République Algérienne Démocratique et République Algérienne Démocratique et Populaire Université de MostaganemPopulaire Université de Mostaganem

Département D’ArchitectureDépartement D’Architecture

22eme annéeeme année Groupe Groupe 0404

Module : Module : Construction Construction 0101

Thème : Thème :

FONDATIONSFONDATIONSSUPERFICIELLESSUPERFICIELLES

Présenté par :Présenté par :OUZAA Sarah Amina.OUZAA Sarah Amina.RIDOUH Setti.RIDOUH Setti.ABDELLAOUI Ahlem.ABDELLAOUI Ahlem. Dirigé par :Dirigé par :

Mr BENAOUINAMr BENAOUINA

Année universitaire :Année universitaire : 2007 - 2007 - 20082008

* *IntroductionIntroduction . . 11//Définition FondationDéfinition Fondation . .

22//Fonctions assurées par les Fonctions assurées par les FondationsFondations : :

2-12-1 Équilibre des Fondations. . 2-22-2 Stabilité des Ouvrages . .

33//Les relations Sol/FondationLes relations Sol/Fondation . .44//Constitution d’une Fondation. Constitution d’une Fondation.

5/5/Différents types de Différents types de FondationFondation

5-15-1 Fondation Superficielle . . 5-25-2 Fondation Semi profonde. .. .

5-3Fondation Profonde . .

Les Fondations Superficielles

..

A –A –Fondation PonctuellesFondation Ponctuelles A-1/ Semelles Pyramidales, Carrées

ou Rectangulaires. A-2/Semelles Tronconiques et

Semelles Octogonales. A-3/Semelles à Patin

Simple,Rectangulaire ou Carrée. B -B -Fondations LinéairesFondations Linéaires

B-1/Semelles Filantes en Gros Béton non Armé.

B-2/Semelles Filantes en Béton Armé.

B-2-1/Semelles Filantes Sous Murs.

B-2-2/Semelles Filantes Sous Poteaux.

C/C/Fondation Surfaciques (RadiersFondation Surfaciques (Radiers(( C-1/Radiers Plats.

C-2/Radiers Nervurés. C-3/Radiers Champignons.

C-4/Radiers Voûtes.**ConclusionConclusion

Contraintes annexesContraintes annexes  :: Il existe quelques éléments Il existe quelques éléments périphériques, qui semblent moins périphériques, qui semblent moins important qu'une étude de sol, important qu'une étude de sol, mais qui peuvent conduire à des mais qui peuvent conduire à des modifications importantes des modifications importantes des fondations dans un projet :fondations dans un projet :-Les conditions climatiques-Les conditions climatiques-L’existence de fondations proches -L’existence de fondations proches (problème de voisinage)(problème de voisinage)-L’accès au chantier-L’accès au chantier-En site urbain : la circulation, les -En site urbain : la circulation, les canalisations enterrées.canalisations enterrées.

Le climatLe climat L'influence du climat se manifeste L'influence du climat se manifeste principalement par des variations de principalement par des variations de température et d'humidité.température et d'humidité. Le gel est le facteur majeur qui Le gel est le facteur majeur qui risque de détériorerrisque de détériorer

Une assise car il provoque des variations Une assise car il provoque des variations de volume de l’eau contenue dans le solde volume de l’eau contenue dans le sol . .

Les textes de D.T.U Les textes de D.T.U indiquent que les indiquent que les fondations doivent fondations doivent être descendues a une être descendues a une profondeur tell que profondeur tell que leur base soit hors leur base soit hors d’attente de la gelée. d’attente de la gelée. En général,on compte En général,on compte 5A 8cm par degrés en 5A 8cm par degrés en dessous de 0.(Ex dessous de 0.(Ex Chambéry:70/80cm). Chambéry:70/80cm). Ces valeurs peuvent Ces valeurs peuvent être atténuées ou être atténuées ou accentuées en fonction accentuées en fonction de l l‘exposition des de l l‘exposition des ouvrages et duouvrages et du

Caractère gélif du sol .Par exemple,on Caractère gélif du sol .Par exemple,on peut diminuer la valeur pour des peut diminuer la valeur pour des fondations intérieures(ou centrales) ou fondations intérieures(ou centrales) ou bien quand les teneurs en eaux sont bien quand les teneurs en eaux sont réduites ou limitées(par ex, avec des réduites ou limitées(par ex, avec des

ceintures drainantceintures drainant(.(.

