fondations superficielles

Calcul de Fondation Superficielle

Le calcul des fondations superficielles est essentiel pour garantir la stabilité et la sécurité d'une structure. Ce processus implique la détermination de la capacité portante du sol et l'estimation des dimensions adéquates des fondations.

Évaluation de la Capacité Portante du Sol

La capacité portante d'un sol est sa capacité à soutenir une charge sans subir d'effondrement excessif. Elle est influencée par plusieurs facteurs, tels que la composition du sol, la densité et l'humidité.

Q_ult = c'N_c + γ'DN_q + 0.5γ'BN_γ

Où :

• c' est la cohésion du sol

• γ' est le poids volumique effectif du sol

• B est la largeur de la fondation
• D est la profondeur d'enfouissement

Comprendre ces variables est crucial pour évaluer la sécurité et la fiabilité des fondations superficielles.

Supposons qu'un sol ait une cohésion de 20 kPa, une densité apparente de 18 kN/m³, une largeur de fondation de 2 mètres et une profondeur d'enfouissement de 1,5 mètre. En insérant ces valeurs dans l'équation, nous pouvons obtenir la capacité portante.

Déterminer les Dimensions des Fondations

Il est essentiel de calculer les dimensions appropriées pour les fondations superficielles afin d'assurer la stabilité structurelle. Ce calcul intègre les charges imposées par la structure et la capacité portante du sol.

P = \frac{Q}{A}

Où :

• Q est la charge totale appliquée par la structure

• A est l'aire de la fondation

  L'aire A se calcule en fonction des dimensions choisies pour la fondation (largeur et longueur).

  Pour une maison moyenne, nous pouvons estimer une charge totale de 200 kN. Supposons que la fondation a une largeur de 2 mètres et une longueur de 4 mètres, donc une aire de 8 m². La pression sur le sol serait alors :

  P = \frac{200}{8} = 25 \text{kN/m}^2

  En comparant cette pression à la capacité portante du sol, nous pouvons vérifier si le dimensionnement de la fondation est approprié.

  Techniques de Fondations Superficielles

  Les techniques de fondations superficielles impliquent divers aspects de l'ingénierie civile pour assurer la stabilité d'une structure. Ces techniques se concentrent sur l'intégration efficace des propriétés du sol avec les charges imposées par la construction.

  Un choix judicieux de la méthode de fondation superficielle peut affecter directement l'intégrité de l'ensemble de la structure.

  Semelles Isolées et Filantes

  Les semelles isolées sont couramment utilisées pour supporter les colonnes individuelles d'une structure. Elles répartissent la charge de manière uniforme sur une surface limitée.

  A contrario, les semelles filantes sont placées en dessous des murs porteurs et s'étendent sur toute la longueur du mur. Cela permet de diffuser la charge sur une base plus large comparée aux semelles isolées.

  Supposons qu'une colonne pèse 100 kN. Si une semelle isolée a une aire de 4 m², alors la pression sur le sol sera :

  • \[ \text{Pression} = \frac{100}{4} = 25 \text{kN/m}^2 \]

  Ce calcul assure que la pression est en dessous de la capacité portante du sol.

  Dalles de Fondation

  Les dalles de fondation sont des éléments plats en béton qui répartissent les charges de toute la structure sur une grande surface. Elles sont souvent utilisées dans les bâtiments légers et les entrepôts.

  Ces dalles offrent une grande stabilité et sont idéales pour des sols ayant une capacité portante moyenne.

  Une dalle de fondation est idéale lorsque le bâtiment repose sur un sol peu stable ou inégal. La grande surface d'une dalle diminue la pression unitaire sur le sol. Par exemple, pour un bâtiment générant une charge totale de 600 kN répartie sur une dalle de 30 m², la pression serait :

  • \[ \text{Pression} = \frac{600}{30} = 20 \text{kN/m}^2 \]

  Cette technique est particulièrement efficace dans une zone sismique où une stabilisation additionnelle est critique.

  Les dalles de fondation sont souvent renforcées avec des aciers pour augmenter leur résistance aux contraintes de traction.

  Dimensionnement Fondation Superficielle

  Le dimensionnement des fondations superficielles est une étape cruciale dans le processus de construction. Il s'agit d'assurer que la fondation est conçue pour supporter la charge de la structure tout en respectant les capacités du sol.

  Les ingénieurs prennent en compte diverses contraintes, telles que la charge structurelle et les propriétés du sol.

  Exercice Fondations Superficielles

  Pour illustrer le processus de dimensionnement, examinons un exercice simple. Nous allons déterminer les dimensions appropriées pour une semelle isolée sous une colonne qui supporte une charge donnée.

  Supposons que :

  • La colonne applique une charge de 150 kN.
  • La capacité portante du sol est de 100 kN/m².

  Charge appliquée (Q)	150 kN
  Capacité portante (\text{q}_{\text{ult}})	100 kN/m2

  Pour garantir la sécurité, la pression sur le sol ne doit pas dépasser la capacité portante. La pression est calculée par :

  P = \frac{Q}{A}

  Où Q est la charge et A est l'aire de la semelle.

  Exemple de calcul :

  • Aire nécessaire (A) :
  • \[A = \frac{Q}{q_{ult}} = \frac{150}{100} = 1.5 \text{m}^2\]

  Donc, une semelle de dimensions adéquates pourrait être 1.5 m x 1.0 m ou 1.2 m x 1.25 m.

  Dans des cas plus complexes, d'autres facteurs peuvent entrer en jeu tels que le moment de flexion, et la variation des charges. Pour un calcul plus détaillé, les ingénieurs utiliseront des calculs différentiel et intégral, examinant les forces agissant sur chaque point de la fondation.

  Par exemple, l'intégration pourrait être utilisée pour calculer la distribution du poids sur diverses sections de la fondation. Cette méthode permet une évaluation complète de la stabilité structurale des bâtiments plus complexes et permet d'optimiser les coûts en matière de matériaux de construction.

  fondations superficielles - Points cl�

  • Définition fondations superficielles : Fondations proches de la surface du sol, généralement à une profondeur inférieure à trois mètres, pour structures légères ou sol résistant en surface.
  • Calcul de fondation superficielle : Inclut la capacité portante du sol et les dimensions des fondations pour assurer stabilité et sécurité.
  • Dimensionnement fondation superficielle : Processus crucial pour s'assurer que la fondation supporte la charge tout en respectant les capacités du sol.
  • Techniques de fondations superficielles : Incluent semelles isolées, semelles filantes, et dalles de fondation, chaque type ayant un usage spécifique selon la structure et le sol.
  • Évaluation de la capacité portante du sol : Capacité influencée par composition, densité et humidité du sol, calculée souvent par la formule de Terzaghi.
  • Exercice fondations superficielles : Exemple de calcul montre le dimensionnement de semelles en fonction de la charge appliquée et de la capacité portante du sol.