Études de cas pratique

EGC

Conception de Fondations sur Sols Gonflants

Conception de Fondations sur Sols Gonflants

Comprendre les Sols Gonflants

Les sols gonflants, souvent de nature argileuse, ont la particularité d'augmenter de volume en présence d'eau (gonflement) et de diminuer de volume en séchant (retrait). Ces variations de volume peuvent exercer des pressions considérables sur les fondations des bâtiments et autres ouvrages, provoquant des soulèvements, des tassements différentiels, des fissures et des dommages structurels importants. La conception de fondations sur de tels sols nécessite des précautions particulières pour minimiser ou accommoder ces mouvements. Les solutions peuvent inclure la création d'un vide sanitaire sous la structure, l'utilisation de matériaux compressibles, des fondations profondes ancrées dans des couches stables, ou des techniques d'amélioration du sol. L'estimation du potentiel de gonflement et le dimensionnement des mesures de protection sont des étapes clés de l'étude géotechnique et de la conception.

Données de l'étude

Nous devons concevoir les fondations d'une maison individuelle sur un terrain identifié comme ayant un sol potentiellement gonflant. La solution retenue est une dalle portée sur des longrines, avec un vide sanitaire sous la dalle pour accommoder le gonflement.

Caractéristiques du projet :

  • Dimensions de la dalle de la maison (rectangulaire) :
    • Longueur (\(L_{\text{dalle}}\)) : \(12.0 \, \text{m}\)
    • Largeur (\(l_{\text{dalle}}\)) : \(8.0 \, \text{m}\)
  • Potentiel de gonflement vertical maximal du sol estimé par l'étude géotechnique (\(h_{\text{gonflement}}\)) : \(60 \, \text{mm}\)
  • Hauteur du vide sanitaire à ménager sous la dalle (\(H_{\text{vide}}\)) : Il est décidé de prendre une hauteur de vide égale au potentiel de gonflement majoré de 50% pour marge de sécurité.
  • Le vide sanitaire sera créé à l'aide de panneaux de coffrage perdu en matériau compressible.
  • Pourcentage de perte pour les panneaux de matériau compressible (découpes, ajustements) : 10%.
  • Coût du matériau compressible (fourni et posé) : \(C_{\text{materiau_m3}} = 40 \, \text{€/m}^3\).
Schéma d'une Dalle sur Vide Sanitaire pour Sol Gonflant
Dalle sur Vide Sanitaire Terrain Naturel Sol Gonflant Gonflement Vide Sanitaire / Mat. Compressible (Hv) Dalle Béton Charge Hvide Ldalle x ldalle

Illustration d'une dalle désolidarisée du sol gonflant par un vide sanitaire ou un matériau compressible.

Questions à traiter

  1. Calculer la surface de la dalle (\(S_{\text{dalle}}\)).
  2. Calculer la hauteur du vide sanitaire (\(H_{\text{vide}}\)) à prévoir sous la dalle.
  3. Calculer le volume théorique de vide sanitaire (ou de matériau compressible) nécessaire sous la dalle (\(V_{\text{vide_theorique}}\)).
  4. Calculer le volume de matériau compressible à commander, en incluant les pertes (\(V_{\text{materiau_commande}}\)).
  5. Calculer le coût total du matériau compressible.

Correction : Conception de Fondations sur Sols Gonflants

Question 1 : Surface de la dalle (\(S_{\text{dalle}}\))

Principe :

La dalle est rectangulaire. Sa surface est le produit de sa longueur par sa largeur. C'est la surface sur laquelle le vide sanitaire sera créé.

Formule(s) utilisée(s) :
\[S_{\text{dalle}} = L_{\text{dalle}} \times l_{\text{dalle}}\]
Données spécifiques :
  • Longueur de la dalle (\(L_{\text{dalle}}\)) : \(12.0 \, \text{m}\)
  • Largeur de la dalle (\(l_{\text{dalle}}\)) : \(8.0 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} S_{\text{dalle}} &= 12.0 \, \text{m} \times 8.0 \, \text{m} \\ &= 96.0 \, \text{m}^2 \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : La surface de la dalle est de \(S_{\text{dalle}} = 96.0 \, \text{m}^2\).

Question 2 : Hauteur du vide sanitaire (\(H_{\text{vide}}\))

Principe :

Le potentiel de gonflement du sol est la hauteur maximale dont le sol pourrait se soulever. Pour assurer une marge de sécurité, on augmente cette valeur d'un certain pourcentage. Hauteur du vide = Potentiel de gonflement \(\times\) (1 + Pourcentage de majoration). Il faut convertir le potentiel de gonflement de millimètres en mètres.

Formule(s) utilisée(s) :
\[H_{\text{vide}} = h_{\text{gonflement_m}} \times (1 + \text{Majoration})\]
Données spécifiques :
  • Potentiel de gonflement (\(h_{\text{gonflement}}\)) : \(60 \, \text{mm} = 0.060 \, \text{m}\)
  • Majoration pour sécurité : 50% = 0.50
Calcul :
\[ \begin{aligned} H_{\text{vide}} &= 0.060 \, \text{m} \times (1 + 0.50) \\ &= 0.060 \, \text{m} \times 1.50 \\ &= 0.090 \, \text{m} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : La hauteur du vide sanitaire à prévoir est de \(H_{\text{vide}} = 0.090 \, \text{m}\) (soit 9 cm).