En revanche, on peut augmenter cette En revanche, on peut augmenter cette profondeur dans des régions très profondeur dans des régions très exposées et dans certains cas exposées et dans certains cas particuliers (vers des talus, sous une particuliers (vers des talus, sous une entrée de garage dans un sous sol semi entrée de garage dans un sous sol semi enterré).enterré).Certaines précautions particulières Certaines précautions particulières peuvent aussi être prises pour, par peuvent aussi être prises pour, par exemples, les pergésol (sols toujours exemples, les pergésol (sols toujours gelés), pour des projets installés sur des gelés), pour des projets installés sur des roches compactes (prof mini =20 cm).roches compactes (prof mini =20 cm).On peut aussi protéger un système de On peut aussi protéger un système de fondations en construisant sur des fondations en construisant sur des matériaux interne ou en mettant en matériaux interne ou en mettant en place une isolation complétée par un place une isolation complétée par un système de réchauffement par système de réchauffement par circulation d’air.circulation d’air.Sur certain terrains,les variations Sur certain terrains,les variations d’humidité peuvent causer des problèmes d’humidité peuvent causer des problèmes importants. A la suite des variations importants. A la suite des variations saisonnières,les sols argileux saisonnières,les sols argileux gonfler,certain certains sols a faible gonfler,certain certains sols a faible densité ont tendances a se densité ont tendances a se transformer(loesstransformer(loess(.(.

D'autres facteurs climatiques D'autres facteurs climatiques influencent le calcul de fondations tels influencent le calcul de fondations tels que le vent et la neige, et sont évalués que le vent et la neige, et sont évalués puis répertoriés sur des cartes.puis répertoriés sur des cartes.

L’influence du voisinage :L’influence du voisinage : Au sein d'un même ouvrage ou entre Au sein d'un même ouvrage ou entre plusieurs ouvrages, les faibles plusieurs ouvrages, les faibles mouvements dus a des tassements mouvements dus a des tassements différentiels ou a des variations de différentiels ou a des variations de températures peuvent être absorbés par températures peuvent être absorbés par la mises en place de joints de dilatation la mises en place de joints de dilatation ou de rupture.ou de rupture.Les joints de rupture évitent la Les joints de rupture évitent la transmission des efforts et permettent un transmission des efforts et permettent un léger mouvement relatif. En revanche, léger mouvement relatif. En revanche, ils ne suppriment pas l'interférence dans ils ne suppriment pas l'interférence dans le sol avec des fondations adjacentes.le sol avec des fondations adjacentes.Les joints de dilatation poursuivent les Les joints de dilatation poursuivent les joints précédant dans l'infrastructure.joints précédant dans l'infrastructure.Il est mis en place quand les descentes de Il est mis en place quand les descentes de charges sont équivalentescharges sont équivalentes..

Cas de flambementCas de flambementLa construction La construction d'ouvrage à d'ouvrage à proximité d'autres proximité d'autres édifices provoque des édifices provoque des contraintes latérales contraintes latérales entre les fondations.entre les fondations.

Il existe aussi des cas Il existe aussi des cas ou les nouveaux ou les nouveaux ouvrages entraînent ouvrages entraînent des frottements des frottements négatifs sur les négatifs sur les fondations profondes fondations profondes situées a proximité. situées a proximité. Les nouvelles Les nouvelles constructions constructions peuvent faire varier peuvent faire varier le niveau naturel le niveau naturel d'une nappe en d'une nappe en créant des points créant des points imperméables dans leimperméables dans le terrainterrain

11 / / DEFINITIONDEFINITION : : On appelle fondation, la base de On appelle fondation, la base de l’ouvrage qui se trouve en contact l’ouvrage qui se trouve en contact direct avec le terrain d’assise et qui a direct avec le terrain d’assise et qui a pour rôle de transmettre a celui-ci pour rôle de transmettre a celui-ci toutes les charges et les surcharges toutes les charges et les surcharges supportées par cet ouvragesupportées par cet ouvrage..

