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STI2D Descente de charges et fondations
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DESCENTE DE CHARGES ET FONDATIONS
Sommaire
I - Définition et rôle des fondations
1 - Définition
2 - Rôle des fondations
II - Principe de fonctionnement d'une fondation
1 - Action d'une fondation sur le sol
III - Vérification des fondations superficielles
1 - Objectifs de la vérification
1-a Stabilité externe d’une fondation superficielle : résistance du sol d’assise
1-b Stabilité interne d’une fondation superficielle : résistance propre d’une fondation
2 - Effort apporté par l’ouvrage sur le sol Nu
3 - Contrainte de calcul q
4 - Vérification de la stabilité externe : résistance du sol
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I - Définition et rôle des fondations.
Un ouvrage, quel qu'il soit, prend appui sur un sol d'assise.
1 - Définition.
On désigne par « fondations » les éléments qui jouent le rôle d'interface entre la
structure porteuse de l'ouvrage et le sol.
2 - Rôle des fondations.
Les fondations d'un ouvrage sont les
éléments de la structure assurant la
transmission des charges de cette
structure sur le sol:
- charges permanentes,
- charges d'exploitation,
- charges climatiques;
Le sol agit également sur les fondations.
Cet ensemble doit à tout moment être en
équilibre. Les fondations assumeront
leur fonction tant que l'équilibre sera
assuré:
- pas de glissement,
- pas de basculement,
- pas d'enfoncement (ou
soulèvement).
II - Principe de fonctionnement d'une fondation
1 - Action d'une fondation sur le sol.
Les fondations assurent la transmission des charges au sol. Mais le sol d'assise peut supporter
une certaine pression qu'il ne faut pas dépasser. Les fondations permettent de répartir les
charges sur le sol, de façon à ce que l'on ait toujours:
Pression exercée par la fondation sur le sol < Pression que peut supporter le sol
Figure 1: Coupe schématique de la
structure d'un bâtiment.
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III - Vérification des fondations superficielles.
1 - Objectifs de la vérification :
Comme nous venons de le voir, la fondation assurera sa fonction tant qu’il y aura stabilité de
l’ensemble sol + fondation. Il peut donc y avoir deux origines possibles à une instabilité :
- Soit le sol ne résiste pas aux charges amenées par la fondation ; il s’agit de la
stabilité externe de la fondation,
- Soit la fondation ne résiste pas ; il s’agit de la stabilité interne de la fondation.
1-a Stabilité externe d’une fondation superficielle : résistance du sol d’assise.
Il s’agit de s’assurer que la fondation ne provoquera pas :
- un poinçonnement du sol (rupture du sol),
- un tassement du sol supérieur à ce que peut admettre l’ouvrage.
On s’assurera également qu’il n’y a pas de risque :
- de glissement sur le sol ( efforts horizontaux)
- de renversement (basculement) (efforts excentrés),
- de glissement de terrain sous la fondation.
Nous prendrons comme hypothèses que les efforts sont verticaux et centrés par rapport à la
semelle de fondations. Nous vérifierons les semelles uniquement vis à vis du risque de
poinçonnement.
1-b Stabilité interne d’une fondation superficielle : résistance propre d’une fondation.
La semelle de fondation est soumise aux efforts de la structure porteuse et aux réactions du
sol d’assise. Comme tout élément en béton armé, elle doit recevoir un ferraillage adapté à ces
dimensions et aux efforts qu’elle supporte.
P
P = Poids d'une partie de la
structure. [MN]
S = Surface de la fondation
= a b [m²]
= Pression de la fondation sur
le sol = contrainte
[MN/m²],[MPa]
P
b
a
Figure 2: la fondation permet de répartir les charges sur le sol
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2 - Effort apporté par l’ouvrage sur le sol Nu.
La descente de charges prend en compte l’ensemble des charges appliquées au bâtiment (cf I-2
- figure 1) et définit le cheminement de ces charges du niveau le plus élevé jusqu’aux
fondations.
Les actions sont pondérées par des coefficients de sécurité et sont combinées entre elles de
façon à considérer le cas le plus défavorable pour la structure.
La combinaison d’actions utilisée est : 1,35 G + 1,5 Q
Elle donne l’effort au pied des murs et des poteaux : P = 1,35 G + 1,5 Q
Schématisons ce qu’il se passe pour une semelle isolée :
On rajoute à cet effort le poids propre de la fondation multiplié par 1,35 et on obtient
l’effort Nu apporté par l’ouvrage sur le sol.
Poteau en B.A.
Semelle isolée
Action de la structure sur la fondation
=
Effort en pied de poteau P
Actions ascendantes uniformes du sol
=
Contrainte de calcul q
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3 - Contrainte de calcul q.
La contrainte de calcul q correspond à la contrainte verticale pouvant être mobilisée sous la
fondation sans danger de tassement ni de rupture.
La valeur de q dépend du sol sur lequel repose la fondation.
Elle peut être déterminée :
- à partir des essais de sols. La mécanique des sols permet de déterminer la
contrainte ultime qu que peut supporter le sol sous une fondation. Dans ce cas :
2
qq u (q est une valeur minorée par sécurité).
- à partir de l’expérience acquise ( sols répertoriés). Les tableaux 1 et 2 donnent une
valeur de q en fonction de la nature du sol.
4 - Vérification de la stabilité externe : résistance du sol
L’effort Nu (en MN) qui arrive sur le sol est réparti sur toute la surface S (ou A) (en m²) de la
fondation qui exerce une contrainte (en MPa) sur le sol. Et, comme nous l’avons dit, il faut
que la contrainte exercée par la fondation soit inférieure à la contrainte que peut supporter le
sol.
Avec les notations que nous venons de voir précédemment, ceci est traduit par :
qS
Nu
avec
,sollesurfondationlaparexercéeeintcontraS
N
semelleladesurfacelaS
sollesurouvrage'lparapportéeffort'lNuu
et q = la contrainte de calcul du sol, q est supposée uniformément répartie sous la semelle.
Tableau 1
Tableau 2
Valeurs de q en fonction de la nature du sol
[MN]
[m²] [MPa]
