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8/2/2019 Semelles

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Les fondations

On appelle fondation, la partie d'un ouvrage reposant sur un terrain d'assise auquel sont transmises

to utes les charges permanentes et variables supportees par cet ouvrage.

1°) Fonctions des fondations :

Generalite :

Elles doivent reprendre les charges supportees par la structure et les transmettre au sol dans de bonnes

conditions de facon a assurer la stabilite de I'ouvrage.

Differentes fonctions des fondations :

a) Assurer la stablllte de I'ouvrage et des fondations

• Les tassements du terrain d'assise ne doivent pas auto riser de desordres graves des

fondations et de I'ouvrage.

Limitation des tassements compatibles avec I'utilisation de I'ouvrage (ordre de grandeur:quelques mm de 5 a 25 mm)

• Eviter ou, au pire, limiter les tassements differentiels.

• Tenir compte de la presence d'eau dans Ie sol (poussee d'Archlrnede)

Verifier que les poussees d'Archimede soient inferieures au poids de I'ouvrage (rare) sinon

prevoir un ancrage du b8.timent par tirants ou prevoir un lestage.

• L'ouvrage ne doit pas se deplacer sous I'action des forces horizontales ou obliques

apptiquees a la structure (vent, poussees des terres, poussee hydrostatiques)

Prendre les dispositions constructives edepteee a chaque cas (utilisation de becnee,frottements sotlbeton suffisant, tirants ou clous, ...)

• Eviter les glissements de I'ouvrage pour les constructions realisees sur un terrain en pente

et ne pas charger les semelles avoisinante avec la semelle etudlee,

Pente maxima/e entre semelles de fondations de 2/3 (env. 30°)

• Drainage peripherique

b) Assurer la resistance des massifs de fondations

• Les actions qui sollicitent les fondations ne doivent pas entrainer leur rupture

Respecter les regles en vigueur et Ie dimensionnement correct des fondations en fonction du

type de I'ouvrage, des charges et surcharges supportees par la structure, de la nature du

terrain, du type de fondations et des meterieux employes

c) Verifier la resistance du terrain de fondations

• Les actions qui sollicitent Ie sol de fondations ne doivent pas entrainer son poingonnement

ni des deformations incompatibles avec I'utilisation de I'ouvrage supports

Respect des reglements en vigueur. L'etude des comportements du sol fait I'objet de la

mecenique des sols (DTU 13.1)

d) S'assurer de la durablllte des fondations

• La resistance des massifs de fondations doit etre assures pendant toute I'existence de

I'ouvrage

Les massifs de fondation doivent etre proteges de I'oxydation, deCreated with

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decomposition chimique, de i'action du gel.

Le sol devra etre stable a tetosion, au glissement de terrain, a la dissolution de certaines

particules dans I'eau (gypse, .. .), au gel.

e) Trouver la solution la plus econornlque

• On recherchera des solutions qui seront les plus econorniques en fonctions du type

d'ouvrage, des preconisations de l'etude de sols, de l'accessibilite au terrain (engins TP , de

forage, ...)

2° ) Differents types de fondations :

II existe quatre categories de fondations :

• Les fondations superficielles

Lorsque les couches de terrain capables de supporter I'ouvrage sont a faible profonde ur :

semelles isolees sous poteaux, semelles filantes sous murs, radiers.

• Les fondations profondes

Lorsque les couches de terrain capables de supporter I'ouvrage sont a une grandeprofondeur : puits, pieux

• Les fondations speciales

Colonnes ballastees : II s'agit de colonnes de pierres ou de graves ciments que I'on inteqre

dans Iesol et sous des semelles isolees par exemple.

• Les fondations surfaciques ou radier

L'emploi d'un radier se justifie lorsque la contrainte admissible a la compression du sol est

faible, que Ie bon sol est situe en trop grande profondeur, les autres types de fondations

transmettraient au sol des contraintes trop elevees, I'airetotale des semelles est superieure

ala rnoltie de I'airedu batlment, les charges apportees par I'ensemble du batlrnent ne risque

pas d'entrainer des tassements differentiels incompatibles.

Le ferraillage d'un radier est particulier, les aciers tendus se situent en partie haute de la

daile, les points d'appuis deviennent les murs, les longrines de redressement (situees au

droit des ouvertures) et les longrines.

il existe quatre types de radiers :

1. Le radier dalle plate (Ie plus courant)

2. Le radier nervure

3. Le radier champignon sous poteaux

4. Le radier voute

Lorsque Ie radier est emerre et que la presence d'eau est possible, il conviendra de faire un

cuve/age (radier de fosse ascenseur, ...).

Lorsque Ie radier est soumis a des pousseee d'Archimede, il faut verifier que ces poussees

de depessent pas Ie poids de I'ouvrage. Dans Ie cas contraire, il faudra lester de meriere a

equilibrer les forces.

Si Ie dessus du radier est au ras du sol, il faudra reeiiser une becne peripneriqu« de meniere

a assurer la mise hors gel de I'ouvrage.

