffort tranchant (triers).

    .
    .
    .

  2. #2
      is on a distinguished road
    Dec 2008
    143

    A fin dviter la stagnation de leau sur la semelle il est recommand de donner une lgre pente la surface suprieure de celle-ci.
    Lorsque le fond dun btiment se trouve sous la nappe phratique que le terrain est de mauvaise qualit ou que des tassements diffrentiels sont craindre on recourt gnralement un radier gnral cest--dire une dalle en bton arm ou prcontraint btonne sur tout la surface de la fouille cette dalle peut avoir une paisseur constante ou tre renforce au droit des zones fortement sollicites (fig.19.3).


    19.3 Fondations profondes

    19.3.1 Principes et types de fondations

    Dans les sols de mauvaise qualit et lorsque des fondations superficielles ne permettent plus de garantir une capacit portante suffisante ou des tassements admissibles il est ncessaire de recourir des fondations dites profondes le principe consiste transmettre les charges de la structure une couche de sol plus rsistante par lintermdiaire de pieux de puits de barrettes ou de caissons par opposition aux fondations superficielles ce type de fondation nest pas accessible et ncessite gnralement lutilisation de machines spciales.
    La mthode la plus ancienne consiste battre des pieux en bois rond dans le sol de nos jours leur emploi se limite normalement des applications provisoires par exemple pour des appuis intermdiaires de cintres les diamtres usuels de tels pieux sont de 25 45 cm et peuvent reprendre des charge de 200 600 KN.
    Les puits les barrettes (lments de parois moules enfouis dans le sol) et les caissons sont gnralement retenus pour fonder des ouvrages exceptionnelles tels que ponts les gratte-ciel etc. ou encore dans des cas particuliers de sorte quil nest pas justifi de dvelopper ces procds de manire plus dtaille dans ce livre.
    Actuellement dans le domaine des fondations profondes on utilise presque exclusivement des pieux qui peuvent tre fabriqus selon de trs nombreuse mthodes on classe gnralement les pieux en deux catgories principales :
    Les pieux battus
    Les pieux couls en place
    Comme on le verra par la suit cette classification habituelle nest pourtant ni exhaustive ni trs prcise la capacit portante des pieux (ou des puits) est caractrise par une rsistance de pointe et par frottement latral la rsistance de pointe est dterminante lorsque les pieux pntrent dans une couche de sol plus dure.
    Par contre lorsque la couche rsistante est situe trop grande profondeur pour pouvoir tre atteint cest le frottement latral qui devient dterminant et on parle alors de pieux flottants.

    19.3.2 Pieux battus

    Outre les pieux en bois ou en acier (tube ou profil) les pieux prfabriqus en bton (fig.19.4) se prtent particulirement bien au battage les diamtres usuels de ces pieux sont compris entre 25 60 cm pour des charge utiles de 200 3000 KN a fin de faciliter la pntration des pieux dans le sol ils sont munis dune pointe en fonte ou en acier coul appele sabot et peuvent tre battus des profondeurs de 10 30 m.


    En principe on poursuit le battage des pieux jusqu mobiliser une force portante du sol suffisante puis la longueur des pieux tant fixe pralablement il est ncessaire de les ajuster soit en les recpant (raccourcir au niveau voulu) soit en les rallongeant par des assemblages bout--bout

    .
    .
    .

  3. #3
      is on a distinguished road
    Dec 2008
    143

    Les pieux couls en place dans un tubage battu constituent une autre mthode qui profite du refoulement du terrain (fig.19.6) a cette fin on enfonce par battage un tuba mtallique provisoirement ferm par un clapet lorsque le niveau dfinitif est atteint on retire progressivement le tube en remplissant au fur et mesure la cavit ainsi cre par du bton ce procd permet galement de raliser un bulbe au niveau infrieur du pieu en rebattant le tube en position ferme lors du btonnage ainsi il est possible daugmenter la capacit portante du pieu il faut encore remarque que ce type de pieux pourrait galement tre class dans la catgorie des pieux couls en place .
    Les pieux prfabriqus sont relativement conomiques et simples mettre en place de plus lors de leur enfoncement ils donnent une indication directe de leur capacit portante.
    Par contre le battage des pieux produit un bruit trs gnant et ce qui est pire encore dimportantes vibrations qui peuvent se propager trs loin dans le sol cest la raison pour laquelle ce procd nest gnralement pas retenu en site urbain de plus lutilisation de pieux battus est viter dans des sols o lon risque de trouver des blocs erratiques car ceux-ci peuvent non seulement dvier ou empcher lenfoncement des pieux mais galement les rompre lors du battage.

