Dans ce cours PDF, découvrez les différences fondamentales entre les fondations superficielles et profondes. Apprenez à identifier les types de fondations, leur dimensionnement et leur mise en œuvre. Explorez les semelles isolées, filantes et les techniques de calcul pour garantir la stabilité de vos constructions. Les fondations superficielles, placées à faible profondeur, sont idéales pour des charges légères, tandis que les fondations profondes s'avèrent nécessaires dans des sols peu porteurs. Ce résumé PDF est essentiel pour étudiants et professionnels du génie civil souhaitant approfondir leurs connaissances sur les fondations.
Les fondations sont des éléments cruciaux dans la construction d'un bâtiment, car elles assurent la stabilité et la sécurité de toutes les structures. Dans cet article, nous allons examiner en détail les fondations superficielles et profondes, leurs types, leurs caractéristiques, et les méthodes utilisées pour leur conception et leur dimensionnement.
1. Comprendre les fondations
Les fondations peuvent être définies comme la base d'une structure, destinée à transférer les charges du bâtiment vers le sol. Elles doivent être conçues de manière à résister à des forces variées, en fonction du type de sol, des charges appliquées, et des conditions environnementales.
1.1. Importance des fondations
Les fondations jouent un rôle primordial :
- Stabilité : Elles doivent empêcher tout mouvement ou affaissement du bâtiment.
- Répartition des charges : Les fondations distribuent le poids de la structure de manière uniforme sur le sol.
- Protection contre les éléments : Elles protègent les parties inférieures des bâtiments contre l'humidité et les variations de sol.
2. Types de fondations
2.1. Fondations superficielles
Les fondations superficielles sont généralement utilisées lorsque le sol à faible profondeur présente une résistance adéquate pour supporter les charges de la structure. Elles sont généralement moins coûteuses et plus faciles à mettre en œuvre.
2.1.1. Semelles isolées
Les semelles isolées sont le type de fondation superficielle le plus courant. Elles sont positionnées sous les poteaux de soutien et peuvent avoir différentes formes telles que :
- Circulaires : B = 2R
- Carrées : B = L
- Rectangulaires : avec B < L < 5R
Les dimensions de la semelle sont déterminées selon les caractéristiques du poteau qu'elles soutiennent et en conformité avec les besoins de charge.
2.1.2. Semelles filantes
Les semelles filantes sont utilisées sous des murs ou plusieurs poteaux rapprochés. Elles sont plus longues et plus étroites que les semelles isolées. Elles distribuent les charges sur une longueur plus étendue, ce qui est particulièrement utile pour des structures linéaires.
Dimensionnement des semelles superficielles Le dimensionnement des semelles est essentiel pour s'assurer qu'elles peuvent supporter les charges appliquées sans atteindre des niveaux de pression au sol trop élevés. La surface de la semelle doit être suffisante pour répartir ces charges de façon appropriée.
2.2. Fondations profondes
Les fondations sont considérées comme profondes quand la profondeur D est supérieure à la largeur B de 5 à 6 fois. Elles sont souvent nécessaires lorsque le sol en surface est trop faible pour supporter les charges.
2.2.1. Pieux
Les pieux sont des éléments de fondation profilés qui sont enfoncés dans le sol pour transférer des charges plus profond que les fondations superficielles. Deux principaux types de pieux existent :
- Pieux battus ou vibro-foncés : Structures préfabriquées qui sont enfoncées dans le sol, remaniant ainsi le terrain environnant.
- Pieux moulés : Réalisés par forage, où le béton est coulé dans le trou, perturbant peu le sol existant.
2.2.2. Modes de sollicitations
Les pieux peuvent subir divers types de sollicitations, notamment :
- Chargement axial
- Traction
- Sollicitations transversales
3. Dimensionnement des fondations
3.1. Fondations superficielles
Pour le dimensionnement des fondations superficielles, on doit considérer :
- La capacité portante du sol : Cette capacité doit être supérieure à la pression exercée par la fondation. Elle peut être déterminée par des essais en laboratoire ou in situ.
- Surface de la semelle : La surface S d'une semelle doit être proportionnelle à la charge (Nu) et à la contrainte du sol (q).
3.2. Fondations profondes
Le calcul des fondations profondes se base sur la résistance à la compression en pointe ainsi que la résistance par friction. La capacité portante totale d'un pieu (Qu) se calcule donc par : où :
- Qp représente la résistance à la pointe,
- Qf est la résistance par friction.
4. Pratiques de construction
4.1. Études de sol
Avant de concevoir des fondations, une étude de sol approfondie est cruciale. Cela inclut :
- Des tests pour évaluer la résistance et la capacité portante.
- L'identification des conditions d'humidité et de gel.
4.2. Mise en œuvre des fondations
La mise en œuvre des fondations doit suivre les normes techniques et réglementaires pour garantir la qualité et la sécurité. Les étapes typiques de construction comprennent :
- Le terrassement,
- L'installation des armatures,
- La mise en place de béton,
- Le curing approprié.
4.3. Gestion des eaux
Il est également essentiel de gérer les eaux souterraines pour prévenir la saturation des fondations, ce qui peut compromettre leur intégrité. Cela peut nécessiter l'ajout de systèmes de drainage dans les zones à risque.
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Conclusion
Les fondations superficielles et profondes sont des éléments clés dans le domaine de la construction. Elles assurent la sécurité et la stabilité des bâtiments, et leur bon dimensionnement ainsi que leur mise en œuvre sont essentiels.
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