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Auteur(s)
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Roger FRANK : Ingénieur civil des ponts et chaussées - Docteur-ingénieur, Docteur ès sciences physiques - Directeur du Centre d’enseignement et de recherche en mécanique des sols (CERMES, ENPC-LCPC) - Professeur à l’École nationale des ponts et chaussées
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Il existe deux grands modes de transmission des charges des constructions aux couches de sols sous-jacentes : par fondation superficielle et par fondation profonde. Le mot « fondation » est pris ici, et il en sera de même dans la suite de cet article, au sens de l’élément de la construction (en béton armé, le plus généralement). Il peut, dans certaines conditions, signifier les couches de sol elles-mêmes (sur lesquelles on entend précisément « fonder » la construction).
La fondation superficielle est, par définition, une fondation qui repose sur le sol ou qui n’y est que faiblement encastrée. Les charges qu’elle transmet ne sollicitent que les couches superficielles et peu profondes. Les fondations profondes (pieux et barrettes) reportent, elles, les charges tant dans les couches profondes que dans les couches superficielles qu’elles traversent.
Le mode de travail d’une fondation et son interaction avec le sol conduisent à introduire la notion de profondeur critique que l’on peut définir en première approximation comme le niveau au-dessous duquel, en sol homogène, la résistance sous la base de la fondation n’augmente plus. Les fondations superficielles ont leur base située au-dessus de cette profondeur critique : ce sont les semelles, radiers, etc. Les fondations profondes ont leur base située au-dessous de cette profondeur critique. Les fondations superficielles travaillent essentiellement grâce à la résistance du sol sous la base. Pour les fondations profondes (pieux, puits, barrettes, etc.), il y a également lieu de considérer la résistance du sol le long du fût, c’est-à-dire le frottement latéral (cf. chapitre spécialisé dans ce traité).
Entre les deux extrêmes, fondations superficielles et fondations profondes, on trouve les fondations semi-profondes dont la base se trouve au-dessus de la profondeur critique, mais pour lesquelles le frottement latéral ne peut être négligé : il s’agit des puits et pieux courts ou des barrettes de faible profondeur et de la plupart des caissons. Il n’y a pas de méthode de calcul propre à cette catégorie de fondations qui ne constituent que des cas particuliers ; i l faudra adapter, suivant les cas, les méthodes retenues pour les fondations superficielles ou pour les fondations profondes.
VERSIONS
- Version courante de févr. 2017 par Olivier BENOIT
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5. Justifications d’une fondation superficielle
La justification du dimensionnement d’une fondation superficielle est menée en faisant un certain nombre de vérifications.
Pour les fondations superficielles d’ouvrages de génie civil, les états limites à considérer concernent (fascicule 62-V, 1993) :
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le sol (ELU et ELS de capacité portante pour limiter les déplacements, ELU de glissement, ELU de renversement, ELS de décompression et ELU de stabilité d’ensemble au grand glissement) ;
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les matériaux constitutifs de la fondation superficielle ;
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le cas échéant, des déplacements dont le dépassement pourrait nuire au bon comportement de la structure portée.
Pour la vérification aux états limites ultimes (ELU), les sollicitations appliquées sont calculées pour les combinaisons d’actions données au paragraphe 2.2.1 et pour la vérification aux états limites de services (ELS), elles sont calculées pour les combinaisons données au paragraphe 2.2.2.
Pour les fondations superficielles de bâtiments, le DTU 13.12 (1988) préconise des vérifications semblables ou équivalentes.
Il en est de même pour le projet d’Eurocode 7-1 (1994). On notera que certains problèmes y sont plus explicitement mentionnés, tels que :
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l’apparition d’un état limite ultime dans la structure portée dû à des déplacements différentiels verticaux et horizontaux excessifs de la fondation ;
-
le soulèvement excessif (dû au gonflement du sol) ;
-
l’apparition...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AMAR (S.), BAGUELIN (F.) , CANÉPA (Y.) - Comportement de fondations superficielles sous différents cas de chargement. - Actes Coll. Int. Interactions Sols-Structures, Paris, 15-22. Presses de l’ENPC (1987).
-
(2) - AMAR (S.), BAGUELIN (F.), CANÉPA (Y.), FRANK (R.) - New design rules for the bearing capacity of shallow foundations based on Ménard pressuremeter tests. - Proceedings International Conference on Site Characterization, ISC 98, Atlanta, 19-22 avril (1998).
-
(3) - AMAR (S.), MORBOIS (A.) - Contribution au dimensionnement des fondations superficielles à l’aide du pénétromètre statique. - Bull. Labo. P. et Ch. (F), no 141, 37-43 (1986).
-
(4) - BAGUELIN (F.), JÉZÉQUEL (J.F.), SHIELDS (D.H.) - The pressuremeter and foundation engineering. - Trans Tech Publications, Clausthal, FRG (1978).
-
(5) - BOZOZUK (M.) - Bridge foundations move. - Transportation Research Record, 678, 17-21 (1978).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Eurocode 7 : calcul géotechnique. Partie 1 : règles générales. - XP ENV 1997-1 - 12-1996
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DTU 13.11 - Fondations superficielles. - DTU 13.11 - 5-1988
-
DTU 13.12 - Règles pour le calcul des fondations superficielles. - DTU 13.12 - 5-1988
-
Sols : reconnaissance et essais – Essai pressométrique Ménard. - NF P94-110 - 7-1991
-
Sols : reconnaissance et essais. Essai pressométrique Ménard. Partie 1 : essai sans cycle. - NF P94-110-1 - 1-2000
-
Sols : reconnaissance et essais – Essai pressométrique Ménard. Partie 2 : essai avec cycle. - XP P94-110-2 - 12-1999
-
Sols : reconnaissance et essais – Essai de pénétration statique. - NF P94-113 - 10-1996
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