Calculs des fondations superficiel.pdf

MINISTERE DE LEQUIPEMENT ET DU LOGEMENT

DOCUMENT TECHNIQUE REGLEMENTAIRE DTR-BC 2.331

REGLES DE CALCUL DES FONDATIONS SUPERFICIELLES

CENTRE DOCUMENTATION - VEILLE RGLEMENTAIRE : DOCUMENTS TECHNIQUES RGLEMENTAIRS

USAGE EXCLUSIF AU CTC CENTRE

REGLES DE CALCUL DES FONDATIONS SUPERFICIELLES

D.T.R B.C 2.331

Prsident d'honneur Mr. Tebbal .F. chef de cabinet au ministre de l'quipement Prsident du groupe Mr. Ameur B. chef de dpartement rglementation technique

et rduction du risque sismique au C.G.S Co-rapporteur Mme Bouchefa O. chef de service rglementation technique au C.G.S

Membres Mrs. Abbas M. Louhab Mme Midjek Mrs. Tiar Harrat D.E Ferkous Mme. Belarbi H. Melle Ait Meziane

ingnieur C.T.C - Centre ingnieur E.C.A ingnieur E.CA ingnieur E.CA ingnieur C.T.H ingnieur C.T.C - Est ingnieur C.G.S ingnieur C.G.S



ARRETE N 308/91 PORTANT APPROBATION DU DOCUMENT TECHNIQUE REGLEMENTAIRE RELATIF

AUX REGLES DE CALCUL DES FONDATIONS SUPERFICIELLES

Le Ministre de I'Equipement et du Logement,

- Vu le dcret prsidentiel n91-199 du 18 Juin 1991 portant nomination des membres du Gouvernement modifi et complt par le dcret prsidentiel n91-244 du 21 Juillet 1991.

Vu le dcret n 90-122 du 30 Avril 1990 fixant les attributions du Ministre de 1'Equipement, Vu le dcret n 85-71 du 13 Avril 1985 portant cration du Centre National de Recherche Applique en Gnie Parasismique (C.G.S.), complt, par le dcret 86-212 du 19 Aot 1986. - Vu le dcret n 86-213 du 19 Aot 1986 portant cration d'une commission technique permanente pour le contrle technique de la construction,

4



ARRETE

Article 1 : Est approuv le document technique rglementaire "DTR-B/C2 331" relatif aux rgles de calcul des fondations su-perficielles annex l'original .du prsent arrt. Article 2 : Les matres d'ouvrage, les matres d'oeuvre, les orga-nismes de ralisation, d'expertise, et de contrle sont tenus de respecter les dispositions du dit document. Article 3 : Les dispositions du document technique rglementaire sont applicables aprs la publication au journal officiel de la Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire du Prsent arrt, pour toutes nouvelles tudes et ralisations.

Toutefois, les tudes en cours, ainsi que les projets-types dj labors, demeurent rgis par les textes antrieurs et ce, titre transitoire, jusqu'au 31 Dcembre 1992.

Article 4 : Des dcisions, instructions et circulaires ministrielles ou des notes techniques d'interprtation manant du Centre National de Recherche Applique en Gnie Parasismique (C.G.S.) complteront, en tant que de besoin, le document technique rglementaire. Article 6 : Le prsent arrt sera publi au journal officiel de la Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire.

Fait Alger, le 17 Octobre 1991

LE MINISTRE DE L'EQUIPEMENT ET DU LOGEMENT

Mustapha HARRATI

5



S O M M A I R E

Chapitre 1

1 . Domaine d'application et objet

Chapitre II

2. Gnralits

2.1. Charge admissible sur le sol de fondations ..................... 11 2.2. Tassements admissibles .................................................. 12 2.3. Charges a prendre en compte .......................................... 12 2.4. Vrifications de la scurit ............................................... 13 2.5. Cas particuliers ................................................................ 13 151 . Fondations sur sols difficiles ......................................... 13 2.52. Fondations a des niveaux diffrents ............................... 14 2.53. Fondations superficielles a proximit d'ouvrages sur pieux ................................................................................................ 14 2.54. Fondations au voisinage de fouille et talus ..................... 14 2.55. Prcautions concernant le gel ........................................ 14 2.6. Joints en fondation .......................................................... 14 2.61. Joint de rupture .............................................................. 14 2.62. Joint de dilatation ........................................................... 15

7



Chapitre iII

Prambule 3. Contraintes admissibles du sol ............................................ 16 3.1. Contrainte admissible dduite de l'exprience .................. 15 3.2. Contrainte admissible dtermine par le calcul ................. 17 3.21. Conditions de dtermination ........................................... 17 3.3. Dtermination de la valeur ultime qu ................................. 18 3.31. Essais de laboratoire ...................................................... 18 3.32. Essais pressiomtriques ................................................. 19 3.33. Essais pntromtriques ................................................ 22 3.331. Pntromtre statique .................................................. 22 3.332. Pntromtre dynamique ............................................. 23 3.333. SPT (standard pntration test) .................................... 24 3.4. Dtermination de la contrainte admissible ......................... 25 3.5. Calcul de semelle de fondations ....................................... 25 3.51. Gnralits ..................................................................... 25 3.52. Armatures ...................................................................... 25 3.53. Mthodes de bielles ........................................................ 25 3.54. Semelles centres sous poteaux .................................... 26 3.541. Contraintes au sol, critres de non poinonnement du sol ................................................................................................ 26 3.6. Calcul de radiers .............................................................. 28 3.61. Gnralits .................................................................. : . 28 3.62. Dimensions .................................................................... 29 3.63. Conditions de calcul .................................................... 30

8



Chapitre IV 4 . Evaluation des tassements

4.1. Evaluation a partir des essais de laboratoire .................. 32 4.2. Evaluation a partir des essais pressiomtriques ............. 34 4.3. Evaluation des tassements a partir des essais pntromtriques (statique, SPT) .......................................... 37 AnnexeI .................................................................................. 38 - Calcul des ouvrages de fondations justifis conformment au BAEL ...................................................................................... 38 Annexe Il ................................................................................ 43 - Mthode des bielles ............................................................. 43

9



Chapitre 1

1 Domaine d'application et objet

Les prsentes rgles de calcul sont applicables aux tudes de fondations superficielles en bton arm, constitues par des semelles isoles, des semelles filantes, et des radiers gnraux qui transmettent les charges une couche de sol rsistante de faible profondeur (D/B 1.5).

