NOTE Fondation

7/27/2019 NOTE Fondation

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NOTE N4

Les techniques de rparation des fondations et desstructures

Sommaire

A - Rparation des fondations

1. Prliminaires2. Examen des causes pouvant amener penser rparation ou renforcement3. Connaissance de l'environnement gotechnique4. Connaissance de la structure existante5. Mise au point du projet de rparation ou de renforcement

B - Rparation des structures

1. Classement des diffrents dsordres2. Mthodologie de la rparation ou du renforcement d'une structure3. Techniques actuelles de rparation et renforcement des ouvrages de stockage

et de transport des liquides

A - Rparation des fondations

1. Prliminaires

Les problmes de renforcement ou rparation des structures touchent galement le

domaine des fondations, spciales ou non. Dans de nombreux cas les problmes defondations sont associs aux problmes de la structure proprement dite, encorequ'ils puissent quelquefois se limiter aux seules fondations, sans atteindre le niveau

des superstructures.

Renforcements et rparations sont videmment des problmes voisins bien que lisen gnral des origines diffrentes.

LE RENFORCEMENT est envisag et excut avant que ne se produise undsordre, soit par le changement prvu de la destination d'un ouvrage, soit par lamodification programme des conditions extrieures (travaux au voisinage parexemple).
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LA RPARATION quelquefois double d'un renforcement, est la consquencede l'apparition d'un certain nombre de dsordres et son but est d'en liminer etles causes et les inconvnients.

La notion de confortement fait appel aussi bien une rparation qu' un

renforcement.

2. Examen des causes pouvant amener penser rparation ou renforcement

L'analyse des dsordres des fondations et structures d'un ouvrage peut se rsumer

aux investigations suivantes :

- inventaire ;

- causes (tude du dossier technique, conception) ;- volution (mesures par extensomtrie et tmoins) ;

- surveillance (analyse des mesures sur une priode suffisamment longue).

Nous distinguons dans les lignes qui suivent le cas des rparations et celui des

renforcements.

2.1. Cas des rparations

La rparation est toujours la consquence de l'apparition d'un dsordre apparent ou

de l'aggravation d'un dsordre, qui jusqu'alors avait pu tre considr commemineur sinon ngligeable.

Les causes de ces dsordres sont videmment multiples mais peuvent se classer encertain nombre de catgories bien distinctes :

a) Erreur sur la connaissance gologique et hydrodynamique des sols

Ce cas est beaucoup plus frquent qu'on ne le pense, car, pour des raisons

d'conomie ou mme quelquefois de ngligence, certains matres d'ouvrages ne fontfaire aucune campagne de reconnaissance sur le site o ils ont choisi de construire.Ils se contentent quelquefois d'une vague coupe de terrain rcupre sur un site

loign de plusieurs centaines de mtres, quand ce n'est pas de plusieurs kilomtres.

On passera ainsi ct des lments suivants trs importants pour le projeteur :

- variations importantes de la gologie locale ;- remontes importantes de la nappe phratique ;

- existence de vides de dissolutions (gypse), d'une zone karstique, d'anciennes

exploitations de carrires plus ou moins remblayes ou de fontis plus ou moinscombls ;


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- existence de zones notoirement instables ou de surfaces de glissement de terrain

possibles.

b)Erreurs, insuffisances, ou absence d'essais de laboratoires ou in situ

La dtermination des caractristiques physiques et mcaniques du sol de fondationest indispensable pour le bureau d'tudes. Il est ncessaire qu'un gotechnicien

dtermine la consistance de l'tude de mcanique des sols qui sera ralise, aussi

bien sur le site qu'en laboratoire.

c) Erreur sur les hypothses de calcul et la dfinition des ouvrages

Le cas est assez rare, les multiples contrles au niveau de l'laboration du projetdevraient en fait permettre d'liminer totalement la chose.

d)Mconnaissance de laprsence d'eaux agressives ou, lorsque ces eaux sontconnues, utilisation de matriaux inadapts la nature chimique de ces eaux.

e)Non prise en compte del'effet de barrage que certains ouvrages (paroismoules) peuvent constituer vis--vis de la nappe ou de certaines circulations d'eau.

f) Malfaons : si elles sont relativement rares, elles peuvent par contre treextrmement varies, par exemple :

