Les types de fondations

Les principaux types de fondations : semelles, radiers et pieux.

L’importance de l’étude de sol

Avant toute construction, une étude de sol est cruciale pour garantir la stabilité et la durabilité de l’ouvrage. Cette analyse géotechnique permet de comprendre la nature, la composition et la capacité portante du sol, ainsi que ses réactions aux charges appliquées par la structure. L’étude de sol identifie les éventuels problèmes tels que la présence de nappes phréatiques, de sols argileux expansifs, ou de couches compressibles, qui pourraient compromettre l’intégrité de l’ouvrage.

En fournissant des données essentielles, cette étude guide le choix des fondations les plus appropriées, qu’elles soient superficielles ou profondes, assurant ainsi une base solide et sécurisée pour toute construction. Les fondations sont particulièrement importantes pour éviter tout type de tassement :

Tassement Partiel

Le sol s’enfonce de manière non uniforme en raison de la présence de différentes couches de sol avec des propriétés mécaniques variées. Ce type de tassement provoque des fissures et des déformations dans la structure en raison du mouvement inégal du sol. Cela peut être particulièrement problématique dans les sols hétérogènes ou en présence de remblai.

Tassement Uniforme

Le sol s’enfonce uniformément car il est homogène dans ses propriétés. Il est considéré comme moins problématique que le tassement partiel, car il n’entraîne pas de déformations importantes de la structure. Cependant, il peut encore nécessiter des ajustements pour assurer la stabilité de la structure.

Les types de fondations

Les fondations sont des éléments essentiels dans la construction des bâtiments, car elles transfèrent et distribuent les charges de la structure au sol de manière à assurer la stabilité et la sécurité de l’ouvrage. Il existe trois grandes catégories de fondations : les fondations superficielles, les fondations semi-profondes et les fondations profondes.

Il est essentiel de connaître deux paramètres clés afin de distinguer les différents types de fondation :

D : la profondeur de la base de la fondation par rapport au terrain naturel (l’ancrage).

B : la largeur ou le diamètre de la fondation.

Les catégories de fondations sont définies comme suit :

• Si D < 4*B, la fondation est dite superficielle.
• Si 4*B < D < 10*B, la fondation est dite semi-profonde.
• Si D > 10*B, la fondation est dite profonde.

Les fondations superficielles :

Elles sont adaptées lorsque le bon sol est trouvé à une faible profondeur, ces fondations répartissent les charges de manière uniforme et préviennent le tassement différentiel. Elles se caractérisent par leur construction simple et leur faible coût comparé aux fondations profondes. Elles sont des fondations posées à une profondeur relativement faible, généralement inférieure à trois mètres. Elles sont largement utilisées dans les constructions résidentielles et commerciales légères. Il existe des types de fondations superficielles :

Semelles isolées

Les semelles isolées, également appelées semelles simples ou fondations ponctuelles, sont des éléments de fondation individuels placés sous chaque poteau d’une structure. Elles sont l’une des formes les plus courantes de fondations superficielles en raison de leur simplicité et de leur efficacité pour supporter des charges concentrées. Elles peuvent se présenter sous différentes formes : carrée, rectangulaire, avec contrefort, avec nervures croisées, et tronconique.

Matériaux : Elles sont habituellement réalisées en béton armé pour fournir la résistance nécessaire et éviter les fissurations sous charge. L’armature en acier renforce le béton et permet d’équilibrer les efforts internes à la fondation.

Profondeur : La profondeur d’une semelle isolée est suffisante pour atteindre une couche de sol stable et prévenir les effets du gel, généralement entre 1 et 3 mètres.

Semelles filantes

Les semelles filantes sont des éléments de fondation largement utilisés dans la construction pour distribuer les charges des murs porteurs sur une bande continue de béton armé. Elles sont généralement sous un voile ou sur un mur en béton armé, et elles sont particulièrement adaptées aux bâtiments avec des murs continus et des charges linéaires.