    19.3.3 Pieux couls en place

    Les pieux couls en place aussi appels pieux mouls en place sont raliss par le creusement dun trou dans lequel on introduit une cage darmature et que lon remplit ensuite de bton il est gnralement possible dincliner les pieux les diamtres usuels sont compris entre 0.60 et 1.50 m pour des profondeurs allant jusqu 40 m pour des ouvrages exceptionnels des pieux de 3.00 m de diamtre et fonds 90 m de profondeur ont dj t raliss toutefois ces pieux de grande capacit portante ncessitent linstallation dimposantes machines et un tubage trs coteux quil est parfois difficile voire impossible de rcuprer .
    En principe la mthode dexcavation du sol seffectue par forage do le nom souvent utilis de pieux fors il existe dans cette catgorie de pieux un nombre important de procds diffrents dont quelques-uns sont prsents dans ce qui suit.
    Une mthode trs rpandue consiste descendre par havage un tube mtallique anim de rotations alternes provoques par un dispositif mcanique fix dans la partie suprieure du tube afin de rduire le frottement (fig.19.7). Lexcavation quant elle seffectue gnralement la benne preneuse ou au trpan selon la nature du sol ce procd se prte particulirement bien aux terrains faible cohsion tels que les sols graveleux ou sableux dautres variantes presque semblables consistent descendre le tube par battage ou par vibro-fonage.


    Les pieux couls en place dans un tubage battu constituent une autre mthode qui profite du refoulement du terrain (fig.19.6) a cette fin on enfonce par battage un tuba mtallique provisoirement ferm par un clapet lorsque le niveau dfinitif est atteint on retire progressivement le tube en remplissant au fur et mesure la cavit ainsi cre par du bton ce procd permet galement de raliser un bulbe au niveau infrieur du pieu en rebattant le tube en position ferme lors du btonnage ainsi il est possible daugmenter la capacit portante du pieu il faut encore remarque que ce type de pieux pourrait galement tre class dans la catgorie des pieux couls en place .
    Les pieux prfabriqus sont relativement conomiques et simples mettre en place de plus lors de leur enfoncement ils donnent une indication directe de leur capacit portante.
    Par contre le battage des pieux produit un bruit trs gnant et ce qui est pire encore dimportantes vibrations qui peuvent se propager trs loin dans le sol cest la raison pour laquelle ce procd nest gnralement pas retenu en site urbain de plus lutilisation de pieux battus est viter dans des sols o lon risque de trouver des blocs erratiques car ceux-ci peuvent non seulement dvier ou empcher lenfoncement des pieux mais galement les rompre lors du battage.

    19.3.3 Pieux couls en place

    Les pieux couls en place aussi appels pieux mouls en place sont raliss par le creusement dun trou dans lequel on introduit une cage darmature et que lon remplit ensuite de bton il est gnralement possible dincliner les pieux les diamtres usuels sont compris entre 0.60 et 1.50 m pour des profondeurs allant jusqu 40 m pour des ouvrages exceptionnels des pieux de 3.00 m de diamtre et fonds 90 m de profondeur ont dj t raliss toutefois ces pieux de grande capacit portante ncessitent linstallation dimposantes machines et un tubage trs coteux quil est parfois difficile voire impossible de rcuprer .
    En principe la mthode dexcavation du sol seffectue par forage do le nom souvent utilis de pieux fors il existe dans cette catgorie de pieux un nombre important de procds diffrents dont quelques-uns sont prsents dans ce qui suit.
    Une mthode trs rpandue consiste descendre par havage un tube mtallique anim de rotations alternes provoques par un dispositif mcanique fix dans la partie suprieure du tube afin de rduire le frottement (fig.19.7). Lexcavation quant elle seffectue gnralement la benne preneuse ou au trpan selon la nature du sol ce procd se prte particulirement bien aux terrains faible cohsion tels que les sols graveleux ou sableux dautres variantes presque semblables consistent descendre le tube par battage ou par vibro-fonage.