- pieux trop courts, ou n'atteignant pas le substratum rocheux ;- pieux insuffisamment curs avant btonnage (tassements) ;- pieux coups au btonnage ou pieux trangls ;

- radiers insuffisamment arms ou dont les deux lits d'armatures sont confondus ;

- btonnage en prsence de circulation d'eau (btons dlavs) ;- aciers de liaison insuffisants ou inexistants.

g) Utilisation des ouvrages d'une manire non conforme leur destination

Ce sera le cas lorsque les charges de service dpasseront les charges de calcul ou

encore lorsque le terrassement devant une paroi moule dpassera la cote prvue etde ce fait diminuera la bute en pied de paroi prise en compte dans les calculs.

h) Causes accidentelles : elles peuvent tre multiples galement :

- travaux ou fouilles proximit des ouvrages ;

- incendies, explosions, etc., sans parler des tremblements de terre et autres

cataclysmes qui sortent du cadre de cette analyse ;- efforts horizontaux non prvus au projet.

2.2. Cas des renforcements


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Il peut s'agir de l'une quelconque des causes du paragraphe prcdent, mais aussi de

causes connues et programmes avant l'apparition des dsordres et notamment :

a)Chargement ou remblaiement d'un ouvrage en cours d'excution, pasenvisag ou non conforme aux hypothses de calculs du bureau d'tude.

b)Changement de destinationet d'utilisation des ouvrages, augmentation descharges, augmentation des portes, suppression de butons ou de tirants.

c) Modification des conditions extrieures : c'est le cas des phnomnes lis auxremontes de nappe, qui se traduisent par :

- une augmentation des efforts sur les voiles et radiers ;- des compressions dans les poutres et planchers ;

- des problmes de stabilit d'ensemble ;- des problmes de traction sur les pieux.

d)Projet de travaux proximit immdiate :

- fouilles et terrassements de toute nature ;

- fouilles profondes proximit des ouvrages, reprises en sous-oeuvre ;

- suppression de butes prs d'ouvrages de soutnement ou prs d'ouvrages enterrstravaillant en vote (mtro).

e)Modification de la nature d'un ouvrage, par exemple le remplacement d'unradier drainant avec pompage permanent, par un radier rsistant et tanche, est denature remettre en cause, en cas de remonte de nappe, la stabilit d'ensemble detout l'ouvrage.

3. Connaissance de l'environnement gotechnique

Il est indispensable avant la mise au point d'un projet de renforcement et/ou de

rparation de bien connatre l'environnement gotechnique de l'ouvrage. Pour celail est indispensable de procder l'valuation des points suivants :

- la rsistance du sol de fondation en procdant des essais en place, mais aussi enlaboratoire, afin de dterminer les caractristiques physiques et mcaniques des

sols.

- la variation des nappes phratiques dans le temps et notamment le niveau des plushautes eaux connu.

- d'valuer l'volution probable de l'environnement gotechnique et plusparticulirement les constructions futures mitoyennes mais aussi les drainages ou


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"seuils" ventuels qui en rsultent ou coulent de travaux, tels que pose de

canalisations, rabattement de nappes, plantations de sujet important, tels quepeuplier etc. ,qui acclrent la dessiccation des sols.

Pour ces investigations on utilisera les documents techniques suivants :

DSIGNATION RFRENCE

. Reconnaissance des sols

Sondage des sols de fondation

. Fondations

Fondations superficielles

Rgles pour le calcul des fondations

superficielles

Fondations profondes

. Pour mmoire

Terrassement pour le btiment

Fascicule STRRES N7

DTU 11.1

DTU 13

DTU 13.11

DTU 13.12

DTU 13.12

DTU 12

N 7 chapitre 2

reprise en sous-oeuvre

4. Connaissance de la structure existante

La connaissance de la structure existante peut se rsumer aux investigations

suivantes :

- valuation de la rsistance de la structure ainsi que du sol de fondation ;- valuation de la capacit portante d'un ouvrage aprs rparation ou renforcement.

Nous dtaillons, dans les lignes qui suivent, le premier point qui pose de nombreuxproblmes, le deuxime restant exclusivement un problme de bureau d'tudes.

Les causes du dsordre ou les raisons du renforcement tant connues, il convient

d'obtenir une connaissance aussi exacte que possible de la structure, de sesfondations et du milieu ambiant, de manire pouvoir effectuer une approche aussi

prcise que possible du projet de rparation ou de renforcement.