10



Chapitre II

2. Gnralits

2.1. Charge admissible sur le sol de fondation 2.11. La charge admissible doit tre la plus faible de celles qui rsultent : a) De la considration des tassements maximaux et des tassements diffrentiels compatibles avec le bon comportement des structures ; b) De la charge de poinonnement du, sol ; 2.12. Si la charge admissible sur le sol n'est pas conditionne par les phnomnes de tassement et ne rsulte que de la considration de la charge de poinonnement, on peut prendre comme valeur de la charge admissible,le quotient de la charge de rupture du sol par le coefficient de scurit. 2.13. La valeur du coefficient de scurit adopte pour le calcul des fondations est dfinie par le matre de l'ouvrage (la valeur minimale recommander est de 3). Commentaire Ces facteurs ne peuvent tre considrs comme indpendants l'un de l'autre ; dans certains cas, la contrainte effective du sol est limite par la considration des tassements aprs construction. Dans d'autres cas, la

11



contrainte est limite par la valeur du rapport charge de rupture du sol la charge de service. 2.2. Tassements admissibles 2.21. Les tassements maximaux et les tassements diffrentiels doivent tre rduits aux valeurs permettant de satisfaire aux conditions suivantes :

a) L'ouvrage ne doit pas subir de dsordres de structure nuisibles ; b) Les tassements ne doivent provoquer aucun dsordre dans les

ouvrages voisins, lis ou non l'ouvrage intress ; c) Ils ne doivent pas perturber le fonctionnement des services

utilisateurs.

Commentaire Les tassements admissibles sont fixs, compte tenu de la structure de l'ouvrage et de la nature du sol tel qu'il a t reconnu., Pour que la construction ne subisse pas de dsordres de structure, il est ncessaire de limiter les tassements diffrentiels. Toutefois, si la construction tasse en s'inclinant lgrement dans son ensemble il peut n'en rsulter aucun dsordre de structure.

2.3. Charges prendre en compte 2.31. Les charges prendre en compte sont les charges maxima-les : verticales, horizontales ou inclines, apportes par la construction telles qu'elles rsultent des prescriptions :

- Des documents particuliers du march Du DTR BC 22 "charges permanentes et charges d'exploitation" Du RPA 88 "rgles parasismiques algriennes" Du RNVA 88 "rgles neige et vent algriennes"

2.32. Toute excentricit de la rsultante des charges appliques sur les fondations doit tre tudie et la pression rsultante ne doit pas dpasser la valeur admissible.

Commentaire

Toute excentricit de la rsultante des charges par rapport au centre de gravit des fondations introduit des contraintes ingales et, par

12



consquent, des tassements ingaux risquant de provoquer un faux aplomb et des dsordres de l'ouvrage.

2.4. Vrification de la scurit Lorsque la valeur de la surcharge due aux effets du vent est

majore et pour les ouvrages situs en zone sismique, la vrification de la scurit se fait conformment aux rglements en vigueur (RNVA, RPA 88) et selon les dispositions de l'article 3.5 du prsent document.

2.5. Cas particuliers 2.51. Fondations sur sols difficiles

Les fondations superficielles sur sols difficiles ncessitent une tude spcifique couvrant la fois les domaines de la conception, du calcul et de l'excution.

Commentaire On rencontre notamment de tels problmes :

- dans k cas de fouilles ralises sur une grande profondeur dont le fond est situ dans une couche argileuse ; - dans k cas de fondations reposant sur un sol gonflant dont les variations dimensionnelles sont fortement conditionnes par sa teneur en eau, etc.

2.52. Fondations des niveaux diffrents Dans les zones de faible sismicit et pour des constructions de faible

importance (maisons individuelles). lorsque le sol d'assise ne peut donner lieu un glissement d'ensemble, les niveaux des fondations successives doivent tre tels qu'une pente maximale de 3 de base pour 2 de hauteur relie les artes des semelles les plus voisines.

13



Si cette condition ne peut tre satisfaite, des dispositions spciales doivent tre prises pour viter le desserrage des terrains suprieurs, pour quilibrer les pousses et pour assurer l'vacuation des eaux.

2.53. Fondations superficielles proximit d'ouvrages sur pieux

Les fondations superficielles ne doivent exercer aucune action dangereuse sur les pieux voisins. 2.54. Fondations au voisinage de fouilles et talus

Si, dans le voisinage de l'ouvrage, existent des fouilles ou des dpressions plus profondes que le niveau de fondations, il convient de vrifier que les charges et pousses apportes par les fondations peuvent tre supportes par leur terrain d'assise aussi bien en phase provisoire qu'en phase dfinitive. Au besoin , des dispositions spcifiques doivent tre prises cet effet.

2.55. Prcautions concernant le gel Le niveau de fondation doit tre descendu une profondeur

suffisante pour mettre le sol d'assise l'abri des consquences du gel, sauf dispositions spciales prises cet effet.