    .
    .
    .

  4. #4
      is on a distinguished road
    Dec 2008
    143

    19.4 Consolidation du sol

    Plutt que de devoir recourir des pieux il peut tre judicieux dans certains cas damliorer simplement le sol naturel et dasseoir louvrage sur des fondations superficielles parmi les nombreux procds qui existent dans le domaine de la consolidation du sol on retient en particulier :
    Les injections dont le but est consolider ou rendre plus tanche un sol en injectant en profondeur un coulis ( base de ciment ou chimique) par lintermdiaire dun forage.
    La vibro-compaction dont le principe consiste enfoncer un perforateur-vibrateur dans le sol et ajouter des matriaux de meilleure qualit afin de compenser la rduction de volume de terrain (dans des terrains cohrents par exemple on utilise du ballast comme matriaux dapport et on obtient ainsi des pieux ballastes ).
    Le compactage dynamique qui consiste pilonner le sol laide dune grande masse ( son emploi peut tre intressant lorsquil sagit de fonder un ouvrage dans leaux des piles de pont par exemple )
    Le drainage vertical qui sapplique aux terrains argileux saturs dans le but de rduire les tassements de louvrage consiste enfoncer des drains verticaux et appliquer une surcharge la surface du terrain afin dexpulser une partie de leau contenue dans le sol .
    Une autre technique intressante mais de caractre provisoire est celle de la conglation (fig.19.10) cette technique est une variante de la technique de linjection et est utilise dans le cas de sols fins pour le creusement de puits et galeries en particulier elle peut galement tre utilise lors de lapparition du phnomne du renard (perte de portance du sol provoque par des venues deau ce qui donne des terrains mouvants ) trs redout lorsque le fond de fouille se site sous la nappe phratique le principe consiste forer et mettre en place une installation frigorifique dans le terrain puis congeler le sol soit lazote liquide (-196C) soit la saumure (mlange deau et de sel ).



    19.5 Fouilles

    19.5.1 fouilles sans soutnement

    En principe la solution la plus simple pour raliser un terrassement lair libre consiste excaver le terrain en pleine masse et excuter des talus en bord de fouille linclination de ces talus dpond de la nature du terrain et de la profondeur de lexcavation prvue a titre indicatif pour des fouilles infrieures 5 m on peut retenir les valeurs de langle β (form entre la pente du talus et une horizontale ) suivantes :
    β=45 (talus 1:1) pour des terrain qui risquent de sbouler
    β=60 (talus 2:1) pour des terrain meubles mais rsistants
    β=70 (talus 3:1) pour des terrain compacts et rsistants
    Les talus doivent galement tre protger des intempries soit en les recouvrant dune fouille de plastique soit par gunitage (projection dun mortier de ciment ) et de leau de ruissellement en creusant une petite tranche leur sommet .
    Malheureusement ce type de fouille dexcution rapide et conomique nest pas souvent applicable soit par manque de place soit cous de la prsence dune nappe phratique cette dernire difficult peut cependant tre surmonte par un rabattement de la nappe phratique (sect.19.7) en site urbain il faut prvoir un soutnement des fouilles pour ouvrages .

    19.5.2 Fouilles avec soutnement provisoire

    Dans le btiment le soutnement des fouilles remplit souvent une fonction provisoire jusqu lexcution des murs du sous-sol et des dalles ces dernires jouant le rle dtayage ltat dfinitif il est donc prfrable de choisir des mthodes de soutnement aussi simple et conomiques que possible a cet gard on distingue deux systmes principaux :
    Les palplanches
    Les parois berlinoises
    Bien quen principe provisoires ces soutnements peuvent dans certains cas tre utiliss comme lments dfinitifs dun ouvrage et inversement des lments conus pour tre utiliss de faon dfinitive peuvent tre appliqus dans des fouilles provisoires .
    Le soutnement de fouille par des palplanches (fig.19.11) a t largement utilis dans le pass toutefois leur enfoncement quil soit ralis par battage (bruit et vibrations) ou par vibro-fonage (propagation tendue des vibrations) est assez nuisible de nos jours on napplique cette mthode simple et efficace que dans des zones suffisamment loignes des habitations les palplanches sont gnralement composes de profils mtallique en forme de u