Question 3 : Volume théorique de vide sanitaire (\(V_{\text{vide_theorique}}\))

Principe :

Le volume du vide sanitaire (ou du matériau compressible qui créera ce vide) est la surface de la dalle multipliée par la hauteur du vide sanitaire calculée précédemment.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{vide_theorique}} = S_{\text{dalle}} \times H_{\text{vide}}\]
Données spécifiques :
  • Surface de la dalle (\(S_{\text{dalle}}\)) : \(96.0 \, \text{m}^2\) (de Q1)
  • Hauteur du vide sanitaire (\(H_{\text{vide}}\)) : \(0.090 \, \text{m}\) (de Q2)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{vide_theorique}} &= 96.0 \, \text{m}^2 \times 0.090 \, \text{m} \\ &= 8.64 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le volume théorique de vide sanitaire (ou de matériau compressible) est de \(8.64 \, \text{m}^3\).

Question 4 : Volume de matériau compressible à commander (\(V_{\text{materiau_commande}}\))

Principe :

Lors de la mise en place du matériau compressible, il y a des découpes et des ajustements qui entraînent des pertes. Il faut donc commander une quantité supérieure au volume théorique. On ajoute un pourcentage de pertes au volume théorique.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{materiau_commande}} = V_{\text{vide_theorique}} \times (1 + \text{Pourcentage Pertes})\]
Données spécifiques :
  • Volume théorique (\(V_{\text{vide_theorique}}\)) : \(8.64 \, \text{m}^3\) (de Q3)
  • Pourcentage de pertes : 10% = 0.10
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{materiau_commande}} &= 8.64 \, \text{m}^3 \times (1 + 0.10) \\ &= 8.64 \, \text{m}^3 \times 1.10 \\ &= 9.504 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : Le volume de matériau compressible à commander est de \(9.504 \, \text{m}^3\).

Question 5 : Coût total du matériau compressible

Principe :

Le coût total du matériau compressible est obtenu en multipliant le volume à commander par le coût unitaire du matériau (prix au \(\text{m}^3\), fourniture et pose incluses).

Formule(s) utilisée(s) :
\[C_{\text{materiau_total}} = V_{\text{materiau_commande}} \times C_{\text{materiau_m3}}\]
Données spécifiques :
  • Volume à commander (\(V_{\text{materiau_commande}}\)) : \(9.504 \, \text{m}^3\) (de Q4)
  • Coût du matériau (\(C_{\text{materiau_m3}}\)) : \(40 \, \text{€/m}^3\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} C_{\text{materiau_total}} &= 9.504 \, \text{m}^3 \times 40 \, \text{€/m}^3 \\ &= 380.16 \, \text{€} \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : Le coût total du matériau compressible est de \(380.16 \, \text{€}\).

Quiz Intermédiaire (Fin) : Si le volume théorique de matériau est de \(10 \, \text{m}^3\) et le coût est de \(50 \, \text{€/m}^3\), le coût total (sans pertes) est :

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. Un sol gonflant a tendance à :

2. Un vide sanitaire sous une dalle sur sol gonflant sert à :

3. Si le potentiel de gonflement est de \(50 \, \text{mm}\) et qu'on applique une majoration de 20% pour la hauteur du vide, la hauteur du vide sera de :

Glossaire

Sol Gonflant
Type de sol, généralement argileux, qui a la capacité d'augmenter significativement de volume en absorbant de l'eau et de diminuer de volume en séchant (retrait).
Gonflement (Heave)
Augmentation de volume d'un sol due à une augmentation de sa teneur en eau.
Retrait
Diminution de volume d'un sol due à une diminution de sa teneur en eau (séchage).
Dalle Portée
Dalle de plancher qui ne repose pas directement sur le sol, mais sur des éléments de fondation (longrines, pieux, murs) qui transmettent les charges à des couches de sol plus profondes et stables.
Vide Sanitaire
Espace vide ménagé entre le sol et le premier plancher d'une construction. Sur sol gonflant, il permet d'accommoder les mouvements du sol sans affecter la structure.
Matériau Compressible (ou Coffrage Perdu Compressible)
Matériau (ex: polystyrène expansé de faible densité, carton alvéolaire) placé sous une dalle ou contre une fondation pour créer un vide ou pour absorber les mouvements du sol gonflant sans transmettre d'efforts importants à la structure.
Longrine
Poutre de fondation, généralement en béton armé, qui relie des pieux ou des plots de fondation et supporte les murs ou la dalle d'un bâtiment.
Étude Géotechnique
Ensemble des investigations (sondages, essais en laboratoire) et analyses permettant de déterminer les caractéristiques d'un sol et de recommander les solutions de fondation adaptées.
Potentiel de Gonflement
Mesure de l'aptitude d'un sol à gonfler, souvent exprimée en pourcentage de variation de volume ou en hauteur de soulèvement vertical maximal.
Conception de Fondations sur Sols Gonflants - Exercice d'Application

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