En effet, les conditions souvent difficiles et onreuses d'excution des travaux

peuvent amener prendre en compte des coefficients de scurit ou des hypothses


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de calcul plus audacieux que pour des travaux neufs, mais en gnral on

recherchera rtablir la scurit des ouvrages ou l'on procdera leur mise enconformit vis vis des rglements en vigueur.

On s'appliquera donc effectuer un certain nombre de recherches et investigations

que l'on peut regrouper en trois catgories.

4.1. Analyse du projet d'origine et des conditions d'excution de l'ouvrage

Il s'agira essentiellement de la recherche de l'tude du projet d'origine et dudroulement des travaux, soit :

- plans d'excution et notes de calcul ;- plans de ferraillage ;

- coupes de sondage et rapport gotechnique ;- fiches de forage et fiches de btonnage des pieux ;- rapports de chantiers ; etc.

Malheureusement, la plupart de ces documents ont en gnral disparu, surtout pour

les ouvrages trs anciens. Pour des ouvrages plus rcents, on devra bien souvent secontenter de quelques plans de coffrage et de ferraillage. On devra vrifier que la

conformit et l'exactitude des plans d'excution possds (de coffrage notamment)

correspondent bien l'ouvrage qui a t rellement excut.

4.2. Vrification des lments du projet et recherche des lments manquantsLa seule possession du projet d'origine n'est videmment pas suffisante, car biensouvent, soit on ne dispose pas du dernier indice de plan, soit l'ouvrage n'a pas t

ralis conformment aux plans, et ds l'instant o il y a dsordre, si la cause de ce

dsordre n'est pas, de prime abord, parfaitement tablie, on peut suspecter un risquede malfaon.

Il s'agit donc de vrifier ou de rechercher les diffrents paramtres de l'ouvrage et,

pour ce faire, on a recours :

- observation, visite l'oeil nu ou par plongeurs munis de camras ;

- puits de reconnaissance sous radier, le long des pieux, etc.

- vrification par carottage des paisseurs de radier, paroi, etc.- vrification des longueurs de pieux ou paroi (carottage, essais vibratoires, mesure

d'impdance, etc.) ;

- vrification des sections et positions d'armatures par puits, carottages,gammagraphie, etc.- analyse chimique des btons, en particulier on vrifiera si les btons de fondation

utiliss ont bien t confectionns avec les ciments agrs (CPA-CEM I, CLK-

CEM III/C, CHF-CEM III/A ou B, etc.).


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- les micropieux ;

- le drainage et/ou l'hydratation des sols.

On tablira donc, avant mme la dfinition du projet, le catalogue des techniques etmatriels utilisables dans le cas de confortement qui est pos.

Nous pouvons regrouper ces lments ou ces problmes en catgories distinctes.

5.1. Renforcement par reconstitution de maonneries, btons, terrains

Il s'agit l du problme des anciens ouvrages en maonnerie ou bton, ayant subi

les attaques d'lments agressifs, ou d'ouvrages en bton plus rcents qui sontdgrads ou fissurs.

5.1.1. Pour ce qui concerne les ouvrages anciens en maonnerie, on pourra avoirrecours :

- aux injections de maonneries et grosses fissures ;

- la mise en oeuvre d'armatures par forage et scellements ;- la reconstitution de terrains d'assise par injection.

Si on entend conserver l'ancienne fondation et si le terrain s'y prte, on peut

envisager d'amliorer les caractristiques des couches de fondation par injection.

5.1.2. En revanche, pour des ouvrages en bton fissurs ou dgrads, on fera appelaux techniques suivantes :

- aux injections de fissures fines la rsine ;- la mise en oeuvre de mortier de rsine pour la reconstitution des sections et le

cachetage des aciers apparents ;- au fers plats colls la rsine pour l'amlioration des rsistances.

5.1.3. Pour rsoudre les problmes poss par ces ouvrages et bien connatre lesmodes de rparations proposs ci-dessus on consultera notamment les fascicules du

STRRES ou les normes :

- NF P 95-101 - reprise du bton dgrad- NF P 95-102 - bton projet

- NF P 95-103 - traitement des fissures et protection du bton.

5.2. Micropieux, pieux, barettes et puits

Il s'agit soit de la reprise d'anciennes fondations, soit de l'excution d'une fondationnouvelle en cas de renforcement. On peut utiliser les techniques suivantes.