Matériaux : Elles sont réalisées en béton armé pour assurer une résistance suffisante contre les contraintes de flexion et de cisaillement. Les armatures en acier sont intégrées pour renforcer la structure et améliorer sa capacité portante.

Profondeur : La profondeur des semelles filantes est déterminée en fonction de la capacité portante du sol et des charges appliquées par la structure. Elle varie généralement entre 0,6 mètre à 1,2 mètres, voire plus dans certains cas, en fonction des exigences du projet et des caractéristiques du sol.

Les Fondations semi-profondes :

Elles sont utilisées lorsque le sol présente des risques de tassement modéré, elles offrent une solution intermédiaire pour des conditions de sol variables. Les fondations semi-profondes sont généralement installées à des profondeurs allant de 2 à 5 mètres, jusqu’à la couche de sol présentant des caractéristiques mécaniques.

Les radiers, également connus sous le nom de dalle pleine, sont largement utilisés dans la construction pour répartir uniformément les charges sur toute la surface du bâtiment. Ils sont particulièrement adaptés aux sols de faible capacité portante et sont souvent choisis pour leur simplicité de conception et leur efficacité. Il existe des types de radiers :

Puits de fondations (ou caissons)

Il s’agit de grands puits forés remplis de béton. Ils peuvent être circulaires ou rectangulaires et sont souvent utilisés pour les ponts ou autres structures nécessitant des fondations semi-profondes. Ils permettent de transférer les charges à des couches de sol stables. Les fondations de ce type sont constituées de massifs en béton ou en béton armé coulés directement dans des excavations. Leur profondeur varie généralement entre 2 et 5 mètres. Ce type de fondation est utilisé lorsque les fondations superficielles ne sont pas adéquates et que les fondations profondes ne sont pas nécessaires, ce qui permet de réduire les coûts.

Radier plat d’épaisseur constante

Convient aux bâtiments avec des charges relativement faibles et de petites emprises au sol. La dalle de béton est d’épaisseur uniforme sur toute sa surface, adaptée aux charges qui génèrent des contraintes uniformes au sol.

Radier nervuré

Utilisé pour des charges importantes où une épaisseur de radier plus élevée serait nécessaire sans nervure. Des nervures (travures de poutres) sont intégrées dans la dalle pour renforcer sa rigidité. Les nervures peuvent être disposées dans un seul sens ou dans deux sens, selon les exigences de conception et la disposition des murs ou poteaux.

Radier champignon

Adapté aux constructions ossaturées, qui désigne toute forme de support structurel rigide, où une surface plate sans nervures est souhaitée. Absence de nervures pour permettre une surface dégagée sur de grandes portées.

Radier voûté

Utilisé pour augmenter les portées sans augmenter sensiblement l’épaisseur du radier. Les voûtes intégrées dans la dalle permettent de répartir les charges sur de plus grandes distances tout en maintenant une épaisseur de radier raisonnable, adaptée aux conditions où les portées entre les éléments porteurs sont importantes.

Les fondations profondes :

Les fondations profondes sont nécessaires lorsque le bon sol se trouve à une grande profondeur, elles assurent la transmission des charges à des couches de sol stables, éliminant ainsi les risques de tassement important. Elles sont utilisées lorsque les couches de sol proches de la surface ne sont pas suffisamment résistantes pour supporter les charges de la structure.

Pieux 

Un pieu est une fondation élancée qui transmet les charges de la structure aux couches de sol possédant des caractéristiques mécaniques suffisantes pour éviter la rupture du sol. Les trois parties principales d’un pieu sont la tête, la pointe et le fût. La longueur d’ancrage correspond à la pénétration du pieu dans les couches de sol résistantes.

