Chap. 1
I. Infrastructures
A) 🏗️ Qu'est-ce que l'infrastructure ?
- L'infrastructure d'un bâtiment est la partie inférieure et structurante.
- Elle comprend :
- Les fondations
- Les sous-sols
- Les parkings éventuels
- Elle constitue l'assise du bâtiment.
- Permet une bonne répartition des charges sur les sols.
Chap. 2
I. Types de fondations superficielles
A) 🏗️ Semelles isolées
- Description : Éléments de fondation ponctuels, généralement carrés ou rectangulaires, supportant des charges concentrées (poteaux).
- Caractéristiques techniques :
- Dimensions : 0,8 à 3 m de côté
- Épaisseur : 20 à 80 cm
- Ferraillage : treillis soudé ou barres d’acier croisées
- Exemple de calcul :
- Charge : 500 kN, capacité portante : 150 kPa
- Surface nécessaire = 500 kN / 150 kPa = 3,33 m² → Semelle carrée de 1,85 m de côté (facteur de sécurité 1,2)
- Avantages :
- Économiques pour structures légères
- Faciles à mettre en œuvre
- Adaptées aux charges ponctuelles
- Inconvénients :
- Risque de tassements différentiels
- Peu adaptées aux sols hétérogènes
- Conseil pratique : Prévoir un débord de la semelle d’au moins 15 cm de chaque côté du poteau.
B) 🏢 Semelles filantes
- Description : Fondations continues supportant des charges réparties (murs porteurs).
- Caractéristiques techniques :
- Largeur : 40 à 100 cm
- Épaisseur : 25 à 50 cm
- Ferraillage : longitudinal et transversal
- Cas d’étude :
- Immeuble R+3 de 20 m de long, charge linéaire : 250 kN/m, capacité portante : 180 kPa
- Largeur nécessaire = 250 kN/m / 180 kPa = 1,39 m → Semelle filante de 1,5 m de large (facteur de sécurité)
- Avantages :
- Bonne répartition des charges
- Réduction des risques de tassements différentiels
- Adaptées aux murs porteurs
- Inconvénients :
- Plus coûteuses que les semelles isolées
- Nécessitent plus de béton et d’acier
- Astuce : Prévoir des joints de dilatation tous les 25-30 m pour limiter les effets des variations thermiques.
C) 🏠 Radiers
- Description : Dalle de béton armé couvrant toute la surface du bâtiment.
- Caractéristiques techniques :
- Épaisseur : 20 à 40 cm pour bâtiments courants
- Ferraillage : nappe supérieure et inférieure
- Possibilité de nervures pour rigidité
- Exemple chiffré :
- Bâtiment de 400 m², sol de faible portance (50 kPa) : Épaisseur = 35 cm, Volume de béton ≈ 140 m³, Quantité d’acier ≈ 12 tonnes
- Avantages :
- Excellente répartition des charges
- Idéal pour sols de faible portance
- Résistant aux poussées hydrostatiques
- Inconvénients :
- Coût élevé (150-200 €/m²)
- Mise en œuvre complexe
- Conseil d’expert : Prévoir un chaînage périphérique renforcé dans les zones à risque de retrait-gonflement des argiles.
D) 🏗️ Fondations en poutres
- Description : Réseau de poutres en béton armé sous la structure.
- Caractéristiques techniques :
- Section des poutres : 40 × 60 cm à 60 × 80 cm
- Ferraillage : longitudinal et cadres transversaux
- Nœuds renforcés aux intersections
- Cas pratique :
- Hangar industriel de 30 × 50 m, trame de poteaux de 10 × 10 m : Poutres de fondation de 50 × 70 cm, quadrillage de 10 × 10 m
- Avantages :
- Bonne rigidité de l’ensemble
- Adaptées aux sols hétérogènes
- Réduction des tassements différentiels
- Inconvénients :
- Conception et mise en œuvre complexes
- Coût plus élevé que les semelles simples (environ +30%)
- Astuce technique : Utiliser des logiciels de calcul aux éléments finis pour optimiser le dimensionnement.
Chap. 3
III. Fondations semi-profondes & profondes
A) 🏗️ Définition et caractéristiques principales
- Les fondations semi-profondes se situent entre les fondations superficielles et profondes.
- Utilisées lorsque les couches superficielles ne sont pas assez résistantes, mais que les couches profondes ne sont pas nécessaires.
- Profondeur : généralement entre 3 et 8 mètres.
- Rapport profondeur/largeur : entre 2 et 6.