5.2.1. Micropieu


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Un micropieu est un pieu de petit diamtre (10 20 cm) quip d'une ou plusieursbarres ou d'un tube mtallique, scells dans un coulis de ciment fortement dos. Ilpeut tre inject dans sa partie scelle et travaille uniquement en frottement latral.

Sa capacit portante peut atteindre 1 MN.

Il est bien difficile lorsqu'une fondation profonde est l'objet d'un doute srieux (casde pieux trop courts et/ou inclin, flambement, etc.), de dfinir quelle part defondation peut tre conserve dans la dfinition du nouveau projet. Dans certains

cas, on est amen faire comme si la fondation ancienne n'existait pas et en

reconstruire une nouvelle, complte, qui supporte la totalit des charges.

Cette nouvelle fondation pourra tre constitue de micropieux ou pieux aiguille, en

cas de travail dans des sous-sols, ou des endroits exigus.

5.2.2. Pieux classiques et barettes

Si l'ouvrage s'y prte, la nouvelle fondation pourra tre une fondation sur pieux

classiques excuts avec les grands outillages traditionnels mis en place

l'extrieur de l'ouvrage. Le report des charges se fera par l'intermdiaire de

chevtres excuts en sous-oeuvre et en tranche blinde, qui reposent eux-mmessur les nouveaux pieux ou barettes.

5.2.3. Puits

Si la nappe phratique est suffisamment basse (ou rsultant d'un rabattement denappe), on pourra galement envisager une solution par puits la main excuts en

sous-oeuvre.

Le fascicule N 7 du STRRES pourra tre utilement consult et notamment les

chapitres 3 et 4, relatifs l'injection des sols pour le premier et l'excution desmicro-pieux pour le second.

5.3. Reprises en sous-oeuvre (semelles, puits)

Comme nous l'avons indiqu au chapitre prcdent, si la nappe phratique estsuffisamment basse (ou avec rabattement de nappe) ou inexistante, on peut raliser

des semelles ou puits.

Cela peut tre envisag si le sol porteur est une faible distance des fondations

existantes. La ralisation de semelles se fera en sous oeuvre, ce qui implique denombreuses difficults et un cot relativement lev.

L'excution en sous oeuvre se fera la main pour les terrassements, ainsi que pourl'ensemble des oprations. On pourra utilement procder la mise en charge de ces

semelles, avant clavage de ces reprises en sous oeuvre avec les semelles oufondations anciennes.


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2) de renforcer le radier en crant un contre-radier lorsque les hauteurs sous plafondle permettent ;

3) de raliser un cuvelage comme indiqu au chapitre prcdent ;

4) de diminuer les contraintes dans le radier en crant artificiellement une ligned'appuis supplmentaires entre files de poteaux, au moyen de tirants d'ancrage

prcontraints ou non ;

5) de renforcer la rsistance propre du radier au moyen de fers plats colls oud'armatures colles au mortier de rsine dans des saignes excutes par sciage audiamant ;

6) ou enfin de toute mthode associant plusieurs des techniques envisages ci-

dessus.

L encore, nous ne parlerons pas dans le dtail des problmes d'tanchit quincessitent en gnral la ralisation d'un cuvelage, encore que ces problmes soient

intimement lis aux rparations et renforcements des structures enterres.

5.6. Problmes de stabilit d'ensemble

Ceux-ci sont surtout dus aux phnomnes de remonte de la nappe phratique, ol'on s'aperoit qu'indpendamment des problmes de structure individuelle, toute

rparation faite, l'ouvrage n'est pas stable vis--vis des sollicitations extrieures, eten particulier des pousses hydrostatiques et de la pousse d'Archimde.

Dans ce cas, il n'existe que deux solutions :

1) soit supprimer ces pousses :

- rabattement,- chanage, drainage,- pompage,

- etc.

2) soit quilibrer ces pousses :

- alourdissement et lestage de l'ouvrage (gros bton, rocher, btonnaged'un dernier sous-sols, utilisation de btons lourds la baryte),

- ancrage verticaux par tirants prcontraints,

- ancrages par tirants passifs en cas de pousses occasionnelles.

