FONDATIONS EN MITOYENNETE 1 INTERACTION MECANIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES INTERACTION PHYSIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES...

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1 FONDATIONS EN MITOYENNETE Sommaire 1 INTERACTION MECANIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES SUITE DE LA THEORIE DE L'EQUILIBRE D'UNE FONDATION Contrainte dans les sols La répartition de la contrainte Conséquence de la forme de la répartition de la contrainte INTERACTION PHYSIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES FORME DES FONDATIONS LES PLUS COURANTES Débords Fondations en limite de propriété Fondation en mitoyenneté Fondation voisine non débordante à même altitude Fondation voisine non débordante à altitude différente Fondation voisine débordante STRATEGIE CONSTRUCTIVE EN MITOYENNETE Stratégie de fondation Stratégie de structure...7 S5CE construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS EN MITOYENNETE page 1

2 1 INTERACTION MECANIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES 1.1 SUITE DE LA THEORIE DE L'EQUILIBRE D'UNE FONDATION Contrainte dans les sols Quel est l'état de contrainte d'un sol chargé en un point par une action verticale? On peut admettre, de façon simplificatrice, que σ z = Q / (z tg α)² C'est simplement l'expression de la dispersion de la contrainte induite par l'action au sein du massif dont le sol est considéré comme non pesant. L'angle α π dépend de la nature du sol (de son angle de frottement interne). Il est en général compris entre 30 et 45. Si l'on considère l'action d'une fondation sur un sol pesant, le problème se ramène à l'action combinée (simultanée) de deux sources. Dans ce cas il convient d'invoquer le principe de superposition. Soit un milieu homogène et isotrope. On appelle σ n un état de contrainte donné et ε n l'état de déformation correspondant. Principe de superposition σ 1 ε1 σ 2 ε2 σ1 + σ2 ε1+ ε 2 Pour la fondation reposant sur un sol pesant, on aura à une profondeur z la valeur de la contrainte verticale σ z = ( γ x z) + ( δσ z ) avec ( γ x z) : valeur de la pression hydrostatique et ( δσ z ) contrainte due à l'action de la fondation. Au delà de la première approximation donnée par la formule simple, la formule de Boussinesq fournit un mode de calcul aisé mais plus juste pour la valeur de (δσ z ) : δσ z = cos 3 α (3q / 2. π. R²) Cette formule prend en compte de façon plus réaliste le mode de répartition de la contrainte dans le sol. S5CE construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS EN MITOYENNETE page 2

3 1.1.2 La répartition de la contrainte On cherche à déterminer plus précisément suivant quel schéma la contrainte se répartit au sein du massif. On reprend pour cela la formule générale de Boussinesq δσ z = cos 3 α (3q / 2. π. R²) que l'on transforme en remplaçant R par Z / cos α : δσ z = cos 5 α (3q / 2. π. Z²) Pour q fixe et Z donné, cette expression ne dépend que de α. Elle est de la forme : δσ z = k. cos 5 α (avec k constante fonction de Z et q) * α = 0 * α = 30 * α = 45 * α = 60 Valeur du facteur de contrainte (cos 5 α ) en fonction de α Cos 0 = 1 (Cos 0 ) 5 = 1 Cos 30 = 0,866 (Cos 30 ) 5 = 0,5 Cos 45 = 0,707 (Cos 45 ) 5 = 0,18 Cos 60 = 0,5 (Cos 60 ) 5 = 0,03 On peut ainsi tracer une courbe de variation de la contrainte le long d'une coupe verticale dans le massif. Répartition verticale des contraintes La contrainte dans le massif de sol qui supporte la fondation accuse un pic immédiatement sous la fondation et diminue sur les cotés. Intéressons nous à la forme des surfaces d'isocontrainte (ou des lignes si on travaille dans le plan). En reliant les lieux ou la contrainte est la même on obtient, en surimpression sur la figure précédente : (Cela revient à poser, avec l'équation précédente, que δσ z = Cte.) S5CE construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS EN MITOYENNETE page 3

4 Les courbes obtenues ont une forme de bulbes. Ils sont appelés bulbes de Boussinesq Conséquence de la forme de la répartition de la contrainte. On constate aisément que la contrainte se propage dans le sol au delà de l'emprise verticale de la fondation. Elle sollicite donc le sol potentiellement en des lieux en relation avec d'autres ouvrages. En ces lieux, il peut donc y avoir, suivant le principe de superposition, addition de deux (ou plus) contraintes engendrées par des actions étrangères entre elles. Les déformations seront donc cumulées. Cela signifie que les constructions subiront des tassements supplémentaires, même si elles sont en place depuis longtemps. On schématise facilement cela avec le croquis présentant la figure de croisement de bulbes : 2 INTERACTION PHYSIQUE ENTRE FONDATIONS VOISINES 2.1 FORME DES FONDATIONS LES PLUS COURANTES Débords Quel que soit le type de fondation mise en oeuvre, il est très rare que celle ci ne déborde pas par rapport aux superstructures. S5CE construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS EN MITOYENNETE page 4