Commentaire Cette profondeur est fonction de la nature du sol et du climat. Mme si le sol ne gle pas profondment, la teneur en eau du sol sous-jacent peut tre modifie fortement par le gel. La portance de sol s'amliorant en gnral avec la profondeur, il est indiqu de descendre au moins 0,50 m en pays tempr, et d'aller parfois au-del de 1 m en montagne, compte tenu de l'altitude et de la nature du sol.

2.6. Joints en fondation

2.61. Joint de rupture

Un joint de rupture doit tre mnag entre deux lments d'ouvrages voisins dans les cas suivants :

- Diffrences importantes de charge et de tassement. - Changement brusque de compressibilit du sol de fondation.

14



- Diffrence de comportement dynamique des lments de superstructure.

2.62. Joint de dilatation Pour un mme systme de fondation les joints de dilatation normalement

prvus sont arrts au-dessus des semelles de fondation.

Joint de dilatation

Mur ou poteau

Semelle commune

15



Chapitre III 3. Prambule

Les mthodes de calcul proposes dans le chapitre suivant sont bases sur les rsultats des essais de laboratoire et des essais en place. Ces mthodes ne sont pas exclusives, toute autre mthode conue sur une base scientifique peut tre adopte condition que les rsultats soient comparables ceux donns par les mthodes du prsent document.

3. Contraintes admissibles du sol La dtermination de la contrainte admissible peut soit tre dduite

de l'exprience, soit tre dtermine par le calcul partir des rsultats d'essais de sol.

3.1. Contrainte admissible dduite de l'exprience Dans certains cas, les contraintes limites du sol, sous fondations

superficielles, peuvent tre fixes l'avance au vu des sols rencontrs, des ralisations existantes, etc.

Commentaire A titre indicatif, le tableau ci-aprs donne l'ordre de grandeur des contraintes admissibles qa en fonction de la nature du sol, en l'absence de tout problme particulier.

16



Nature du sol q (bars)

Roches peu fissures saines non dsagrges et de stratification favorable

5 30

Terrains non cohrents bonne compacit 2,5 5 Terrains non cohrents a compacit moyenne 0,5 2,5 Argiles 0,2 2

Si le sol est dj connu, sa nature bien dfinie, l'homognit des couches bien assure sous l'emprise des ouvrages, il est vident que, compte tenu des prescriptions indiques aux articles 2.11 et 2.3 ci-dessus, la contrainte du sol peut tre fixe l'avance.

Les valeurs cites au prsent article ne peuvent tre adoptes que si l'on est sr de la prennit des qualits prsentes par le sol, au moment de la fixation de la contrainte admissible, tant en ce qui concerne les sables que les argiles (desserrage latral, inondations, rosions, gonflements, etc.).

3.2. Contrainte admissible dtermine par le calcul

3.21. Conditions de dtermination

- Les contraintes admissibles sont tablies partir des caractristiques gotechniques du sol, connues la suite d'essais. En particulier, les conditions de tassements admissibles doivent tre tudies en fonction de la nature de l'ouvrage fonder.

- Dans le cas de l'existence de couches sous-jacentes plus com-pressibles que la couche choisie pour appui des fondations, il y a lieu de s'assurer de l'homognit et de l'paisseur de la couche porteuse, afin que les tassements diffrentiels des points d'appuis restent acceptables.

Commentaire Pour tudier la portance de la couche plus compressible, on peut calculer les pressions rgnant au niveau suprieur de cette couche par les mthodes utilises pour le calcul des tassements et relatives la distribution des contraintes dans k sol en fonction de la profondeur.

17



Il est essentiel que les proprits reconnues ne soient pas altres par des circulations d'eau intermittentes ou par les variations de niveau de la nappe phratique ; les tudes de reconnaissance doivent tenir compte de ces ventualits. 3.3. Dtermination de la valeur ultime qu

La valeur ultime qu peut tre calcule partir des rsultats d'essais gotechniques du sol de fondation. 3.31. Essais de laboratoire

En gnral les essais de laboratoire conduisent la dtermination des 3 paramtres suivants :

C = cohsion o = angle de frottement interne y= Poids volumique

Les valeurs prendre en compte pour et C sont : pour l'quilibre court terme Cu et u pour l'quilibre long terme C' et '

Pour une semelle soumise une charge verticale centre de largeur B, de longueur L et d'encastrement D, on a :

Qu = Sc C Nc+ S y y B N y + Sg y D Nq

Coefficient de forme :

Sc = 1 + 0,2 B L

Sy=.1-0,2 B L

Sq = 1

Nc Ny et Nq sont des paramtres sans dimension dpendant de . Ils sont donns par le tableau suivant :

18



E Ne NY Nq

0 5,14 0,00 1,00 5 6,50 0,10 1,60

10 8,40 0,50 2,50 15 11,00 1,40 4,00 20 14,80 3,50 6,40 25 20,70 8,10 10,70 30 30,00 18,10 18,40 35 46,00 41,10 33,30 40 75,30 100.00 64,20 45 134,00 254,00 135,00

Dans le cas d'une charge incline de l'angle 8 sur la verticale les 3 termes de la formule prcdente sont chacun affects d'un coefficient minorateur, savoir :

ic = iq = (1 - 2 )

iy = ( 1 - )

Dans le cas de charges d'excentricit e, la largeur prendre en compte au lieu de B est :

B = B 2e

Commentaire Dans le cas d'une charge incline d'un angle S et d'excentricit e la valeur de la charge ultime *devient :

Qu = ic (Sc C Nc) + iy(1/2 Sy yB'N) + iq (Sq y D Nq) 3.32. Essais prssiomtriques

Les essais pressiomtriques permettent de dterminer diffrents niveaux les 2 paramtres suivants :

19



Pl = pression limite Em = module pressiomtrique

On calcule ensuite, pour chaque niveau, la pression limite nette correspondante :

P1 = Pl P0

o P0 est la contrainte totale horizontale dans le sol au niveau concern et au moment o l'on fait l'essai.

