CHAPITRE PREMIER FONDATIONS

§ i". — Conditions générales

Définition et but. — On désigne sous le nom de fondations la partie basse d un édiflce reposant sur le sol. Elle doit être exécutée en matériaux résistants et s'appuyer sur un terrain capable de supporter les pressions probables et possibles qui lui seront ainsi transmises.

Responsabilité des architectes et des entrepreneurs. —

Cette partie reçoit les plus fortes charges, et il est difficile et coûteux d'y faire des réparations ultérieures. II est donc de la plus haute importance, pour la sécurité de Tédifice, d'apporter le plus grand soin, tant au point de vue de son assiette sur le sol qu'à celui du choix des matériaux et de leur mise en œuvre. Aussi la loi rend les architectes et les entrepreneurs solidairement responsables des vices du sol autant que de tous les autres inconvénients qui peuvent résulter de fondations mal établies.

Diverses natures de sols. — Les sols sur lesquels on a à établir des fondations sont de natures très diverses. Mais on peut ramener tous les cas à trois principaux. On a affaire :

A un sol incompressible à la surface ;

A un sol compressible à la surface ;

A un sol aqueux.

Les terrains incompressibles sont rocheux^ graveleux ou sablonneux.

Les terrains compressibles sont argileux^ tourbeux, vaseux ou formés de terre végétale ou de terre de remblai.

SOL INCOMPRESSIBLE A LA SURFACR 9

Ces derniers sont considérés comme insuffisants, en général, pour recevoir la construction, et on doit ou descendre jusqu'à la profondeur d'un sol résistant, ou y suppléer par des ouvrages spéciaux à chaque cas particulier et dont nous dirons quelques mots dans la suite de ce chapitre.

Précautions à prendre. — Avant de poser les fondations d'un édilice, il est donc nécessaire de se rendre un compte exact de la nature du sol auijuel on a affaire : par des sondages, par l'examen des constructions voisines existantes, par des renseignements pris dans la localité. On doit s'assurer que la couche résistante qu'on a choisie pour y faire reposer les fondations se continue sur une épaisseur suflisante et n'est pas interrompue par une couche perméable sujette aux afTouillements ou par des excavations naturelles ou artificielles. On doit également pourvoir, s'il y a lieu, à l'écoulement des eaux en dehors de la construction.

§ 2. — SoL mCOMPRBSSIBLB A LA SURFACE

Rigoles. — Sur un sol incompressible on peut à la rigueur établir les fondations directement et sans fouilles. Mais on préfère s'enfoncer de 0",50 plus bas, afin d'éviter tout glissement, ainsi que toutes dégradations pouvant résulter des travaux faits sur le sol des caves.

On creuse alors dans le terrain de petites tranchées un peu plus larges que l'épaisseur des fondations et qui prennent le nom de rigoles, lorsqu'elles sont à peu près au même niveau sur toute l'étendue des fondations et qu'on a pu en niveler le fond d'une façon uniforme.

Gradins. — Mais, s'il y a des différences de niveau trop considérables, on découpe le sol en gradins horizontaux successifs {fig. i ), et jamais on ne fonde sur des rigoles inclinées, ce qui provoquerait des glissements.

Empattements. — Quel que soit le terrain sur lequel on construit, mais en particulier lorsqu'il est moins résistant que la maçonnerie qu'il supporte, on donne à cette dernière

uae t^jHiHsetir stifllsanle pour répartir les pressions sur une riiiiTa^^e l'îipable tle les supporter, c'est-à-dire de façon à charger le sol au-dessous de la limite de sécurité. I/excédent

Fmk 1. Fio. 2. Fio. X

dV'paisseur ainsi donné aux fondations sur celle des massifs (liri'îUîSsQppnrLi^iil immédiatement prend le nom d'cmpatteme fit ifîii, 2i

Suivant les ra^, on a même plusieurs empattements successifs ifitj, 3], lïiUi de répai'tirles pressions d'une façon plus progi-ossîve. L empattement peut ^tre le même sur les deux faces ou pïus tinind sur une face (jue sur l'autre ou n'exister que sur une Tare.