22 / / FONCTIONS ASSUREES FONCTIONS ASSUREES PAR LES FONDATIONS :PAR LES FONDATIONS :Les fondations doivent assurées deux Les fondations doivent assurées deux fonctions essentielles :fonctions essentielles :Reprendre les charges et surcharges Reprendre les charges et surcharges supportées par la structuresupportées par la structureTransmettre ces charges et surcharges Transmettre ces charges et surcharges au sol dans de bonnes conditions, de au sol dans de bonnes conditions, de façon à assurées la stabilité de façon à assurées la stabilité de l’ouvrage.l’ouvrage.22–1/–1/ ÉQUILIBRE DES ÉQUILIBRE DES FONDATIONS :FONDATIONS :Les fondations doivent être en équilibre Les fondations doivent être en équilibre sous :sous : - Les sollicitation dues à la - Les sollicitation dues à la superstructure.superstructure.

- Les sollicitations dues au sol - Les sollicitations dues au sol . .

22 -2-2// STABILITE DES OUVRAGES :STABILITE DES OUVRAGES :

Les fonctions sont pour rôle d’assurer Les fonctions sont pour rôle d’assurer la stabilité de l’ouvrage en fonction des la stabilité de l’ouvrage en fonction des forces transmises par la superstructure forces transmises par la superstructure et par le terrain.et par le terrain.A- Les conditions de stabilité doivent A- Les conditions de stabilité doivent conduire à respecter le principe conduire à respecter le principe fondamental de l’égalité des actions fondamental de l’égalité des actions transmises par la structure avec les transmises par la structure avec les réactions transmises par le sol.réactions transmises par le sol.B- Le terrain d’assise ne doit pas tasser B- Le terrain d’assise ne doit pas tasser sous les massifs de fondation. Dans la sous les massifs de fondation. Dans la pratique, ces tassements peuvent être pratique, ces tassements peuvent être de l’ordre de 5 à 25 mm et ne présenter de l’ordre de 5 à 25 mm et ne présenter aucun danger s’ils sont uniformément aucun danger s’ils sont uniformément répartis sous la construction. Ces types répartis sous la construction. Ces types de tassements sont dits « instantanés» de tassements sont dits « instantanés» ou uniformes. Ils restent de faible ou uniformes. Ils restent de faible amplitude et n’évoluent pas dans le amplitude et n’évoluent pas dans le temps.temps.Lorsque les tassements ne sont pas Lorsque les tassements ne sont pas uniformément répartis sous l’ouvrage, uniformément répartis sous l’ouvrage, ils sont dits « différentiels » etils sont dits « différentiels » et

évoluent dans le temps. Ces tassements évoluent dans le temps. Ces tassements peuvent faire apparaître des fissures peuvent faire apparaître des fissures dans les murs et les dalles et des ruptures dans les murs et les dalles et des ruptures des canalisations. En général, les des canalisations. En général, les tassements différentiels apparaissent tassements différentiels apparaissent dans les cas suivants :dans les cas suivants : -Lorsque les fondations sont de natures -Lorsque les fondations sont de natures différentes sous un même ouvrage différentes sous un même ouvrage (profondes et superficielles).(profondes et superficielles). -Lorsqu’elles s’appuient sur des couches -Lorsqu’elles s’appuient sur des couches de terrain situées à des profondeurs très de terrain situées à des profondeurs très différentes.différentes. -Lorsque l’ouvrage repose sur des sols -Lorsque l’ouvrage repose sur des sols de natures très différentes (terre de natures très différentes (terre stabilisée et remblai récent).stabilisée et remblai récent). -Lorsque le terrain contient de l’eau. -Lorsque le terrain contient de l’eau. -Lorsque l’ouvrage est chargé dis -Lorsque l’ouvrage est chargé dis symétriquement, soit par sa symétriquement, soit par sa superstructure, soit par des stocks.superstructure, soit par des stocks. -Lorsque deux bâtiments mitoyens sont -Lorsque deux bâtiments mitoyens sont construits à des époques différentes.construits à des époques différentes.Pour éviter ces phénomènes,on doit Pour éviter ces phénomènes,on doit adapter les fondations a la nature du sol adapter les fondations a la nature du sol et aux types de l’ouvrageet aux types de l’ouvrage