Pour une semelle sous charge verticale centre de largeur B, de longueur L et d'encastrement D, on a

qu =kp Pl*e + yD

Avec :

Y Poids volumique du sol, djaug partiellement le cas chant; Pl*e est la pression limite nette quivalente calcule comme la valeur moyenne des

pressions limites nettes existant sur une profondeur gale 1,5 B situe sous la semelle. Les pressions limites nettes tant toutefois plafonnes 1,5 fois leur valeur minimale sur la profondeur envisage.

Kp est le facteur de portance qui dpend des dimensions de la fondation, de son encastrement relatif et de la nature du sol. Il est donn par l'abaque suivant :

20



Dans le cas d'une charge incline d'un angle sur la verticale. la valeur de "kpPl*e" est affecte d'un coefficient minorateur i qui tient compte de l'inclinaison, de la nature du sol et de l'encastrement relatif. Ce coefficient minorateur est donn par l'abaque suivant :

Dans le cas de charges d'excentricit e, la largeur prendre en compte au lieu de B est :

B'=B-2e

21



3.33. Essais pntromtriques

3331. Pntromtre statique L'essai au pntromtre statique permet de donner un profil continu de

pntration donnant la rsistance de pointe qc en fonction de la profondeur.

Pour une semelle soumise une charge verticale centre, de largeur B, de longueur L et d'encastrement D, la contrainte ultime qu est obtenue par la formule :

q u = K c g c e i + y D i : coefficient minorateur tenant compte de l'inclinaison ; Y : Poids volumique du sol, djaug partiellement le cas chant. q c e : rsistance de pointe quivalente calcule comme la valeur moyenne des rsistances de pointes nettes sur une profondeur gale 1,5 B situe sous la semelle.

Les rsistances des pointes nettes sont dduites des rsistances de pointes mesures en crtant les valeurs suprieures 1,3 fois la moyenne calcule sur 1,5 B des rsistances de pointe mesures.

Le cas de profils de pntration qui fait apparatre dans la zone, d'action ds fondations de l'ouvrage des valeurs de qc < 0,5 MPa doit faire l'objet d'une tude complmentaire avant de choisir le type de fondation et la contrainte qu.

22



kc : facteur de portance qui dpend des dimensions de la fondation, de son encastrement relatif et de la nature du sol. il est donn par l'abaque suivant :

Dans le cas de charges inclines et excentres, on effectue la rectification comme dj indiqu l'article 3.32 "Essais prssiomtriques" prcdent. 3.332. Pntromtre dynamique

L'essai au pntromtre dynamique permet d'obtenir un profil de pntration donnant la rsistance dynamique qd en fonction de la profondeur.

Pour une semelle soumise une charge verticale centre de largeur B, de longueur L et d'encastrement D, la contrainte ultime q u est obtenue par :

qu= q d 5 a 7

Commentaire

L'utilisation de cet essai est fortement dconseille dans le cas des sols fins, limon saturs sous nappe.

Dans les autres cas, la formule ci-dessus doit tre utilise avec prudence pour une estimation de la contrainte ultime au stade de l'avant-projet.

23



3.333. SPT (Standard Pntration Test) L'utilisation du SPT doit tre rserve aux sols pulvrulents. Cet essai

permet de donner un profil du nombre de coups N pour enfoncer un carottier standard en fonction de la profondeur.

La valeur de N mesure sur site doit tre corrige pour tenir compte de l'effet du poids des terres au dessus du point de mesure ( v ) au moyen de l'abaque suivant.

S : tassement admissible en millimtre B : largeur de la fondation en mtre D : profondeur d'ancrage en mtre

24



3.4. Dtermination de la contrainte admissible La contrainte admissible est dduite de la contrainte ultime par la formule

suivante :

Q a = y D + q u - y D ; F 3.0 F

3.5. Calcul de semelle de fondations

3.51, Gnralits Les dimensions sont dtermines en fonction des conditions ci-aprs :

- Limitation des contraintes du sol et des tassements diffrentiels sous la semelle.

- Non poinonnement - Transmission correcte des efforts par bielles obliques de compression du

bton. - Bon enrobage des armatures.

3.52. Armatures - Les calculs doivent tre conduits suivant des mthodes scientifiques

appuyes sur des donnes exprimentales.

- les armatures doivent tre prvues pour quilibrer les efforts dans les sections les plus sollicites et sous l'action des charges les plus dfavorables.

- La hauteur des semelles tant dtermine, dans chaque cas particulier conformment aux articles correspondant aux types de semelles tudies, la mthode des bielles est applicable la dtermination des armatures.

3.53. Mthode des bielles La justification de la mthode de calcul, dite "de bielles", pour les semelles

en bton arm, est fournie par la littrature technique ; elle n'a pas tre dcrite dans le prsent document ; il n'en est donn que les modalits d'application. Cette mthode, qui rsulte d'expriences nombreuses, a l'avantage de la simplicit ; pour les cas courants.

25



3.54. Semelles centres sous poteaux Soumises simultanment un effort normal et un moment de

flexion (poteaux flchis et encastrs sur la semelle).