îtKMAflyiTE. — Les geures de fondations précédemment déi-rits s'appli<iu<^Qt éi^alement aux terrains rocheux et aux terrains graveleux ou sablonneux, lorsque ces derniers sont à rabri de TasHion des eaux. Dans le cas contraire, il est nécessaire de pto léger les fondations par des ouvrages descendant jiïS([u"à une profondeur où les courants ne sont plus à nnindï'p,

IffâtéFianx à employer. — I.es rigoles des fondations sont remplies eu miTt^Mon ou en meulière, hourdé en mortier de riment du d^^ chaux hydraulique et sable de rivière. On peiil aussi fin [(loyer le béton de cailloux et mortier hydraujiffue, pifonni*^ par couches de 0™,20 et qui est, en général, moins coûteux. Mais il faut avoir soin de Taraser au-dessous dit soï de5 caves: le béton doit toujours être encaissé dans le ml.

SOL COMPRESSIBLE A LA SURFACE

§ 3. — SoL COMPRESSIBLB A LA SURFACE

Deux cas principaux. — Quand le terrain est compressible à la surface, Jeux cas principaux peuvent se présenter : ou bien il est possible d atteindre, à une profondeur plus ou moiaç considérable, un sol incompressible sur lecjuel on appuiera la construction ; ou bien il faut renoncer à cette solution et s'appuyer sur le sol compressible, consolidé artificiellement.

Sol résistant accessible. — Si le sol résistant est situé à une faible profondeur, on se contente de prolonger les rigoles jusqu'à ce niveau. Mais, lorsqu'il faut ainsi descendre à plus de 2 ou 3 mètres, elles deviennent dangereuses et difficiles à construire, à cause des éboulements qui peuvent se produire.

Puits bétonnés. — Il est préférable alors et plus économique de creuser de distance en distance des puits jusqu'à 0™,30 ou 0™,50 en contre-bas du niveau du bon sol. Ces puits sont ensuite remplis en béton de cailloux et mortier de chaux hydraulique ou ciment, coulé par couches successives de

Fjo. 4.

0™,20 d'épaisseur et pilonnées séparément sur place par un ouvrier qui descend à chaque fois dans le puits. On a ainsi, après la prise, une série <le blocs monolithes reposant sur un sol résistant. On les relie à leur sommet par des arcs en meulière, en moellon ou en briques de bonne qualité, et au dessus on construit l'édifice ipg. 4).

i2 FONDATIONS

Ces puits sont circulaires dans la construction ordinaire. Leur position est déterminée par celle des points les plus chargés, tels que les angles des murs extérieurs, les intersections des murs de refend, les axes des trumeaux. On peut les espacer de 3 mètres à 6 mètres d'axe en axe. Dès que Fintervalle entre deux puits consécutifs dépasse cette limite, il est nécessaire de les relier, à la naissance des arcs quils supportent, par des tirants en fer plat de 0",06 de largeur, ancrés au moyen de barres en fer carré de 0",04 de côté. La dimension des puits se calcule d'après la charge directe du trumeau qu'ils supportent, et la charge transmise par les arcs qui s'appuient sur chacun d'eux. Habituellement ils ont de 1™,20 à 1™,40 aux angles et intersections de murs et de l'»,10 à 1™,30 sous les points d'appui intermédiaires. Mais, pour des édifices considérables, leur section horizontale peut atteindre jusqu'à 50 ou 80 mètres carrés ; ce sont alors de véritables excavations de forme carrée ou rectangulaire.

La fouille des puits exige certaines précautions indispensables pour éviter les accidents. Les couches successives qu'on traverse ainsi ont tendance à s'ébouler, et il est nécessaire de chemiser le puits par une couche de plâtre de O'^jOi à 0",06 d'épaisseur, dans la partie sujette à l'éboulement, et de le blinder au moyen de planches juxtaposées verticalement et maintenues par des cercles en fer contre la paroi.