Ils sont utilisés pour :

• Sol non stable à faible profondeur : Lorsque les couches de sol superficielles ne peuvent pas supporter les charges de la structure.
• Profondeur de bonne portance : Lorsqu’une couche de sol stable est trouvée à une grande profondeur.
• Construction à proximité de structures existantes : Les pieux forés permettent de minimiser les vibrations et les perturbations.
• Projets de grande envergure : Comme les immeubles de grande hauteur (IGH), les ponts et autres structures nécessitant un soutien substantiel.

Il existe des types de pieux :

Pieux forés et pieux forés tubés

Ces pieux sont réalisés en forant un trou dans le sol, puis en y coulant du béton. Ils peuvent être armés ou non. Les pieux forés sont utilisés dans des sols où le battage des pieux est difficile en raison de la densité du sol ou des vibrations non désirées. Ils sont idéalement utilisés lorsque le sol est suffisamment cohérent et situé au-dessus des nappes phréatiques. Le principe d’exécution reste le même que pour les pieux forés tubés, mais le tubage n’est pas nécessaire. Le pieu est exécuté sans nuisance sonore et sans vibration. L’ancrage se fait dans les terrains sûrs à grande profondeur.

Pieux battus (ou Pieux préfabriqués)

Ces pieux sont fabriqués à l’avance en béton, acier ou bois, puis enfoncés dans le sol par battage à l’aide de marteaux hydrauliques ou pneumatiques. Ils sont utilisés dans des sols où le battage est possible et où les vibrations ne posent pas de problème.

Micropieux

Les micropieux sont des fondations profondes de petits diamètres (généralement inférieur à 300 mm) utilisés pour transférer les charges d’une structure aux couches de sol plus résistantes. Ils sont particulièrement adaptés aux situations où les méthodes traditionnelles de fondation ne peuvent pas être utilisées. Ils sont forés et remplis de béton ou de mortier et souvent armés pour renforcer leur capacité portante.

Les micropieux sont utilisés pour :

• Renforcement de fondations existantes : Pour réhabiliter ou augmenter la capacité portante de structures existantes.
• Espaces confinés : Idéals pour les travaux dans des zones urbaines ou espaces restreints.
• Sites sensibles : Utilisés où les vibrations et le bruit doivent être minimisés.
• Sols instables : Adaptés aux sols hétérogènes ou difficiles d’accès.
• Projets spécifiques : Appliqués dans les fondations de pylônes, tours, et ouvrages de génie civil.

Les parois moulées

Les parois moulées représentent une technique avancée de construction de fondations profondes ou de soutènement de sols dans des conditions de sol difficiles. Ce procédé, adopté dans les projets d’infrastructures de grande envergure, tels que les parkings souterrains, et les fondations de bâtiments élevés, offre des avantages significatifs en matière de stabilité et de durabilité.

La construction en paroi moulée implique la création de tranchées verticales, remplies temporairement d’un fluide bentonitique pour stabiliser les parois avant de les bétonner. Le fluide permet de maintenir les parois de la tranchée en place jusqu’à ce que le béton soit coulé, assurant ainsi la stabilité du sol environnant même à des profondeurs importantes. Une fois la tranchée prête, des cages d’armatures sont installées par plots successifs, puis du béton est coulé, remplaçant le fluide bentonitique et formant ainsi une paroi solide et étanche.

Cette technique est particulièrement efficace dans les milieux urbains et sur des sites à proximité de structures sensibles où l’espace est limité. Les parois moulées permettent de minimiser les vibrations et les nuisances sonores, réduisant ainsi les impacts sur les bâtiments adjacents. De plus, elles présentent une grande adaptabilité aux sols complexes et peuvent être utilisées dans des sols sableux, argileux, ou rocheux, voire dans des conditions de nappe phréatique élevée.

En conclusion, le choix entre fondations superficielles, semi-profondes et profondes dépend de nombreux facteurs, notamment la nature du sol, les charges appliquées par la structure et les exigences spécifiques du projet. Une étude de sol approfondie est indispensable pour déterminer le type de fondation le plus approprié, garantissant ainsi la stabilité et la durabilité de l’ouvrage.