3.541. Contraintes au sol, critres de non poinonnement du sol Si l'on admet la rpartition linaire des pressions sous semelle, le

diagramme des contraintes affecte la forme d'un trapze ou d'un triangle, aucune traction du sol n'tant admise. le diagramme doit satisfaire aux conditions suivantes :

a) Rpartition trapzodale des contraintes : la contrainte au quart de la largeur de la semelle ne doit pas dpasser la valeur de la contrainte admissible qa c'est--dire que l'on a :

qa 3 1+ 2 (fig. a) 4

Commentaire

Les contraintes 1, 2 seront formules comme suit :

1= Q (1 + 6e / B) 2 = Q (1 6e / B)

BL BL

b) Rpartition triangulaire des contraintes : celle-ci est considre comme le cas limite du prcdent, la contrainte minimale 2 tant gale zro, la contrainte 1maximale est alors gale : 1,33 qa

Toutefois, dans le cas d'un effort normal relativement faible vis--vis du moment de la flexion, c'est--dire pour une excentricit suprieure B/6, le diagramme triangulaire est encore admissible si la valeur de la contrainte la pointe du triangle reste limite 1,33 qa (fig. b)

Figure a Figure b

26



Cette condition est remplie si la charge verticale Q satisfait la relation ci-aprs

Q qa (B -- 2 e) L 3.5411. Cas de la surface sous semelle entirement soumise des contraintes de compression.

Commentaire

Le diagramme des contraintes du sol sous semelle affecte la forme d'un trapze.

- Lorsque la diffrence entre la contrainte maximale et la contrainte minimale est infrieurs la moiti de la contrainte moyenne, on peut encore employer la mthode des bielles, mais en prenant en compte, non plus la charge verticale Q agissant rellement sur le poteau, mais une charge fictive Q' obtenue en multipliant la surface totale de la semelle par la contrainte p telle que : P = 3 1+ 2 4

1 tant la contrainte maximale du sol, 2 tant la contrainte minimale du sol (fig. c).

Figure C

- Lorsque la diffrence entre la contrainte maximale et la contrainte minimale dpasse la moiti de la valeur de la contrainte moyenne, les armatures de la semelle doivent tre dtermines en fonction des moments flchissant auxquels sont soumises les diffrentes sections.

27



3.5412. Cas de la surface sous semelle partiellement soumise des contraintes de compression.

Commentaire

Le diagramme des contraintes du sol sous la semelle affecte la forme d'un triangle (fig. d).

Figure- d

- On doit commencer par calculer les contraintes du bton et de l'acier dans la section d'encastrement du poteau sur la semelle soumise la flexion compose. On obtient ainsi les forces lastiques s'exerant dans cette section ce qui permet de connatre, en une section verticale quelconque de la semelle, extrieure ou intrieure au poteau, la valeur du moment de flexion quilibrer.

- Il faut s'assurer que, dans la zone c -- d (fi g. d), les efforts d'extension, s'il en existe, sont convenablement repris par des armatures suprieures disposes suivant le glacis des semelles.

3.6. Calcul de radiers

3.61. Gnralits Lorsque le sol de fondation ne peut supporter les contraintes leves

rsultant de fondations sur semelles isoles et qu'il n'est pas envisag de se fonder sur une couche profonde plus rsistante, il est possible de raliser une fondation par radier ajour ou plein, le radier plein, sous immeubles comportant des sous-sols, prsente l'avantage de bnficier d'une charge admissible qui augmente avec la profondeur ; la surcharge sur le sol tant gale la diffrence entre le poids de l'ouvrage et le poids des terres existant initialement l'emplacement

28



des sous-sols, on peut, de ce fait, rduire considrablement les tassements par un choix judicieux du niveau d'assise du radier.

- La construction ne doit pas tre soumise des surcharges prsentant d'importantes dissymtries pouvant provoquer des tassements diffrentiels trop levs entre les diffrentes zones du radier.

Commentaire

Les btiments usage d'habitation, de bureaux, les btiments hospitaliers et certains btiments d'industries lgres rpondent, en gnral, cette condition ainsi que, dans une certaine mesure, les btiments scolaires.

Les magasins de stockage, les silos, les btiments d'industrie lourde ou comportant des ponts roulants de grande puissance les btiments comportant des machines vibrantes et trpidantes, posent des problmes spciaux.

Si des charges dissymtriques et rapidement variables sollicitent l'ou-vrage, la fondation par radier ne doit tre adopte qu'aprs tude particulire de l'ensemble terrain- difice quant aux comportements dans le temps, compte tenu des conditions d'exploitation.

Si la construction est de grande surface, il est ncessaire de procder une tude particulire des tassements en diffrents points.

3.6.2. Dimensions

- Le centre de gravit de l'aire du radier doit, dans toute la mesure du possible, concider avec le point de passage de la rsultante des charges.

- Dans l'hypothse o les tassements diffrentiels ne sont pas craindre, les poutres du radier peuvent tre dimensionnes suivant les mmes conditions de flexibilit que celles prvues pour les planchers. Un tel radier peut tre considr comme une fondation souple.

- Si les tassements diffrentiels sont importants et si la structure risque de subir des dformations prjudiciables sa bonne tenue, les poutres devront tre dimensionnes de telle sorte que la rigidit des fondations s'oppose aux grandes dformations.

29



Commentaire

Il faut viter les btiments de trop grande longueur sur un mme radier. Plus un btiment est court, plus il est rigide.

3.63. Conditions de calcul - En gnral les calculs sont conduits dans l'hypothse de surcharge

applique simultanment sur tous les lments. Il est cependant ncessaire de s'assurer que, dans certains cas de

surcharge partielle, les contraintes des matriaux ne dpassent pas les valeurs maximales admissibles, fixes par les 'rglements en vigueur, notamment dans les zones de liaison entre parties charges et parties non charges.

3.6.31. Le radier peut tre gnralement calcul comme plancher dont les points d'appui sont constitus par les murs et les piliers de l'ossature, et soumis une charge rpartie, dirige de bas en haut, et gale la raction du terrain diminue du poids propre du radier.

Commentaire

Il s'agit d'un calcul simplifi acceptable pour les radiers supportant des charges rgulirement disposes et peu diffrentes entre elles. Il est toujours possible de justifier l'quilibre du radier par des rpartitions de ractions variables k long des lments de la poutraison du radier.