Il est prudent également de foncer tous les puits d'un édifice et de les remplir de béton jusqu'au niveau où ils doivent être arasés, avant de déblayer les caves, afin d'éviter des chances d'accidents toujours à craindre, et très dangereux pour les ouvriers puisatiers.

Les arcs qui relient ces puits sont construits, en général, sans cintres : on se contente de tailler les terres entre deux puits consécutifs, suivant le profil de l'arc qu'elles doivent supporter et qu'on appuie ainsi sur un échafaudage naturel pendant sa construction. On leur donne la largeur du massif de maçonnerie qui les surmonte et, comme épaisseur, de 0",50 à 0™,70 dans les constructions ordinaires.

Pilotvi. — Les fondations par puits bétonnés peuvent n'être pas toujours praticables. Des cas se présentent oii il est pré-

SOL COMPRESSIBLE A LA SURFACE

f érable de s'appuyer sur le bon sol au moyen de pilotis, surtout si Ton peut compter sur leur immersion complète dans un terrain aquifère.

Ce procédé consiste à enfoncer des pieux en bois de chêne ou de pin, disposés en quinconces et qui pénètrent jusqu'au sol incompressible au travers des terrains impropres à recevoir la construction.

Ces pieux sont ensuite arasés au même niveau à leur partie supérieure et réunis par files longitudinales au moyen de longrines ou de moises, sur lesquelles s'assemblent des pièces transversales ou traversines (fig. 5).

Fio. 5.

Fio. 6.

Pour un mur ordinaire, il suffit, en général, de deux rangées de pieux réunis par paires au moyen de pièces transvei-sales, ou radneaux, sur lesquelles se pose une plateforme en madriers {pg. 6).

Autant que» possible, l'intervalle entre les pieux est comblé, à la partie supérieure, en maçonnerie de pierre sèche ou de béton et, sur la plateforme en bois qui les surmonte, on établit la construction. Souvent, on préfère supprimer cotte plateforme, à laquelle n'adhèrent pas les matériaux, et continuer jusqu'à ce niveau le remplissage en pierre ou en béton. Dans ce cas, les longrines et autres pièces de bois horizontales peuvent être remplacées par des fers plats brochés sur les pieux.

I^s pieux sont munis à leur extrémité inférieure d'un nabot en fonte ou en tôle qui en facilite la pénétration dans le soi.

-Tl^ ^.IIl-T ■

i4 FONDATIONS

On les enfonce au moyen d'un appareil spécial ou sonnette, qui consiste en une masse de fonte d'un poids considérable appelée mouton, soulevée et retombant alternativement sur la tête du pieu, à cet effet cerclée à laide d'une frette en fer pour éviter le fendillement longitudinal des libres sous le choc.

Si le sol résistant est de nature à empt^cher renfoncement du pieu, on arrête le battage dès qu'il y est parvenu ; sinon, le battage peut continuer jusqu'à refus, c'est-à-dire jusqu'au moment où un pieu de 0'",30 de diamètre n'enfonce plus que de 0",01 environ par volée de dix coups d'un mouton de 600 kilogrammes tombant de 3™,60 de hauteur ou par volée de trente coupsdumême mouton tombant de J",20de hauteur. On admet alors (jue ce pieu peut être chargé avec sécurité d'un poids de 25.000 kilogrammes.

On emploie également pour les terrains mous le système suivant. Le pieu est muni à son extrémité inférieure d'une vis cylindrique en tôle à filet très saillant, faisant, suivant les cas, un tour ou un tour et demi, el à son extrémité supérieure, d'un chapeau à mortaises où s'engagent des barres qu'on manœuvre comme celles d'un cabestan.

Enfip, on s'est servi aussi pour les sables compacts de pieux pourvus à leur extrémité inférieure d'un tube débitant constamment l'eau forcée d'une pompe foulante, (jui déplace le sable devant la pointe du pieu, et lui permet de s'enfoncer sous l'action seule du poids dont on le charge.

Sol résistant inaccessible. — Quand le terrain capable de porter la construction est situé à une trop grande profondeur et qu'il faut établir les fondations sur le sol compressible, on a recours à divers procédés: les pilotis, les empattements, les plateformes et le radier général.