5.7. tat de chargement des ouvrages lors d'un confortement


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Le matre d'ouvrage formulera par crit des recommandations lors d'une opration

de renforcement ou de rparation. En effet l'tat de chargement d'un ouvrage durantles travaux de confortement peut influencer le rsultat final.

B - Rparation des structures

1. Classement des diffrents dsordres

Les dsordres dont souffrent les structures peuvent en gnral se classer en troiscatgories :

- les vices de conception de construction ou d'excution qui affectent lesouvrages neufs, et qui vont de l'erreur de calcul la mauvaise qualit du bton, en

passant par les erreurs de ferraillage ou le manque de soins pour l'excution decertains dtails : gousset, appuis, joints, etc.

- les maladies de vieillesse, dues aux agressions du milieu : corrosion due auxatmosphres industrielles, aux ambiances marines, aux sels de dverglaage,

l'action des intempries, en particulier des cycles gel-dgel ;

- les accidents dus des causes mcaniques : surcharges non prvues l'origine,chocs dus des vhicules et s'exerant sur les parties sensibles d'une structure,

secousses sismiques ou mouvements de terrains se traduisant par des affaissements,des tassements ou des tassements diffrentiels.

Suivant leur gravit, ces dsordres relvent soit de la chirurgie, c'est--diredu confortement et du renforcement par des moyens concernant l'entreprise degros oeuvre, soit de lamdecine, c'est--dire de traitements de rgnration et deprotection.

2. Mthodologie de la rparation ou du renforcement d'une structureL'analyse d'une structure, son examen et la dfinition du projet ultrieur derparation ou de renforcement suppose une exacte connaissance des raisons et des

causes qui amnent se poser le problme.

La mthodologie peut se rsumer aux investigations suivantes :

2.1. Analyse des dsordres :

- inventaire,- causes (tude du dossier technique, conception),


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.Les liants hydrauliques (et leur association avec des polymres).

3.2. Reconstitution du bton

L'ouvrage de rfrence est la norme NF P 95-101 ou le fascicule N 2 du STRRES.

Les diffrentes techniques utilises sont :

. les rparations externes, qui sont excutes la surface du bton

- paufrures ;

- armature de bton arm apparente (corrosion) ;- faenage ;

- fissures de faible profondeur ;

- flaches et trous ;- usure superficielle du bton.

. les rparations internes

- injections de fissures profondes ;

- injections des cavits.

3.3. Technique du collage de plaques mtalliques


Les diffrentes techniques utilises sont :

. armatures colles ;

. plats colls (cornires et tles) ;

. dalles contre-colles.

3.4. Utilisation du bton projet


Il existe deux techniques d'excution.

Diffrence entre les deux techniques :

. projection par voie sche :

- l'eau n'est ajoute qu' la lance ;- le mlange "ciment-granulats" est sec ;

- vitesse voisine de 100 m/s la sortie de la lance ;


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- perte de granulats par rebondissements ;

- compactage nergtique :

. bonnes caractristiques mcaniques,

. bonne tanchit,

. rsistance au gel et la corrosion,

. retrait rduit du fait d'un bon serrage.

- bonne adhrence au support grce la pntration de la pte de ciment dans lespores de la paroi rceptrice ;

- enrichissement en ciment d aux retombes de granulats.

. projection par voie mouille :

- le bton frais mouill est introduit dans la machine ;- l'air comprim introduit dans la machine propulse le mlange (flux dilu) ;- l'air comprim est introduit la lance. Le transport du bton est assur par une

pompe bton (flux dense) ;

- vitesse de transport du mlange infrieure 1 m/s ;

- pertes faibles en granulats ;- pas d'enrichissement de la teneur en ciment par projection ;- aucune production de poussires ;

- rsistance mcanique leve du bton.

Quelle mthode choisir ?

.Projection par voie sche :

Les qualits obtenues sont primordiales pour la plupart des travaux de rparation ou

de renforcement (en plafond ou sur mur). La voie sche est recommande.

.Projection par voie humide :

Si les critres d'adhrence et de rsistance mcanique ne sont pas primordiaux et

que l'on recherche une projection faible sans production de poussire, la voiehumide peut tre retenue (confortement de petites galeries ou tuyaux en bton).

3.5. Prcontrainte additionnelle


Les diffrentes techniques de prcompression utilises emploient des cbles, destirants et des cerces.

M ini stre de l'conomi e, des F inances et de l' I ndustr ie - 21 dcembre 1998


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