- Transfert des charges : combinaison de la résistance de pointe et du frottement latéral.
B) 🕳️ Puits
| Caractéristiques | Détails |
|---|---|
| Diamètre | 1 à 3 m |
| Profondeur | 3 à 8 m |
| Capacité portante | 1000 à 5000 kN par puits |
- Avantages :
- Mise en œuvre simple.
- Pas de vibrations.
- Adaptés aux charges ponctuelles importantes.
- Inconvénients :
- Excavation difficile en présence d’eau.
- Risques de sécurité pour l’excavation manuelle.
- Contrôle de verticalité délicat pour les grandes profondeurs.
C) 📏 Barrettes
| Caractéristiques | Détails |
|---|---|
| Longueur | 2,5 à 6 m |
| Largeur | 0,6 à 1,5 m |
| Profondeur | 4 à 8 m |
- Avantages :
- Grande capacité portante.
- Résistance aux efforts horizontaux.
- Adaptées aux charges linéaires importantes.
- Inconvénients :
- Nécessitent un équipement spécialisé.
- Coût plus élevé que les puits simples.
- Difficultés en milieu urbain dense.
D) ⚓ Semelles sur colonnes ballastées
- Caractéristiques techniques :
- Diamètre des colonnes : 0,6 à 1 m.
- Profondeur : 4 à 8 m.
- Maillage : 1,5 à 3 m entre axes.
- Avantages :
- Réduction des tassements.
- Amélioration de la capacité portante du sol.
- Drainage vertical favorisé.
- Inconvénients :
- Efficacité limitée dans les sols très mous.
- Nécessite un matériau de ballast de qualité.
- Contrôle qualité exigeant.
E) 🏢 Fondations profondes
- Utilisées lorsque les couches superficielles ne supportent pas les charges.
- Profondeur : généralement supérieure à 5 mètres.
- Capacité portante : combinaison de la résistance de pointe et du frottement latéral.
F) 📏 Pieux
| Caractéristiques | Détails |
|---|---|
| Diamètre | 300 mm à 2000 mm |
| Longueur | 6 à 40 m, parfois plus |
| Capacité portante | 500 kN à plus de 10 000 kN par pieu |
-
Types de pieux :
- Pieux battus préfabriqués : béton armé, acier, bois.
- Pieux forés : adaptés à tous types de sols.
- Pieux vissés : mise en œuvre rapide, peu de vibrations.
- Pieux à refoulement : amélioration des caractéristiques du sol environnant.
-
Avantages :
- Grande capacité portante.
- Adaptés à divers types de sols.
- Peuvent traverser des couches de sol médiocres.
-
Inconvénients :
- Coût élevé (150 à 300 €/ml).
- Mise en œuvre parfois bruyante.
- Nécessitent un équipement spécialisé.
G) 🏗️ Murs de soutènements
- Ouvrage vertical ou sub-vertical pour créer un dénivelé entre des terres.
- Utilisés pour :
- Aménagement des terrains en pente.
- Préservation des routes et bâtiments.
- Maintien des terres pour digues ou quais.
- Soutien des fouilles et tranchées de chantier.
Chap. 4
IV. Dallages
A) 🏗️ Dalle sur vide sanitaire
- Définition : Ouvrage en béton reposant uniformément sur le sol.
- Utilisation : Nécessaire pour terrains avec fondations profondes ou sols humides.
- Avantages :
- Amélioration de l'isolation thermique du premier plancher.
- Facilite le passage des réseaux (plomberie, électricité, chauffage).
B) 🏢 Dalle sur sous-sol enterré
- Construction : Utilisation de planchers à poutrelles (béton précontraint ou treillis métallique).
- Éléments : Coffrage en béton et/ou polystyrène expansé.
- Considérations :
- Profondeur du sous-sol à adapter selon les réseaux d’évacuation.
- Prévoir une pompe de relevage si nécessaire.
- Installation de puits de ventilation recommandée.
- Éclairage possible avec des cours anglaises en polyester ou PVC.
C) 🌍 Dalle sur terre-plein
- Caractéristiques : Solution économique sans espace sous les pièces habitées.
- Construction :
- Dalle en béton armé coulée directement sur le sol.
- Fondations limitées aux murs périphériques.
- Préparation :
- Lit de sable damé par couches successives comme fond de coffrage.
- Film de polyéthylène pour éviter les remontées d’eau.
- Isolation avec plaques de polystyrène expansé ou extrudé, choisies pour leur densité.