à supporter ( joints de rupture, à supporter ( joints de rupture, articulations, dimensions, etc…).articulations, dimensions, etc…). C- Les poussées d’Archimède dont les C- Les poussées d’Archimède dont les intensités varient avec le niveau de intensités varient avec le niveau de l’eau contenue dans le sol ne doivent l’eau contenue dans le sol ne doivent pas soulever l’ouvrage o pas soulever l’ouvrage o compromettre sa stabilité. Les compromettre sa stabilité. Les fondations doivent donc être conçues fondations doivent donc être conçues en fonction de ce phénomène. en fonction de ce phénomène. D- L’ouvrage ne doit pas se déplacer D- L’ouvrage ne doit pas se déplacer sous l’action des forces horizontales sous l’action des forces horizontales ou obliques appliquées à la ou obliques appliquées à la superstructure ( vent, poussée de la superstructure ( vent, poussée de la terre, poussée de l’eau, séisme, etc.terre, poussée de l’eau, séisme, etc.…).Les fondations doivent être …).Les fondations doivent être conçues de façon à éviter :conçues de façon à éviter : 1- 1-Toute translation de la Toute translation de la superstructure sur les fondations et superstructure sur les fondations et des fondations sur sol.des fondations sur sol. 2-Tout risque de renversement de 2-Tout risque de renversement de la superstructure par rapport aux la superstructure par rapport aux fondations par rapport au solfondations par rapport au sol . .

E- Pour les constructions réalisées sur E- Pour les constructions réalisées sur des terrains inclinés, les actions des terrains inclinés, les actions exercées par les fondations sur le exercées par les fondations sur le terrain doivent s’opposer au terrain doivent s’opposer au glissement éventuel de l’ouvrage glissement éventuel de l’ouvrage suivant la pentesuivant la pente..

Fondation sur terrain inclinéFondation sur terrain incliné

- - Pente maximale 2/3 (Tg ≤ 2/3).αPente maximale 2/3 (Tg ≤ 2/3).α- La semelle 2 est bien fondée par - La semelle 2 est bien fondée par rapport à la semelle 1.rapport à la semelle 1.- La semelle 3 est mal fondée par - La semelle 3 est mal fondée par rapport aux semelles 2 et 1rapport aux semelles 2 et 1..

33//LES RELATIONS SOL / LES RELATIONS SOL / FONDATIONFONDATION  :  :

La répartition des contraintes telle La répartition des contraintes telle qu'elle est représentée ci-contre qu'elle est représentée ci-contre correspond à un équilibre pseudo correspond à un équilibre pseudo élastique dans le sol, atteint avant élastique dans le sol, atteint avant la rupturela rupture. La contrainte finale, . La contrainte finale, difficile à évaluer, correspond à difficile à évaluer, correspond à l'action de la semelle influencée par l'action de la semelle influencée par la réaction du sol. la réaction du sol. En général, on considère les En général, on considère les fondationsfondations comme des structures comme des structures rigides. Seul le cas des radiers souple rigides. Seul le cas des radiers souple doit faire l'objet d'une répartition doit faire l'objet d'une répartition différente des contraintes. On différente des contraintes. On détermine finalement les bulbes de détermine finalement les bulbes de compressions (courbes d'iso- compressions (courbes d'iso- compression) sous la fondation. compression) sous la fondation. Remarque : il existe des bulbes isolés Remarque : il existe des bulbes isolés sous les fondations et un bulbe sous les fondations et un bulbe général sous tout l'édifice qui peut général sous tout l'édifice qui peut être très différent et influencer une être très différent et influencer une profondeur de terrain supérieureprofondeur de terrain supérieure..