5 Le problème se pose de façon plus aiguë lorsque l'on se trouve en mitoyenneté (ou à proximité d'un bâtiment existant) ou que l'on se trouve en limite de propriété. Retenons que, très souvent, les constructions existantes présentent des irrégularités géométriques débordantes vers les extérieurs, et qu'il est fréquent que celles ci s'étendent au delà de la limite de propriété. Les fondations les plus couramment employées sont les semelles superficielles, à caractère isolé ou filantes. La coupe type sur ces fondations est présentée cicontre. 2.2 Fondations en limite de propriété Lorsqu'un mur doit être édifié en limite de propriété, il convient de réaliser une fondation désaxée afin que celle ci ne saille pas par rapport à l'aplomb du mur. Cette disposition modifie légèrement le mode de fonctionnement de la fondation en induisant un schéma de répartition de la contrainte de forme dissymétrique. Ceci est dû à l'excentrement entre l'action et la réaction du sol dont la résultante se trouve géométriquement définie au centre de l'assise de la semelle. Il se développe alors un moment de renversement dans le soubassement. Il faut contrer ce moment par la mise en oeuvre d'ouvrages de redressement. Ceux ci sont constitués de semelles perpendiculaires armées de façon particulière, ou de longrines reliées à des ouvrages permettant de renvoyer la charge. On peut également, dans les cas où les charges ne sont pas trop importantes, armer le soubassement et relier ces armatures avec les ouvrages de superstructure afin d'empêcher la rotation de la semelle. Les fondations profondes de type petit pieu étant par nature de relativement faible dimension en plan, leur mise en oeuvre en limite pose, en général, moins de problème. Par ailleurs, les constructions sur pieux étant systématiquement munies d'un réseau de S5CE construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS EN MITOYENNETE page 5

6 longrines, il est assez aisé de "redresser" les efforts dus aux excentrements sans ajout d'ouvrages spéciaux. 2.3 Fondation en mitoyenneté Fondation voisine non débordante à même altitude C'est le cas le plus simple. Il convient de prendre en compte l'augmentation de la contrainte sous la fondation voisine qu'induira la construction du nouveau bâtiment et d'évaluer si cette variation est de nature à compromettre la solidité de l'ouvrage existant. En première approximation, on considère qu'une variation inférieure à 10 à 15% de la valeur de la contrainte initiale est acceptable. On veillera à réduire les temps de fouilles ouvertes et on soignera (comme toujours) la qualité de la désolidarisation entre les deux ouvrages Fondation voisine non débordante à altitude différente Cas d'une fondation plus profonde (cas rare). Dans cette configuration, la nouvelle fondation va charger quasiment directement l'ancienne. C'est évidemment décommandé sauf en terrain rocheux. Le DTU 13.1 l'interdit via l'article traitant de variation d'altitude d'assise entre fondations voisines. Cette configuration amènera un approfondissement de la fondation nouvelle jusqu'à la cote d'assise de la fondation existante. Cas d'une fondation moins profonde (cas courant). L'étude géotechnique ayant déterminé une cote d'assise, il convient de la respecter, même si la construction voisine existante est fondée plus en surface. Cela amènera de facto à déchausser la fondation existante. On dispose de trois réponses : Décalage de l'implantation de la nouvelle fondation afin de respecter le rapport de 3/2 entre deux fondations voisines. Il faut, dans ce cas, réaliser une série d'ouvrages permettant de traiter un porte à faux pour porter le mur mitoyen (et vraisemblablement des planchers). Changement du mode de fondation et réalisation de fondations ponctuelles type micropieux. On considère alors qu'il n'y a pas d'interaction entre les deux constructions. Reprise en sous oeuvre de la construction existante jusqu'à la cote d'assise théorique de la nouvelle fondation. Cette solution est juridiquement très délicate car les constructeurs prennent la responsabilité d'intervenir sur un ouvrage S5CE construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS EN MITOYENNETE page 6

7 existant et donc d'assumer les risques d'évolution de celui ci. On emploiera alors les techniques de reprise par réalisation de semelles en sous oeuvre, micropieux, jet grouting, voire, paroi berlinoise Fondation voisine débordante C'est le cas le plus difficile à traiter car il y a imparablement action mécanique directe d'une fondation sur l'autre. Sans préjudice des actions judiciaires possibles contre les constructeurs du bâtiment existant, on dispose de deux groupes de réponses. Modification de l'existant : Démolition pure et simple des ouvrages débordants et renforcements éventuels de la construction existante. Adaptation du projet avec recul des ouvrages d'infrastructure vis à vis de la fondation existante. Il est extrêmement rare que l'on choisisse de s'appuyer sur une fondation existante. 3 STRATEGIE CONSTRUCTIVE EN MITOYENNETE 3.1 Stratégie de fondation Toujours inclure une reconnaissance des fondations existantes dans l'étude géotechnique. Privilégier les solutions de fondation de faible emprise en plan. On pourra par exemple être amené à réaliser des micropieux alors qu'une solution de fondement par semelles serait possible, ceci en vue de minimiser les interactions entre les deux constructions. 3.2 Stratégie de structure Minimiser les descentes de charges sur les ouvrages situés à proximité de la mitoyenneté, notamment sur le mur parallèle à la mitoyenneté. Pour cela, on préférera faire porter sur des refends perpendiculaires. Cette organisation permet d'organiser plus facilement le traitement des éventuelles zones en porte à faux. Prévoir très en avance dans le projet tous les éléments en rapport avec les relations avec les mitoyens, comme la création de sous sols. S5CE construction urbaine chapitre 2 FONDATIONS EN MITOYENNETE page 7