- En raison de l'hypothse de calcul ci-dessus, on doit toujours s'assurer que les ractions obtenues pour les diffrents points d'appui sont compatibles avec les charges qu'ils supportent.

3.632. Dans le cas de radier caissonns, c'est--dire avec dalles infrieures, nervures et dalles suprieures, le calcul peut tre conduit avec une diminution supplmentaire des charges permanentes ventuelles remplissant les alvoles entre les nervures du radier.

3.633. Si la rsultante des charges verticales ne concide pas sensiblement avec le centre de gravit de l'aire du radier et si le radier est considr comme rigide, les ractions du sol ne sont pas uniformment

30



rparties ; les lments du radier doivent alors tre calculs en consquence.

3.634. Si le radier est soumis une sous-pression hydrostatique, le calcul doit en tenir compte. Il y a lieu de vrifier qu'en aucun cas et aucune poque, la sous-pression ne puisse dpasser le poids de l'ouvrage.

- Si la vrification ci-dessus rvle des insuffisances de poids des lments considrs comme appuis, il doit tre prvu des dispositifs reportant les ractions sur des parties voisines suffisamment lestes.

- Si le poids total de l'ouvrage est insuffisant vis--vis de la sous-pression hydrostatique, un lestage gnral ou un ancrage dans le sol rsistant doit tre prvu.

Commentaire Un radier tant considr comme rigide, soit par sa raideur propre, soit par

celle de la structure, on peut admettre que la rpartition des ractions est plane,

- Si la sous-pression ne peut tre quilibre par l'un des dispositifs ci-dessus, l'eau doit pouvoir pntrer librement au-dessus du radier, pour viter la dislocation ou le soulvement d'ensemble. -- Le cas chant, un systme mcanique doit assurer la mise en eau rapide vitant le dsquilibre d aux diffrences de niveaux extrieur et intrieur.

31



Chapitre IV

4. Evaluation des tassements

Les sollicitations a considres sont celles dues aux charges permanentes et aux charges d'exploitation.

Les prsentes rgles concernent l'valuation du tassement d'une fondation superficielle.

4,1. Evaluation partir des essais de laboratoire Le tassement final d'une fondation est la somme de deux termes :

Si : tassement immdiat Sc : tassement de consolidation

Le terme Si peut tre nglig en gnral, sauf dans les ouvrages particuliers dans lesquels la charge d exploitation mise en place dans un dlai trs court est forte vis--vis des charges permanentes. Des essais de laboratoire (oedomtres) donnent, pour chaque couche de sol situe sous la fondation, les paramtres suivants :

eo : indice des vides initial Cc : indice de compression

'p : pression de pr consolidation Cs : indice de gonflement

32



Le sol sous la fondation est dcompos en tranches d'paisseur Hi au plus gale B/2.

On calcul la contrainte verticale 'zi apporte par la fondation en son axe a mi paisseur de la tranche laquelle on ajoute l'action du poids des terres 'oi situes au-dessus, ventuellement dgauges, soit zi la contrainte rsultante : ' zi = oi + zi

Le tassement de la tranche considre a pour valeur : i = Hi ( ei ) 1 + eoi Avec : ei = eli + e2i ei : la diminution d'indice des vides due zi -- Cas de l'argile normalement consolide ' oi = 'pi ei = 0 et ezi = Cc log ' zi ' oi

33



Cas de l'argile surconsolide oi < pi zi < pi

eli = Cs log zi e t e 2 i = o oi

zi > 'pi eli = Cs log zi e2 i= Cs log zi oi pi

Le tassement total Sc a pour valeur la somme arithmtique des tassements de toutes les couches.

Sc = Si

4.2. Evaluation partir des essais prssiomtriques :

Le tassement final d'une fondation est la somme de deux termes : Sc : tassement dit de consolidation

Sd : tassement dit dviatorique S = Sc + Sd avec : Sc = ( D) c B 9Em Sd = 2 ( D) Bo ( d B ) 9Em Bo ou :

n i=l

34



Bo = 0,6m. : composante normale de la contrainte du sol sous la fondation. Em : module pressiomtrique du sol. : coefficient rhologique dpendant de la nature du sol et donn dans les tableaux ci-dessous :

35



Tourbe Argile Limon Sable Sable et gravier

Type E/pi E/pi E/pi , E/pi

Surconsolide trs serr - > 16 1 > 14 2/3 > 12 1/2 > 10 1/3

Normalement consolide 1 9-16 2/3 8-14 1/2 7-12 1/3 6-10 1/4 Normalement serr

Surconsolid - 7-9 1/2 5-8 1/2 5-7 1/3 - altr remani ou lche

Dans le cas d'un sol htrogne, on dcoupe le sol en couches successives d'paisseur B/2 et numrotes de 1 16.

La valeur de Em utilise pour le calcul de Sc est celle du module pressiomtrique de la premire couche, Em = El.

La valeur de Em utilise pour le calcul de Sd est donne par la formule ci-aprs

36



4.3. Evaluation des tassements partir des essais pntromtriques (statiques, SPT)

Les mthodes pntromtriques ne permettent pas en gnral une

mesure directe des paramtres de compressibilit du sol. Il est nanmoins possible d'estimer, l'aide de corrlations bases sur

l'exprience, et procder ainsi, une premire estimation des tassements. Cependant, dans le cas ou les tassements sont importants. compte tenue de la nature de l'ouvrage, il est alors recommand de complter ces rsultats par des essais de l'oedomtre et du pressiomtre.