Répartition des poids : la répartition Répartition des poids : la répartition des descentes de charges (ensemble des descentes de charges (ensemble des points ou le poids de la structure des points ou le poids de la structure va être transmis au sol) est va être transmis au sol) est importante pour la conception d'un importante pour la conception d'un système de fondation. Sur des système de fondation. Sur des semelles isolées ou filante, les charges semelles isolées ou filante, les charges sont différentes celons la situation sont différentes celons la situation (centrale ou périphérique).Pour des (centrale ou périphérique).Pour des fondation en radiers, une bonne fondation en radiers, une bonne répartition des charge est nécessaire répartition des charge est nécessaire pour éviter les pour éviter les tassements différentiels tassements différentiels ou la rupture ou la rupture du radierdu radier..

En fonction des charges En fonction des charges appliquées a une appliquées a une fondation superficielle fondation superficielle (et semi (et semi profonde), on peut représenter profonde), on peut représenter les contraintes dues a la charge les contraintes dues a la charge dans le sol sous la forme de dans le sol sous la forme de bulbes de pression.bulbes de pression.

Ils sont situés sous la base Ils sont situés sous la base de la semelle. L'influence de la semelle. L'influence diminue en fonction de la diminue en fonction de la distance avec la fondation. distance avec la fondation.

L'inclinaison des charges L'inclinaison des charges influence aussi la zone de influence aussi la zone de pression. Pour les pression. Pour les fondations profondesfondations profondes, les bulbes , les bulbes de compressions sont plus de compressions sont plus difficiles à définir.difficiles à définir.

Ils se Ils se répartissent sous la fondation répartissent sous la fondation comme précédemment et remontent comme précédemment et remontent le long du fût du pieu (comme les plan le long du fût du pieu (comme les plan de cisaillements). La hauteur de cisaillements). La hauteur d'influence des contraintes dépend d'influence des contraintes dépend des des frottements latérauxfrottements latéraux. . Pour des systèmes de fondations Pour des systèmes de fondations voisines (groupe de pieux), il, existe voisines (groupe de pieux), il, existe des phénomènes d'interférence entre des phénomènes d'interférence entre les bulbes qui peuvent augmenter les les bulbes qui peuvent augmenter les pression a des endroits localisés pression a des endroits localisés pouvant parfois atteindre le seuil pouvant parfois atteindre le seuil critique de rupture du solcritique de rupture du sol..

44//CONSTITUTION CONSTITUTION D’UNED’UNE FONDATIONFONDATION : :

Constitution d’une fondation

Quelle que soit sa forme, la fondation Quelle que soit sa forme, la fondation est constituée de trois parties plus ou est constituée de trois parties plus ou moins solidairesmoins solidaires  ::La semelle qui, par sa surface d’appui La semelle qui, par sa surface d’appui répartit les charges sur le sol.répartit les charges sur le sol.Le fût, lié à la semelle, transmet les Le fût, lié à la semelle, transmet les charges.charges.Le béton de propreté, en béton dosé à Le béton de propreté, en béton dosé à 150 kg, a pour but d’éviter la 150 kg, a pour but d’éviter la souillure de la semelle.souillure de la semelle. 5 /5 /DIFFERENTES TYPES DE DIFFERENTES TYPES DE FONDATION :FONDATION : Suivant l’importance des charges et Suivant l’importance des charges et la résistance du terrain on opte la résistance du terrain on opte pour :pour : -Des formations superficielles, -Des formations superficielles, Lorsque les couches de terrain Lorsque les couches de terrain capables de supporter l’ouvrage sont capables de supporter l’ouvrage sont à une faible profondeur.à une faible profondeur. -Des fondations profondes, Lorsque -Des fondations profondes, Lorsque les couches de terrain capables de les couches de terrain capables de supporter l’ouvrage sont à une supporter l’ouvrage sont à une grande profondeurgrande profondeur..

