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FONDATIONS EN MITOYENNETE
Sommaire 1 INTERACTION MECANIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES...............................2
1.1 SUITE DE LA THEORIE DE L'EQUILIBRE D'UNE FONDATION......................................2 1.1.1 Contrainte dans les sols............................................................................................................................... 2 1.1.2 La répartition de la contrainte..................................................................................................................... 2 1.1.3 Conséquence de la forme de la répartition de la contrainte........................................................................ 4
2 INTERACTION PHYSIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES................................... 4
2.1 FORME DES FONDATIONS LES PLUS COURANTES – Débords.......................................4
2.2 Fondations en limite de propriété................................................................................................. 5
2.3 Fondation en mitoyenneté............................................................................................................. 6 2.3.1 Fondation voisine non débordante à même altitude....................................................................................6 2.3.2 Fondation voisine non débordante à altitude différente.............................................................................. 6 2.3.3 Fondation voisine débordante..................................................................................................................... 7
3 STRATEGIE CONSTRUCTIVE EN MITOYENNETE...................................................... 7
3.1 Stratégie de fondation....................................................................................................................7
3.2 Stratégie de structure.................................................................................................................... 7
S5CE2 2013 – 2014 construction urbaine - chapitre 3 FONDATIONS EN MITOYENNETE page 1
1 INTERACTION MECANIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES
1.1 SUITE DE LA THEORIE DE L'EQUILIBRE D'UNE FONDATION
1.1.1 Contrainte dans les sols
Quel est l'état de contrainte d'un sol chargé en un point par une
action verticale ? On peut admettre, de façon simplificatrice,
que σz = Q / (z tg α)² π
C'est simplement l'expression de la dispersion de la contrainte
induite par l'action au sein du massif dont le sol est considéré
comme non pesant.
L'angle α dépend de la nature du sol (de son angle de frottement interne). Il est en
général compris entre 30 et 45°.
Si l'on considère l'action d'une fondation sur un sol pesant, le problème se ramène à
l'action combinée (simultanée) de deux sources. Dans ce cas il convient d'invoquer le
principe de superposition.
Soit un milieu homogène et isotrope.
On appelle σn un état de contrainte donné et εn l'état de déformation correspondant.
Principe de superposition
σ1→
ε1
σ2→
ε2
σ1 + σ2→
ε1+ε2
Pour la fondation reposant sur un sol pesant, on aura à une profondeur z la valeur de la
contrainte verticale σz = (γ x z) + (δσz)
avec (γ x z) : valeur de la pression hydrostatique et (δσz) contrainte due à l'action de la
fondation.
Au-delà de la première approximation donnée par la formule simple,
la formule de Boussinesq fournit un mode de calcul aisé mais plus
juste pour la valeur de (δσz) :
δσz = cos3 α (3q / 2 . π . R²)
Cette formule prend en compte de façon plus réaliste le mode de
répartition de la contrainte dans le sol.
1.1.2 La répartition de la contrainte
On cherche à déterminer plus précisément suivant quel schéma la contrainte se répartit
au sein du massif.
On reprend pour cela la formule générale de Boussinesq
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δσz = cos3 α (3q / 2 . π . R²) que l'on transforme en remplaçant R par Z / cos α :
δσz = cos5 α (3q / 2 . π . Z²)
Pour q fixe et Z donné, cette expression ne dépend que de α. Elle est de la forme :
δσz = k . cos5 α (avec k constante fonction de Z et q)
Valeur du facteur de contrainte (cos5α) en fonction de α
* α = 0°Cos 0° = 1 (Cos 0°)5 = 1
* α = 30°Cos 30° = 0,866 (Cos 30°)5 = 0,5
* α = 45°Cos 45° = 0,707 (Cos 45°)5 = 0,18
* α = 60°Cos 60° = 0,5 (Cos 60°)5 = 0,03
On peut ainsi tracer une courbe de variation de la contrainte le long d'une coupe
verticale dans le massif.
La contrainte dans le massif de sol qui supporte la fondation accuse un pic
immédiatement sous la fondation et diminue sur les cotés.
Intéressons-nous à la forme des surfaces d'isocontrainte (ou des lignes si on travaille
dans le plan).
En reliant les lieux ou la contrainte est la même on obtient, en surimpression sur la
figure précédente :
(Cela revient à poser, avec l'équation précédente, que δσz = Cte.)
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Répartition verticale des contraintes
Les courbes obtenues ont une forme de bulbes. Ils sont appelés bulbes de Boussinesq.
1.1.3 Conséquence de la forme de la répartition de la contrainte.
On constate aisément que la contrainte se propage dans le sol au-delà de l'emprise
verticale de la fondation.
Elle sollicite donc le sol potentiellement en des lieux en relation avec d'autres ouvrages.
En ces lieux, il peut donc y avoir, suivant le principe de superposition, addition de deux (ou
plus) contraintes engendrées par des actions étrangères entre elles. Les déformations
seront donc cumulées.
Cela signifie que les constructions subiront des tassements supplémentaires, même si
elles sont en place depuis longtemps.
On schématise facilement cela avec le croquis présentant la figure de croisement de
bulbes :
2 INTERACTION PHYSIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES
2.1 FORME DES FONDATIONS LES PLUS COURANTES – Débords
Quel que soit le type de fondation mise en oeuvre, il est très rare que celle-ci ne déborde
pas par rapport aux superstructures.
Le problème se pose de façon plus aiguë lorsque l'on se trouve en mitoyenneté (ou à
proximité d'un bâtiment existant) ou que l'on se trouve en limite de propriété.