3° ) Les tassements differentiels :

Les tassements ditterentlels entrainent des desordres dans des ouvrages. C'e

respecter les quelques reqles qui suivent :

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II est vivement deconseille de realiser des fondations sur un terrain rernblaye. On prendra les dispositions

necessalres pour descendre les fondations au bon sol.

On ne fonde pas un ouvrage sur sol dont les caractertstiques sont tres differentes

On prevoira un joint de dilatation dans un ouvrage compose de batirnents de hauteur difterentes

(immeuble haut et immeuble bas).

Dans Ie cas d'un batirnent avec deux types de fondations, on les divisera avec un joint de dilatation. On

restera vigilant sur les deux types de fondations avoisinant (I'un pouvant charger I'autre : en tenir comptedans les calculs).

Dans Ie cas d'un batiment tonde sur un terrain incline, la pente entre les fondations voisines aura un

rapport mini de 3/2. Si I'angle es superieur a 3/2, il faudra donc descendre la semel Ie la plus haute de

rnaniere a atteindre ce rapport.

4°) Facteurs de choix du type de fondation :

• La nature de I'ouvrage a fonder: pont, bat. d'habitation, bat industriel, soutenernent, ....

• La nature du terrain: connaissance du terrain par sondages et definition des caracte ristiques

• Le site: urbain, campagne, montagne, bord de mer, . ..

• La mise en oeuvre des fondations : terrain sec, presence d'eau, ...

• Le type d'entreprise .rnaterlel disponible et cornpetences, ...

• Le cout des fondations : facteur important mais non decisit

5°) Origines des accidents pouvant survenir aux fondations :

Les accidents survenus aux fondations sont souvent lies aux mauvais choix du type de fondations et

meme a I 'entreprise qui les avait realise

Les fondations superficielles:

1. Fondations assises sur des remblais non stabilises

2. Fondations ayant souffert de presence d'eau dans Ie sol (nappe phreatique, ...)

3. Fondations hetercqenes (terrain, type de fondation, ...)

4. Fondations real isees en rnltoyennete avec des batirnents existants (sol decornprirne,

reqles des 3/2, ...)

5. Fondations realisees sur des sols trop compressible.

6. Fondations realisees a une profondeur trop faible (hors gel non conforme, ..)

7. Fondations realisees sur des sols instables (terrain incline, eboulernent, ...)

8. Environ 85% des accidents sont dus a la rneconnalssance des caractertstiques des

sols ou a des interpretations erronees des reconnaissances.

Les fondations profondes :

1. L'essentiel des sinistres rencontres sur ce type de fondations est une reconnaissance

des sols incomplete ou une mauvaise interpretation des reconnaissances.

2. Erreurs lors de l'executlon,

3. Deterioration des pieux ou puits (presence d'eaux agressives, ...)

Conclusion:

II est vivement conseille de faire realiser une etude de sol avant de comrCreated with

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fondations. L'etude de sol peut faire faire des economies sur Ie type de fondations elle peut

preconiser Ie deplacernent du batiment vers une zone plus saine du terrain. II est bien

entendu cette etude sera faite avant rneme Ie depot de permis de construire et que la

surface du terrain Ie permet.

6°) Methode de calcul d'une semelle soumise a une charge centree :

La methode de calcul utllisee est « la methode des bielles ».

Avant de commencer un calcul de semel Ie, on doit avant tout realiser une descente de charges quidonnera I'effort ultime sur Ie dessus de la semel Ie majores d'un coef de 1.35 pour pouvoir la

dimensionner.

Ensuite il faut connaitre Ie taux de travail du sol. Cette information est presents sur Ie rapport de sol

realise par une societe specialisee.

Pour des raisons econorniques ou que Ie sol est juge de bonne qualite, on pourra estimer ce taux de

travail en fonction de la constitution du sol et choisir dans la liste ci-dessous (1Mpa = 10bars) - voir DTU

13.11 :

Limon de plateau 1.5 a 3.0 bars

Terre a rneuliere 3.0 a 4.5 bars

Marne verte, argile 0.7 a 4.5 bars

Alluvions anciennes,6.0 a 9.0 bars

sables, graviers

Sables de beauchamp 7.5 a 15 bars

Craie 9.0 a 10 bars

Marne + caillasse 7.5 a 15 bars

Calcaire grossier 18 a 45 bars

Roches peu fissurees

saines non desaqreqees 7.5 a 4.5 bars

de stratification favorable

Terrain non coherent a3.5 a 7.5 bars

bonne cornpaciteTerrain non coherent a

2.0 a 4.0 barsmoyenne compacts

Argile 0.3 a 3.0 bars

Comment calculer une semelle?

1) Semelle isolee :

Dimensions du coffrage :

• S: surface de la semel Ie en cm2

• Nu: effort arnene par I'ouvrage sur la

semel Ie en daN

• q: taux de travail du sol en bars

La surface de la semelle devra satisfaire la relation

suivante:

• Exemple: si on trouve 122cm on prendra 125cm,

et pour 118cm, on prendra 120cm

Si la largeur de la semel Ie est superieure a

150cm, on pourra realiser des glacis pour

econornlser du beton mais la mise en oeuvre

sera plus difficile (etude de prix a realiser).