37



Annexe I

1. Calcul des ouvrages de fondation

justifis conformment au B AEL

1.1 Raction du sol

La raction du sol sous une structure, au moins dfinie dans ses grandes lignes, peut tre le plus souvent caractrise par une valeur ultime qu. Conunentaire

Cette valeur tient alors implicitement compte des dimensions prvisibles des semelles de leurs implantations respectives, de l'ventuelle alternance compression - dcompression du sol et de l'inclinaison prvisible de la rsultante des charges appliques. Dans certains cas particuliers, il convient de dfinir pour chaque situation la valeur ultime qu.

La contrainte q est la plus petite des 2 valeurs qu/2 et de celle qui dispense de tenir compte des tassements diffrentiels dans la structure (cf. article 1.35). Commentaire

Il est possible de prendre une contrainte de calcul plus grande que

38



celle dfinie ci-dessus, sans excder qu/2, mais il faut alors tenir compte des tassements diffrentiels prvisibles associs.

Le rapport de sol a pour objet notamment de prciser la valeur de la contrainte de calcul q.

La contrainte de calcul utilise pour les vrifications aux ELU (tats Limites Ultimes) ne doit pas tre confondue avec la contrainte admissible dfinie prcdemment. Cette contrainte admissible est plus faible que la contrainte de calcul.

Les dispositions constructives permettent habituellement de limiter les consquences des tassements totaux entre la structure et son environnement. 1.2. Actions et sollicitations

Les actions et sollicitations des ouvrages de fondation sont values en fonction des rgles de bton arm en vigueur.

Lorsque les ouvrages de fondation sont surmonts par des structures en charpente bois ou mtal, la combinaison des sollicitations doit tre faite conformment aux rgles de calcul relatives ce type de matriau.

1.3 Justifications des ouvrages de fondations Les ouvrages de fondation doivent tre justifis conformment aux

rgles de bton arm en vigueur sous les diffrents tats suivants : - tat-limite ultime de rsistance. - tat-limite ultime de stabilit de forme; - tat-limite d'quilibre statique (stabilit d'ensemble) - tat-limite de service vis--vis de la durabilit; - tat-limite de service vis--vis des dformations.

1.31. Etat-limite ultime de rsistance

Les sollicitations s'expriment par la rsultante gnrale des forces prise au niveau du plan de contact avec le sol et on en dduit p; la valeur reprsentative de la composante normale des contraintes associes.

On considre une raction du sol centre sur la rsultante gnrale des forces et respectant une variation linaire des contraintes avec p comme valeur normale reprsentative.

39



La justification de l'tat-limite ultime de rsistance vis--vis du sol satisfaite vis--vis du sol par l'ingalit suivante :

P q

La justification des dimensions de la fondation et de ses armatures vis--vis des rgles de bton arm relve de la mthode des bielles dans son domaine d'application ou plus gnralement de toute mthode de la rsistance des matriaux dans la mesure o la forme des pices le permet (mthode des moments ou mthode de la poutre). Dans ce dernier cas, les rgles de bton arm en vigueur s'appliquant intgralement.

1.32, Etat-limite ultime de stabilit de forme Lorsque la structure qui surmonte les fondations a t justifie par

l'tat-limite ultime de stabilit de forme ou l'tat de flexion compose avec moment complmentaire, les sollicitations prendre en compte dans la justification de l'tat-limite ultime de rsistance de la fondation doivent tenir compte des excentricits additionnelles provenant des effets de second ordre.

1.33. Etat-limite d'quilibre statique il n'y a pas de justification spciale d'tat-limite d'quilibre statique,

sauf en ce qui concerne les deux points suivants :

40



- condition de non glissement de la fondation sur le sol Il faut s'assurer que l'inclinaison de la rsultante par rapport la normale

au plan de contact de la fondation avec le sol reste dans le cne de glissement de demi angle au sommet tel que tg = 0,5 ;

Commentaire

L'angle d'ouverture du cne de glissement est lui-mme limit par l'angle de frottement interne du sol, dans le cas de sol non cohrent (voir chap.3).

- condition de stabilit d'ensemble dans le cas de dnivellation ou de pente importante, prenant en compte la structure et le terrain avoisinant.

Par exemple, mthode du cercle de glissement.

1.34. Etat-limite de service vis--vis de la durabilit A dfaut de justification plus prcise sous les combinaisons d'actions

de service, dans le cas o la fissuration de la fondation est considre comme prjudiciable ou trs prjudiciable, la se :fion d'armatures obtenue l'tat-limite ultime de rsistance doit tre majore respectivement de 10 % ou de 50 %.

Commentaire

Pour la dfinition des tats prjudiciable et trs prjudiciable, se reporter aux rgles de bton arm BAEL.

1.35. Etat-limite de service vis--vis des dformations

Il n'y a pas justifier de l'tat-limite de service vis--vis des dformations, sauf dans les cas suivants

- le premier cas concerne les structures hyperstatiques calcules en prenant en compte des hypothses quant au dplacement ou la rotation des fondations. Il y a lieu de vrifier que les dplacements ou rotation des fondations qui dcoulent des sollicitations ainsi calcules restent compatibles avec les hypothses de dpart;

-le deuxime cas concerne les fondations et structures lorsque les tassements diffrentiels sont prendre en compte ;

41



Commentaire Pour les ouvrages en bton, au cas o les tassements diffrentiels

calculs excdent 1/56Y). - le troisime cas sur prescription des DPM*. * DPM = Documents particuliers du march.

42



Annexe II

III - Mthode des bielles

Gnralit :

La "mthode des bielles" d'usage courant depuis de nombreuses annes permet de calculer la plupart des semelles de fondations sur sol (ou sur pieux) rencontres dans les structures des btiments.

Elle consiste supposer que les charges appliques aux semelles par les points d'appui (murs ou poteaux) sont transmises au sol (ou aux pieux) par les bielles obliques ; l'obliquit de ces bielles dtermine la base des semelles des efforts de traction qui doivent tre quilibrs par des armatures. Un ensemble de deux bielles symtriques fonctionne comme les deux arbaltriers d'une ferme charge au sommet, les armatures infrieures constituant le tirant qui quilibre la pousse de la ferme.