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Retenons que, très souvent, les constructions existantes présentent des irrégularités
géométriques débordantes vers les extérieurs, et qu'il
est fréquent que celles-ci s'étendent au-delà de la limite
de propriété.
Les fondations les plus couramment employées sont les
semelles superficielles, à caractère isolé ou filantes.
La coupe-type sur ces fondations est présentée ci-
contre.
2.2 Fondations en limite de propriété
Lorsqu'un mur doit être édifié en limite de propriété, il
convient de réaliser une fondation désaxée afin que
celle-ci ne saille pas par rapport à l'aplomb du mur.
Cette disposition modifie légèrement le mode de
fonctionnement de la fondation en induisant un
schéma de répartition de la contrainte de forme
dissymétrique.
Ceci est dû à l'excentrement entre l'action et la
réaction du sol dont la résultante se trouve
géométriquement définie au centre de l'assise de la
semelle.
Il se développe alors un moment de renversement
dans le soubassement. Il faut contrer ce moment par
la mise en oeuvre d'ouvrages de redressement.
Ceux-ci sont constitués de semelles perpendiculaires
armées de façon particulière, ou de longrines reliées
à des ouvrages permettant de renvoyer la charge. On
peut également, dans les cas où les charges ne sont pas trop importantes, armer le
soubassement et relier ces armatures avec les ouvrages de superstructure afin d'empêcher
la rotation de la semelle.
Les fondations profondes de type petit pieu étant par nature de relativement faible
dimension en plan, leur mise en oeuvre en limite pose, en général, moins de problème. Par
ailleurs, les constructions sur pieux étant systématiquement munies d'un réseau de
longrines, il est assez aisé de "redresser" les efforts dus aux excentrements sans ajout
d'ouvrages spéciaux.
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2.3 Fondation en mitoyenneté
2.3.1 Fondation voisine non débordante à même altitude
C'est le cas le plus simple. Il convient de prendre en compte l'augmentation de la
contrainte sous la fondation voisine qu'induira la construction du nouveau bâtiment et
d'évaluer si cette variation est de nature à compromettre la solidité de l'ouvrage existant.
En première approximation, on considère qu'une variation inférieure à 10 à 15% de la
valeur de la contrainte initiale est acceptable.
On veillera à réduire les temps de fouilles ouvertes et on soignera (comme toujours) la
qualité de la désolidarisation entre les deux ouvrages.
2.3.2 Fondation voisine non débordante à altitude différente
Cas d'une fondation plus profonde (cas rare). Dans cette configuration, la nouvelle
fondation va charger quasiment directement l'ancienne. C'est évidemment
décommandé sauf en terrain rocheux. Le DTU 13.1 l'interdit via l'article traitant de
variation d'altitude d'assise entre fondations voisines. Cette configuration amènera
un approfondissement de la fondation nouvelle jusqu'à la cote d'assise de la
fondation existante.
Cas d'une fondation moins profonde (cas courant). L'étude géotechnique ayant
déterminé une cote d'assise, il convient de la respecter, même si la construction
voisine existante est fondée plus en surface. Cela amènera de facto à déchausser la
fondation existante.
On dispose de trois réponses :
Décalage de l'implantation de la nouvelle fondation afin de respecter le rapport de
3/2 entre deux fondations voisines. Il faut, dans ce cas, réaliser une série
d'ouvrages permettant de traiter un porte à faux pour porter le mur mitoyen (et
vraisemblablement des planchers).
Changement du mode de fondation et réalisation de fondations ponctuelles type
micropieux. On considère alors qu'il n'y a pas d'interaction entre les deux
constructions.
Reprise en sous-oeuvre de la construction existante jusqu'à la cote d'assise
théorique de la nouvelle fondation. Cette solution est juridiquement très délicate
car les constructeurs prennent la responsabilité d'intervenir sur un ouvrage
existant et donc d'assumer les risques d'évolution de celui-ci. On emploiera alors
les techniques de reprise par réalisation de semelles en sous-oeuvre, micropieux,
jet grouting, voire, paroi berlinoise.
2.3.3 Fondation voisine débordante
C'est le cas le plus difficile à traiter car il y a imparablement action mécanique directe
d'une fondation sur l'autre. Sans préjudice des actions judiciaires possibles contre les
constructeurs du bâtiment existant, on dispose de deux groupes de réponses.
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Modification de l'existant : Démolition pure et simple des ouvrages débordants et
renforcements éventuels de la construction existante.
Adaptation du projet avec recul des ouvrages d'infrastructure vis à vis de la fondation
existante.
Il est extrêmement rare que l'on choisisse de s'appuyer sur une fondation existante.
3 STRATEGIE CONSTRUCTIVE EN MITOYENNETE
3.1 Stratégie de fondation
Toujours inclure une reconnaissance des fondations existantes dans l'étude
géotechnique.
Privilégier les solutions de fondation de faible emprise en plan. On pourra par
exemple être amené à réaliser des micropieux alors qu'une solution de fondement
par semelles serait possible, ceci en vue de minimiser les interactions entre les
deux constructions.
3.2 Stratégie de structure
Minimiser les descentes de charges sur les ouvrages situés à proximité de la
mitoyenneté, notamment sur le mur parallèle à la mitoyenneté.
Pour cela, on préférera faire porter sur des refends perpendiculaires.
Cette organisation permet d'organiser plus facilement le traitement des
éventuelles zones en porte à faux.
Prévoir très en avance dans le projet tous les éléments en rapport avec les
relations avec les mitoyens, comme la création de sous-sols.
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