Dans ce cas, la hauteur du piernont (partie

verticale) aura une hauteur mini. qui sera egale

a :

Base de la semelle :

Si on choisit une semelle carree, on prendra la racine de

la surface et on arrondie les cotes par tranche de 5 cm

• Hp = 60

Si on choisit un cote de la semelle, on Ie divisera a la

Surface et on arrondira de la meme rnaniere que o : diami Created with

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I'exemple cite ci-dessus.

Hauteur de la semel Ie :

soit une semelle de dimensions AxB avec un poteau de

dimensions a'xb', on prendra la hauteur la plus etevee

entre

A' >.B br

dz..4Q

o U l d--4

• A et B : Cote de la semel Ie

• a' et b' : Cote du poteau• h: hauteur de la semelle

Calcul du ferraillage :

Une attention partlcullere sera apports sur I'utilisation des

unites employees. On calculera les aciers dans les deux

sens de la semel Ie. On utilisera la relation suivante :

ASaNu.(A-a')

8 . d ( E ) . .y

• Nu: Effort normal arnene par la

structure en daN

• A: Cote de la semelle (en ern)

• a': Cote du poteau (en ern)

• d: hauteur de la semel Ie sans

I'enrobage des aciers (en ern)

• fe: limite elastique de I'acier (prendre

5000)

• Ys: coefficient = 1.15

Dans Ie sens A de la semel Ie :

1. Si la semelle et Ie poteau sont cartes, la section d'aciers sera la marne dans les deux sens.

2. Si la difference de section d'aciers est faible, on conslderera la meme section dans les deux sens en

prenant la section la plus etevee.

[( d + h . ). { . . . ·.- t h ) ]p=Nu ]~-~~-""'-

A.B


structure en daN

• h: hauteur de la semel Ie (en ern)

• a' et b' : Cotes du poteau (en ern)

• A et B : cotes de la semelle (en ern)

• d: hauteur de la semel Ie sansI'enrobage des aciers (en ern)

• fc28: resistance du beton a la

compression.

Verification du poingonnement :

et

1 ] \ · t, <0 · ( \ 4 - - · 2 ( I b · ! 2 · , . ) I r: I.p_v, 'U J •.. a+ +..}. 1:J.Q3

On compare les deux valeurs. Si elles sont veritiees, la semelle est bonne. Sinon, on change l'epaisseur

(par exemple).

2) Semelle filante :

La methode de calcul d'une semelle filante est la meme que pour une semelle isolee sauf que Ie calcul se

fait dans un sens : Le sens transversal.

Les armatures principales sont les aciers transversaux, les armatures secondaire

et d'aciers de repartition.Created with



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Le calcul est fait pour un metre de longueur de semelle, la hauteur est calculee de la meme rnaniere que

pour une semelle isolee,

Calcul du ferraillage :

ASaNu.(A-ci)

8 . d ( . · · 1 ! _ J .ry


structure en daN

• A: Cote de la semelle (en ern)• a': Cote du poteau (en ern)



• fe: limite elastique de I'acier (prendre

5000)

• Ys: coefficient = 1.15

• Section mini. :

I 3cm2 pour aciers Fe E2151

I 2cm2 pour aciers Fe E4001

W 1.6cm2 pour aciers Fe E5001

On calculera les aciers dans Ie sens transversal. On

utilisera la relation suivante :

Aciers de repartition (Les aciers filants) :

• Ar = (max As/4,section mini pour un chainage)

On choisira la valeur la plus etevee

et


structure en daN

• h: hauteur de la semel Ie (en ern)

• a': Cotes du poteau (en ern)

• A: cotes de la semelle (en ern)



• fc28: resistance du beton a la

compression.

Verification du poingonnement :

3) Choix des armatures:

Le choix des armatures sera fonction de la section d'aciers calculee en cm2. II ne faut pas depasser un

espacement 30cm et il est deconseille de choisir des diametres de barres lnterleurs a 8mm.

Dans Ie cas de semelle filante, Ie recouvrement des barres ne sera en aucun cas infer leur a 50 fois Ie

dlarnetre des barres et 75 fois dans Ie cas ou Ie batiment est en zone sismique.

II est possible de se passer d'armatures transversales dans Ie cas ou la hauteur de Ia semelle filante est

superieur a 2 fois Ie debord. La section des aciers filants sera la meme que celie cite dans l'encadre

orange.

La methode decrite dans ce chapitre ne concerne pas Ie cas de semelles de mur de soutenernent, ni Ie cas de semelles

excentrees ou des semelles qui reprennent Ie soulevernent,

Rubrique : technique

Initiation (en

video)

Documentation Descente de

(ADETS) chargesLes aciers Les semelles Les dallages Les poteaux

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