En toute rigueur, la mthode des bielles s'applique essentiellement aux semelles centres assurant sur le sol une pression suppose uniforme (ou sur les pieux des charges gales). Sa validit a t tablie dans ces cas par de nombreux essais systmatiques. Toutefois, il parat possible d'extrapoler son application d'autres cas, dans les limites prcises ci-aprs.

43



Application de la mthode des bielles au calcul des semelles sur le sol

On distingue expressment dans ce qui suit que les ractions du sol sont normales la surface d'appui de la semelle. En ralit, il s'exerce des forces de frottement qui, en certains cas, peuvent avoir une influence favorable et permettre ainsi de rduire la section des armatures infrieures dfinies ci-aprs, mais il importe de ne tenir compte de ces effets que dans le cas d'un banc rocheux sain et franc.

Semelles continues sous murs transmettant une charge uniformment centre

La coupe transversale de telles semelles est conforme au croquis ci-dessous qui dfinit les notations.

Soit pu la valeur de la charge de calcul par unit de longueur (

l'tat-limite ultime).

L'application de la mthode des bielles implique des condition :

do d 2 do 2

ou: a' - a d a' a 4

La condition d > do /2 permet de considrer que, dans le cas gnral des semelles sur sol, il n'est pas ncessaire de procder des vrifications concernant l'effort tranchant et la contrainte de compres-

44



sion des bielles ; il n'y a pas lieu, en particulier, de prvoir des triers ou des barres releves.

L'aire de la section par unit de longueur de la semelle des armatures infrieures disposes transversalement son plan moyen a pour valeur :

A = Pu do 1 = Pu a - a 1 4d fe/ys 8d fe/ys

Sauf justifications, toutes les barres s'tendent sur la totalit de la dimension a' de la semelle et sont termines par des crochets normaux ou d'autres ancrages par courbure quivalent ; l'paisseur de la semelle aux extrmits est au moins gale 6 a + 6 cm, o tant le diamtre des armatures en cm.

Dans le cas de semelles sur sol correspondant des contraintes de calcul du sol leves, on doit justifier le comportement de la semelle au poinonnement.

Semelles a base carre sous poteaux de section carre Il n'est trait que du cas o la charge est centre et la pression sur le

sol suppose uniforme. Les dispositions sont conformes celles reprsentes sur la figure ci-

dessus qui dfinit les notations.

45



Les armatures de la semelle sont constitues par un quadrillage de barres orthogonales en deux lits superposs, de mme section dans chaque sens et disposes espacement constant.

Si d est la hauteur utile moyenne des deux lits d'armatures. Pu la charge de calcul ( l'tat-limite ultime) transmises par le point

d'appui la semelle, l'application de la mthode des bielles implique les conditions

do d 2 d o 2

ou:

(a' - a) d (a' - a) 4

La section commune A des barres de chacun des deux lits est donne

par la formule :

A = Pu (a' - a) x 1 8d fe/ys

Sauf justifications, ces barres s'tendent dans chaque sens sur toute la dimension de la semelle et sont termines par des crochets normaux ou par des ancrages courbes quivalents.

Dans le cas de semelles sur sol correspondant des contraintes de calcul d sol levs, on doit justifier le comportement de la semelle au poinonnement.

Semelles a base rectangulaire sous poteaux de section rectangulaire Il n'est trait que du cas o la charge est centre et la pression sur le

sol suppose uniforme. En toute rigueur, la mthode des bielles ne s'applique que si la

pression sur le sol peut tre considre comme uniforme et si la section de base du poteau et celle de la semelle sont homothtiques.

Cette dernire condition n'est pas toujours ralise et l'on rencontre souvent en pratique des semelles dont les dbords dans les deux sens sont du mme ordre.

46



L'exprience a cependant lgitim l'extrapolation de la mthode des bielles de tels cas.

47



Titres dj parus DOCUMENTS TECHNIQUES REGLEMENTAIRES

Rgles Parasismiques Algriennes - R.P.A 88 (1989) Charges permanentes et charges d'exploitation (1989) Principes gnraux pour vrifier la scurit des ouvrages (1989). Rgles d'excution des travaux de construction des ouvrages en bton arm (1991). Rgles d'excution des travaux de terrassement pour le btiment (1991). Rgles d'excution des travaux de fondations superficielles (1991). Rgles d'excution des travaux de construction des parois et murs en bton banch (1991). Rgles de conception et de calcul des parois et murs en bton banch (1991). Rgles de calcul des fondations superficielles (1992).

D.T.R. - B.C 2.48

D.T.R. - B.C 2.2

D.T.R. - B.C 2.1

D.T.R - B.E. 2.1

D.T.R - B.E. 1.2

D.T.R - B.E 1.31

D.T.R - B.E 2.2

D.T.R - B.C. 2.42

D.T.R - B.C. 233.1



Autres publications Contrle de qualit des ouvrages de Gnie Civil* (1989).

Calcul pratique des structures mtalliques *.

Ala sismique et microzonage cas de l'Algrie (1991).

Evaluation et vulnrabilit du risque sismique, en Algrie (1991).

Recommandations techniques pour la rparation et le renfoncement des ouvrages (1992).

paratre D.T.R B.C 231 Dnomination provisoires des sols et des roches. D.T.R B.C 232 Mthodes de sondages et d'essais de sols. D.T.R B.E 1.31 Travaux de fondations profondes. D.T.R B.C 2.33.2 Mthodes de calcul des fondations profondes. D.T.R B.E 1.1 Travaux de sondages et d'essais de sol.

Catalogue des mthodes de rparation et de renforcement.

