Une fondation est une partie du bâtiment qui répartit les charges au sol (poids, forces climatiques, sismiques et charges d’exploitation) de celui-ci.
Elles représentent un enjeu essentiel de la construction d’un bâtiment car c’est la partie qui reprend l’intégralité des charges pour les retransmettre au sol (en prenant en compte les tassements potentiels de celui-ci) et les capacités hydriques du sol.
Elles sont dimensionnées principalement selon :
– le niveau sismique du site
– les natures et portances du sol
– les descentes de charges du bâtiment
– les forces d’arrachements auxquelles peut être soumis le bâtiment.
Ce dimensionnement est une affaire de spécialiste (en général faite par un bureau d’études béton). Même si certains s’en dispensent (car coûteuse), celle-ci se révèle très importante.
Les étapes de mise en œuvre des fondations
1. Au préalable, on devra :
– avoir une étude de sol, afin de connaître la qualité de celui présent
– faire une étude structure ( ou « étude béton », réalisée par un bureau d’études)
– savoir le type de fondation à mettre en œuvre (voir dessin ci-dessous).
Il faut connaître la zone sismique pour savoir quelles seront les contraintes structurelles à ajouter ou non.
Le zonage sismique peut se trouver facilement en allant sur cette page du site géoportail
– La hauteur et la largeur de celles-ci
– Le ferraillage à mettre en place
2. La cherche des points hauts et bas du bâtiment.
3. Définir le point 0 fini par rapport au PNH
4. Déterminer la profondeur de fouille minimum par rapport au PNB, pour avoir des fondations hors gel (dans le cas de fondations superficielles)
Cette carte a été éditée pour une altitude de 150 m. Dans le cas où vous seriez à une altitude plus importante, le DTU 13.11 (Documentations Techniques Unifiées), donne cette formule:
H = H0 – (A-150) / 4000
Où
A est l’altitude ;
H0 est la valeur lue sur la carte pour A ≤ 150 m ;
H est la profondeur hors gel.
(H, H0 et A en mètres).
Dans le cas d’un terrain en pente, il peut être intéressant de faire des fondations en redan (ou redent qui est un décrochement pour suivre la pente) pour limiter les profondeurs de fouille et de matière (sous-bassement moins important)
5. Prévoir la profondeur de fond de fouille à l’aide du calepinage des blocs avec semelle et arase
Pour la hauteur des fondations, plusieurs éléments sont à prendre en compte:
– la profondeur hors gel en fonction de la localisation (niveau supérieur du béton de propreté)
– l’arase finie doit être au minimum 20 cm au dessus du sol fini pour les constructions bois, et dans une moindre mesure pour les autres, pour créer une rupture de la capillarité et autres remontées d’humidité
– La hauteur de la semelle (25 cm en général)
– La hauteur des blocs de soubassement ainsi que l’arase
La largeur de la semelle est liée à la celle des blocs de soubassement. En général, elles débordent de 15 cm de part et d’autre. Par exemple, pour des éléments de 20 cm de large, on aura une semelle de 50 cm ; pour des blocs de 30, on aura 60 cm de semelle.
6. Faire creuser les fouilles par le terrassier.
7. Vérifier le niveau des fouilles au laser d’après la profondeur définie ; mettre un béton de propreté (sur une hauteur de 4 cm minimum), ce qui permet également d’économiser de la matière si le fond de fouille n’est pas régulier et permet également d’éviter que le ferraillage ne soit au contact direct du sol (rouille du ferraillage) ; veiller à ce que le béton de propreté soit bien nivelé (au laser).
8. Disposer le ferraillage d’après l’étude béton fournie sur le béton de propreté en veillant bien à ce que celui-ci soit situé au minimum 3 cm au dessus du béton de propreté (imposition du DTU 13.11 pour que le ferraillage enrobe bien les ferrailles partout)).
Vous devrez également placer des aciers en équerre afin d’assurer un ferraillage d’angle pour permettre les chaînages (liaisons) horizontaux et verticaux.
Pour ces éléments, cela varie si vous êtes en zone sismique.
– Si vous êtes en zone parasismique, il faudra mettre en place 4 aciers de 10 mm de diamètre pour le chaînage vertical (sachant que la liaison devra s’étendre au minimum de 40 fois le diamètre sur les fixations horizontales), les contraintes étant plus importantes. Ceci a donc une incidence financière sur cette partie, la partie acier sera quadruplée et la mise en œuvre du ferraillage sera doublée.
– Si vous êtes en zone non parasismique, il faudra mettre en place 2 aciers de 8 mm de diamètre pour le chaînage vertical
9. Couler la semelle avec un béton à 350 kg au m3 (il y aura 350 kg de ciment pour 1 m3 de béton fini) et régler le haut de la semelle au laser. Attention au maintien des aciers verticaux
10. Après séchage de la dalle, veiller à reporter le nu extérieur des soubassements sur les semelles.
11. Déposer une couche de mortier sur la semelle pour mettre en place le premier rang de soubassement. Monter les blocs d’angles de manière à éventuellement régler les aciers si ceux-ci avaient bougé. Vérifier l’aplomb à l’aide d’un fil à plomb sur points perpendiculaires sur des endroits opposés du bloc.