55 -2-2//FONDATIONS SEMI FONDATIONS SEMI PROFONDESPROFONDES : :

Ces fondations sont utilisées lorsque Ces fondations sont utilisées lorsque le sol est de mauvaise qualité sur une le sol est de mauvaise qualité sur une épaisseur inférieure à 8 mètres ou dans épaisseur inférieure à 8 mètres ou dans le cas de sols gonflants (sols argileux).le cas de sols gonflants (sols argileux). Elles sont constituées par des colonnes Elles sont constituées par des colonnes rondes ou rectangulaires en gros béton, rondes ou rectangulaires en gros béton, d'une profondeur variant de 2 a 12 d'une profondeur variant de 2 a 12 mètres. Elles transmettent jusqu'au bon mètres. Elles transmettent jusqu'au bon sol les charges apportées par une sol les charges apportées par une semelle de section réduite, et, par leur semelle de section réduite, et, par leur poids, s'oppose aux variations de poids, s'oppose aux variations de volume des terrains argileux.volume des terrains argileux.La section des puits est calculée en La section des puits est calculée en fonction des possibilités du sol sous son fonction des possibilités du sol sous son assise; le frottement latéral n'est pas assise; le frottement latéral n'est pas pris en compte sinon pour compenser le pris en compte sinon pour compenser le poids propre du puits. poids propre du puits. Les puits sont des fondations creusées à Les puits sont des fondations creusées à la main ou mécaniquement avec des la main ou mécaniquement avec des bennes preneuses; c'est ce quibennes preneuses; c'est ce qui

limite la profondeur des puits. Un limite la profondeur des puits. Un puits peut être élargit a la base (dans puits peut être élargit a la base (dans les sols de cohésion suffisante) : c'est les sols de cohésion suffisante) : c'est une structure en patte d'éléphant. une structure en patte d'éléphant. Contrairement aux fondations Contrairement aux fondations profondes, les structures n'atteignent profondes, les structures n'atteignent pas forcement la surface du sol. Les pas forcement la surface du sol. Les puits peuvent être prolongés jusqu'à puits peuvent être prolongés jusqu'à la surface du sol par des semellesla surface du sol par des semelles..

55––33// FONDATIONS PROFONDESFONDATIONS PROFONDES  :  : On appelle fondation profondes On appelle fondation profondes

toutes les fondations dont toutes les fondations dont l’encastrement H dans le sol excède l’encastrement H dans le sol excède quatre fois la largeur B de la semelle.quatre fois la largeur B de la semelle.On opte pour ce mode de fondation,On opte pour ce mode de fondation, lorsque les charges a transmettre lorsque les charges a transmettre au sol sont très importantes et au sol sont très importantes et lorsque le terrain en surface estlorsque le terrain en surface est de mauvaise portance. Les de mauvaise portance. Les fondations profondes sontfondations profondes sont

surtout utilisées pour les ouvragessurtout utilisées pour les ouvrages importants supportant de fortes importants supportant de fortes charges : bâtiments industriels,charges : bâtiments industriels,

ouvrages d’art ouvrages d’art..

On distingue trois types de fondations superficielles:

A/FONDATIONS PONCTUELLES:

Il s'agit des semelles isolées sous poteaux, destinées a transmettre au sol des charges concentrées plus ou moins importantes, la forme et les dimensions de telles semelles dépondront étroitement :

-des charges. -du taux de travail admis pour le

bon sol. -de la section droite des poteaux

reposant sur ces semelles.

Les fondations sont le Les fondations sont le résultat de la collaboration de résultat de la collaboration de plusieurs personnes :plusieurs personnes : LL'architecte 'architecte qui dessine qui dessine l'édifice, ces points d'appuis, son l'édifice, ces points d'appuis, son poids, sa formepoids, sa forme

LLe bureau d'étudee bureau d'étude ::qui qui conseille un système de conseille un système de fondation en fonction des fondation en fonction des caractéristiques du terraincaractéristiques du terrain LL'ingénieur en béton armé'ingénieur en béton armé qui qui calcul les dimensions des calcul les dimensions des fondations afin qu'elles puissent fondations afin qu'elles puissent supporter l'ouvrage sans risque supporter l'ouvrage sans risque de rupture ou de mouvementsde rupture ou de mouvements. .