    Lgrement vas disposs de faon alterne et que lon assemble afin dobtenir une paroi continue la continuit des lment mtalliques est assure par lembotement de leurs extrmits ralis par des crochets de joints qui assurent ltanchit de la paroi il est galement intressant dutiliser des palplanches en site fluvial lorsquil est ncessaire de raliser des travaux au sec (ralisation de piles de pont par exemple) on cre dans ce cas rideau de palplanches que lon enfonce jusqu la couche de terrain naturellement tanche si cette dernire est trop profonde il est possible de rduire la permabilit du terrain sur une certaine paisseur en ralisant pralablement des injections.


    Dans des terrains prsentant une certaine cohsion et en labsence de venues deau il est possible dutiliser des parois berlinoises (fig19.12). le principe de cette mthode consiste enfoncer pralablement des profils mtalliques (en forme de H ) un niveau infrieur au fond de fouille puis poser des poutres en bois jointives places horizontalement entre ces profils au fur et mesure de lexcavation lorsque la hauteur de la fouille devient importante on met en place progressivement des appuis intermdiaires disposes le long des profils verticaux au moyen de butons (tais) ou de tirants dancrage .

    19.5.3 Fouilles avec soutnement dfinitif

    Les soutnements dfinitifs sont des enceintes rigides qui peuvent tre soit simplement fiches dans le sol soit appuyes par des tais ou des tirants (sect 19.6) en gnral les dalles constituent les appuis dfinitifs des soutnements.
    Il existe diffrents systmes dont certains sont excuts lavance alors que dautres le sont au fur et mesure de lavancement des fouilles ou de travaux :
    La reprise en sous-uvre
    Les parois de pieux jointifs
    Les parois composites
    Les parois moules
    Les parois prfabriques
    La reprise en sous-uvre est trs frquemment utilise elle consiste : elle consiste gnralement reprendre les fondations dun btiment lors de lexcavation dune fouille lexcution est caractrise par un mode davancement par tapes successives dexcavation est de btonnage dlment de paroi rigides lavancement seffectue par des segments rectangulaires dont les dimensions dpendent de la nature du terrain (entre 1 et quelques mtres) .a partir dune certaine hauteur .il faut disposer soit un tayage. Soit des tirants (fig.19 .13) . la squence des travaux dexcavation . de pose de larmature . de mise en place du coffrage et de btonnage ralentit passablement lavancement des travaux et ncessite beaucoup de main-duvre .
    Nanmoins . cette mthode dexcution reste dans certains cas la plus conomique . mme pour des parois libres de toute construction (fig.19.14).



    La possibilit de raliser des parois trs rsistantes par pieux jointifs nest que rarement exploite dans le btiment. Contrairement aux grands ouvrages dart , les charge ny sont en gnral pas suffisamment importantes pour justifier les cots levs , engendrs par laccumulation dun grand nombre de pieux. Une solution consiste carter quelque peu les pieux (fig.19.15) et, si ncessaire , remplir lespace entre les pieux par du bton arm daprs le principe de la reprise en sous-uvre ou par du bton projet (comportement en vote entre les pieux ) il sagit dans ces cas dune paroi dite composite .
    Les pieux et le remplissage peuvent galement tre remplaces par des profils mtalliques (en H) et par des lments de bton pr-fabriqus .
    De nos jours , les parois moules (fig.19.16) sont les soutnements les plus efficaces et les plus utiliss dans la construction douvrages en milieu urbain . lexcution de ces parois seffectue en creusant des tranches par tapes de 5 6 m de largeur laide dune benne preneuse , et en remplissant le trou de bentonite (boue argileuse ) au fur et mesure de lavancement . cette boue permet dviter lboulement du sol . ensuite on descend une cage darmature dans la tranche et on btonne llment de paroi en rcuprant la bentonite ainsi refoule (de densit plus faible que le bton, la boue est rcupre au niveau suprieur de la paroi ) .

    .
    .
    .

+

  1. Ghardaia sous l'eau
    Axe des articles d'architecture et d'urbanisme
    : 1
    : 01-31-2010, 02:13 PM
   Third Palestinian Intifada