Une fois les agglos d’angle en place, mettre un cordeau en place d’un bout à l’autre (pour ce faire, il vous suffit d’enrouler le cordeau ou ficelle autour d’une grosse pierre, que vous viendrez caler à l’arrière de votre agglo, de le faire passer ensuite au dessus du côté opposé de l’agglo et sur les agglos de part et d’autre, caler une pointe ou clou de manière à ménager un espace d’environ 1 mm entre cordeau et agglo ; vous placerez ensuite les agglos suivants en veillant à ne pas toucher le cordeau et en restant à 1 mm de celui-ci)
13. Continuer avec les autres blocs, y compris pour les autres rangées blocs et pour les agglos en U pour le chaînage (en général sur la dernière rangée horizontale pour y placer le ferraillage horizontal qui ceinture le bâtiment)
14. Mettre les aciers de chaînage verticaux et horizontaux, couler le béton. Faire votre arase (afin de fixer des goujons pour que ceux-ci aient une accroche au moment de les fixer). Placer des planches de coffrage, le long des agglos, dépassant d’une hauteur suffisante (3 ou 4 cm) pour la fixation avec un niveau laser. Le chaînage joue le rôle de support de fixation pour le mur situé au dessus.
Les différents types de fondation
Les fondation en radier
Le radier est une dalle continue ferraillée de telle sorte qu’elle tient lieu de fondation. C’est une fondation superficielle.
Elle est mise en œuvre
– lorsque la portance du sol est trop faible
– lorsqu’on a une charge très importante à supporter (ex: les fonds des bassins de piscines publiques sont très souvent fondés sur un radier)
– si les éléments de maçonneries sont trop contraignants à mettre en place ou que les fondations se trouvent très proches (poteaux proches)
– si la profondeur de fouille est très importante ou si le sol est difficile à creuser.
Les fondations en semelle filante
Les semelles filantes (voir illustration plus haut) sont continues. Elles permettent de répartir les charges sur des surfaces importantes et évitent donc les tassements différentiels (tassements plus importants par endroits, et donc instabilité) lorsque les sols sont moins homogènes. C’est également une fondation superficielle.
Les fondations sur plots (ou semelle isolées)
Lorsque le sol est moins bon et qu’on a recours à des fondations semi-profondes, on met des plots en place. Pour des raisons financières, on peut également les préférer (moins de fouilles, donc de main-d’œuvre et de matière à mettre en place, évidemment, cela dépend des caractéristiques des plots).
Ce type de fondations est, en général, placé sous des poteaux. Le dimensionnement, de ces plots, est en général carré ou rectangulaire.
Les puits ou pieux
Lorsqu’on est sur un sol accidenté ou sur un terrain où le sol permettant de reprendre les charges du bâtiment est très bas, on met en place des fondations profondes de type pieu
Des fondations alternatives
Les fondations cyclopéennes (ou fondations romaines)
Ce type de fondation sera développé dans le prochain article. Ce sont des fondations en pierres et béton de chaux (ne pas mettre de ciment car la pierre a besoin de pouvoir laisser passer l’eau pour ne pas être détériorée).
Leur nom leur vient de la Grèce Antique, quand devant la taille gigantesque des blocs de pierre de ces fondations (plusieurs m3), les Grecs n’ont pu imaginer que c’était l’œuvre de leurs ancêtres. Ils en ont donc conclu que cela ne pouvait être l’œuvre que de géants : les cyclopes.
Ces fondations n’ont pas de cadre légal, car elles ne sont pas réglementée par un DTU.
Le bambou comme alternative à la ferraille
Avec la chaux ou la terre, il n’est pas possible de mettre de ferraille en place, car comme ces matériaux laissent passer l’humidité, la ferraille n’aurait qu’une durée de vie limitée. On peut donc mettre en place des bambous en guise de ferraillage. Comme pour les fondations cyclopéennes, celles-ci n’ont pas de DTU
Le pneu.
Il est possible de faire des fondations avec des pneus qu’on aura rempli de matériaux compactés (gravier, terre, etc…). Pas de DTU pour ce système non plus.
Ce système permet de valoriser des déchets et est utilisé notamment pour les earthship (un earthship est un habitat semi enterré et le mur enterré est en général constitué de pneus)
Points particuliers :
La planelle
La planelle est un élément de maçonnerie de faible épaisseur (5 cm pour le béton) mise en place au nez d’une dalle, alignée avec le nu extérieur de la maçonnerie verticale, ce qui permet la continuité des enduits de façade sans surépaisseur.
Elle sert de coffrage pour le coulage de dalles.
Certaines sont isolantes et permettent de limiter les ponts thermiques (fuites de chaleur à des points singuliers des parois)
Le surbot
Cet élément de maçonnerie garantit d’avoir une surface plane.
Il sert également de surélévation dans le cas d’ossatures bois, donnant ainsi une garde au sol indispensable, permettant d’avoir une paroi durable.