Béton armé   : semelle de fondation isolée

1. Introduction

A quoi servent les semelles de fondations ?

Une semelle de fondation est un élément de construction destiné à transmettre des charges d’un ouvrage au sol de fondation.

La transmission des charges peut se faire soit à la base de la semelle par contact direct avec le sol (cas de fondation directe), soit par l’intermédiaire des pieux (cas de fondation indirecte).

En résumé, on peut dire qu’une fondation reprend les actions, c’est-à-dire les charges et les surcharges transmises par la structure et les transmet au sol de fondation avec une sécurité suffisante par rapport – à l’équilibre limite de rupture - à l’équilibre limite de déformation

Actions à reprendre par les fondations

En général, les actions à reprendre et à transmettre par une construction sont :

Le poids propre de la construction Les charges de service et d’exploitation Le vent et la neige La poussée des terres ou d’eau Le gonflement du sol suite à des variations de teneur en eau, à

des phénomènes de gel, etc. Les effets des mouvements thermiques

Différents types de fondations :

• Les fondations à faible profondeur- fondation sur plots ou semelle isolé- fondation filante ou continu- radiers

• Les fondations profondes- puits à blindage et faux puits- pieux

2. Semelle de fondation isolée

Facteurs de choix du type de fondation :

La nature de l'ouvrage à fonder : pont, bât. d'habitation, bât industriel, soutènement,....

La nature du terrain : connaissance du terrain par sondages et définition des caractéristiques

Le site : urbain, campagne, montagne, bord de mer,... La mise en oeuvre des fondations : terrain sec, présence d'eau,... Le type d'entreprise : matériel disponible et compétences,... Le coût des fondations : facteur important mais non décisif.

Utilisations

En cas de l’utilisation des semelles isolées la structure doit être conçue pour transmettre les charges en des points isolés et le sol de fondation doit avoir des qualités géotechniques adéquates.C’est-à-dire le sol d’assise doit avoir une résistance admissible assez élevée et une compressibilité faible afin de limiter les tassements différentiels.

Remarque

Il est vivement conseillé de faire réaliser une étude de sol avant de commencer l'étude des fondations. L'étude de sol peut faire des économies sur le type de fondations elle peut préconiser le déplacement du bâtiment vers une zone plus saine du terrain.

Eléments à calculer lors d’un dimensionnement d’une semelle de fondation isolée 

1. Dimensions du coffrage 2. Base de la semelle3. Hauteur de la semelle 4. Calcul du ferraillage (enrobage, nombre de barres,…)5. Vérification du poinçonnement

poinçonnement =?

Le phénomène de poinçonnement apparaît si la charge verticale transmise par la colonne sur la semelle est trop importante. La vérification de celui-ci consiste à calculer l’armature qu’il faut mettre dans le fond pour que la semelle ne brise pas.

Conditions de profondeur à cause du gel

La règle générale consiste à mettre la limite inférieure de la semelle 5 à 8 fois le nombre de degrés en dessous de 0 dans le sol. Par exemple s’il fait -5°C dehors, il faut mettre la limite inférieure de la semelle de fondation à 25-40 cm dans le sol. Ce qui veut dire qu’il

faut creuser cette distance. Mais dans la pratique on fait toutes les fondations à 80cm de la limite inférieure de la semelle de fondation.

Méthodes de fixation d’une colonne sur/dans une semelle : a) par fixation directe

On fixe les barres de fer dans la fondation puis on pose la colonne dessus et on coule le béton. Pour ceci des trous sont prévus dans la colonne.

b) par fût

On fait d’abord la semelle puis on place une sorte de cuve dessus. La cuve est généralement préfabriquée. La colonne est placée dans le trou, qui est un peu plus grand que la colonne, que la cuve contient. Puis on met le béton dans le reste du trou.

c) par bloc

Le principe est le même que celui du fût. Mais la cuve est déjà imbriquée dans la semelle ce qui rétrécit la hauteur par rapport au fût. Mais il faut plus de béton.

Questions

1. A partir de quelle profondeur une fondation est-elle hors gel ?

En Belgique, la règle pratique consiste à mettre la limite inférieure de la semelle de fondation à 80cm dans le sol. C'est-à-dire qu’il faut creuser 80cm.

2. Quel type de fer doit-on mettre dans une semelle de fondation ?

S500

3. Quel est le dosage d’un béton de fondation ?

Un béton de fondation est constitué de sable, de gravier, d’eau et de ciment. Il doit être dosé à 350kg de ciment par m³ (1m³ béton = ± 2500 kg)

4. Pourquoi faut-il mettre une couche de béton de propreté avant la construction de la semelle proprement dite ?

On met la couche de béton de propreté pour que les écarteurs qui tiennent le ferraillage ne puissent pas entrer dans la terre pendant la mise du béton. Cette couche sert également d’enrobage.

5. Pourquoi faut il mettre des écarteurs

Il faut mettre des écarteurs pour garantir que le ferraillage ne soit pas trop près des bords du béton. Les écarteurs peuvent être de différentes types : fer, pierre…

Lexique

Poinçonnement=Le phénomène de poinçonnement apparaît si la charge verticale transmise par la colonne sur la semelle est trop importante. La vérification de celui-ci consiste à calculer l’armature qu’il faut mettre dans le fond pour que la semelle ne brise pas.

Écarteur=Dispositif pour garantir la position des armatures

Béton de propreté= Béton à faible teneur en ciment, donc non structurel, coulé sur des épaisseurs ne dépassant pas 5 à 10cm

Coffrage= Le coffrage désigne généralement les formes en bois ou en métal, récupérables en tout ou partiellement, dans lesquelles le béton est coulé à son emplacement définitif

Colonne en béton=Support vertical d'une construction, il peut être de forme diverses en plan : cylindrique ou polygonal, régulier ou non et réalisé en béton non armé ou armé

Fondation en béton= Parties d'une construction en contact avec le sol sur lequel elles reportent les charges de l'édifice et réalisées en béton non armé ou en béton armé

Base compactée=couche en pierres qu’on met en dessous d’une fondation