Nous avons précédemment décrit le système des pilotis, qui s'emploie ici de la même façon, sous la réserve d'enfoncer les pieux par le gros bout, afin qu'ils ne puissent être soulevés par la réaction du sol. Ils agissent en comprimant les terres, et leur enfoncement s'arrête par la résistance qu'oppose le frottement.

Nous avons également décrit les empattements. La seule modification à y apporter dans le cas des fondations sur ter-

SOL COMPRESSIBLE A LA SURFACE 15

rains compressibles est une largeur plus considérable. La première assise peut être un massif de béton dont les dimensions sont calculées pour diminuer le plus possible la charge sur le sol par unité de surface. Au dessus, on continue à établir des assises de maçonnerie à empatltMnents successifs {p(f, 7). On peut ainsi arriver par des calculs convenables à ne charger le terrain que de i à 2 kilogrammes ivir centimètre carré..

Plateformes. — La surface de base de la construction peut encore être augmentée par des plateformes. On les construit en bois dans les terrains aquifères, où on est sûr qu'elles seront toujours au-dessous du niveau de Teau, et

où leur conservation devient indéfinie ; et en fer bien enveloppé de mortier de chaux ou de ciment dans les terrains non aquifères où le bois ne se conserverait pas. Au-dessus de ces plateformes, établies directement sur le sol compressible, on peut dès lors élever la construction.

Radier général. — Un dernier mode de répartition des pressions sur une grande surface consiste à bâtir Tédifice sur un large plateau ou radier ^ en béton ou en maçonnerie, construit au préalable sur le terrain compressible. On a soin de le faire déborder au moins de son épaisseur, variant de l™,oO à 2™,50, en raison directe de la distance qui sépaie les murs et qui rend la répartition plus difficile. L'épaisseur, même dans le cas de murs très espacés, peut cependant être diminuée, si Ton a [uis la précaution de noyer dans la masse du béton des fers à plancher formant liaison.

Si Ton ne craint pas les alîouillements aux environs du bâtiment, on peut remplacer le radier en béton par un remblai en sable noyé, dont tout le pourtour est formé par un massif en béton ou en maçonnerie .

Amélioration, du sol. — Ces divers procédés de fondation sur les errains compressibles n'excluent pas une améliora-

i6 FONDATIONS

tion préalable du sol, dont le principe est presque toujours le môme et consiste à comprimer les terres, soit à l'aide de pieux enfoncés régulièrement dans leur masse, soit à l'aide de trous de sonde remplis de sable mouillé et battu à refus.

§ 4. — Sol aqueux

Divers cas. — Oji a quelquefois à établir des constructions sur des terrains immergés ou submergés. Dans ces cas, on épuise le sol à l'endroit des travaux, ou bien on exécute ces travaux directement sous l'eau.

Épuisement. — Lorsque cela est possible, on dessèche le sol au moyen de pompes ; on y pratique les fouilles comme dans les cas ordinaires et on ménage aux eaux des canaux d'écoulement qui les conduisent en dehors des constructions.

Fondations sons l'eau. — Si Ton est en présence d'un terrain complètement submergé par les eaux, on entoure, après avoir dragué, l'espace à construire de batardeaux en

maçonnerie, en béton ou en terre grasse resserrés entre deux batteries de pieux et palplanches; on épuise au moyen de pompes et on pose à sec les fondations.

On peut également établir un simple encaissement en pieux et ^^'^' 8- palplanches de la dimension du

massif à fonder, draguer, et dans l'intérieur couler du béton sur lequel on appuiera la construction (fig. 8).

Mais il n'est pas toujours facile ou même possible d'épuiser le sol pénétré ou couvert par les eaux, et l'on est souvent obligé de fonder directement sous l'eau. On se sert alors d'une trousse coupante avec chambre d'entrée, tube central et pompe à air comprimé qui refoule lés eaux à la partie inférieure, met à sec le sol submergé et permet d'y bâtir les fondations. Le caisson à air comprimé est d'un usage