Comportement en œuvre des fondations
La stabilité des ouvrages réalisés va poser des problèmes différents suivant qu’il s’agit de fondations ordinaires ou exceptionnelles.
STABILITÉ DES FONDATIONS ORDINAIRES traditionneles
Suivant que les fondations ordinaires sont réalisées sur un sol en place ou sur un sol rapporté, les conditions de stabilité sont différentes.
Fondations sur un sol en place
Trois caractères originaux des constructions traditionnelles vont être examinées successivement, car ils ont une influence sur la stabilité du bâti ancien. Il s’agit de la lenteur de réalisation de la construction à l’origine, de la rugosité des semelles de fondation et du maillage relativement serré des murs porteurs.
Lenteur de réalisation de la construction
La faible vitesse de réalisation de la construction à l’origine fait que le sol au niveau de la fondation a été lentement mis en charge; il a, de ce fait, le temps d’effectuer ses tassements principaux pendant la réalisation de l’ouvrage. De plus, beaucoup de bâtiments traditionnels anciens ont déjà été restaurés et surélevés une fois, deux fois ou plus.
Ainsi, avec un intervalle de temps de l’ordre d’un siècle, avec des modifications de façades parfois très importantes, la mise en charge des fondations s’est effectuée très lentement, chaque restauration effaçant plus ou moins les traces des tassements antérieurs.
La durée et l’accroissement de la pression provoquent un assèchement relatif du sol support dans lequel la diminution de la teneur en eau induit un accroissement de la résistance mécanique.
Le développement récent des imperméabilisations des chaussées urbaines contribue également à l’assèchement relatif des sols supports et, par voie de conséquence, à l’accroissement de leur résistance. Les imperméabilisations des chaussées accroissent les humidités des rez-de-chaussée traditionnels car seuls les murs jouent désormais le rôle d’extracteurs des humidités phréatiques. Les extractions sont aujourd’hui d’autant plus importantes que les maisons sont de plus en plus étanches à l’air et de mieux en mieux chauffées.
La rugosité des semelles des fondations Réalisées en maçonnerie de pierres, les fondations traditionnelles sont très rugueuses.
Le sol, situé sous une semelle de fondation chargée, exerce une poussée latérale parce qu’il supporte une charge verticale.
La butée maintenant cette poussée latérale a une importance d’autant plus considérable que les contraintes admissibles sur les sols sont moins élevées.
Cette poussée latérale est minimisée lorsque le frottement et l’adhérence entre le sol et la base de la semelle est importante, c’est-à-dire lorsque la sous-face de la semelle est rugueuse (cf. Mécanique des sols appliquée, Terzaghi et Peck, Dunod, Paris, 1957).
« Le sol qui est situé dans la zone a, d, b demeure en état d’équilibre élastique. Il agit comme s’il était solidaire de la semelle et pénètre le sol à la façon d’un coin.»
« .•• Le coin a, d, b ne peut pénétrer dans le sol que si les forces de pression qui s’exercent sur ses faces inclinées ad et bd sont égales (ou supérieures) à la butée du sol environnant (in Terzaghiet Peck, op. cit., pp. 173, 174, 175).
Le maillage des murs porteurs
Le réseau des murs porteurs d’un îlot traditionnel quadrille le sol support suivant une trame d’allure rectangulaire dont la largeur moyenne est celle de la portée d’une poutre en bois, de 4,5 à 5 mètres, et dont la longueur moyenne est de 5,5 à .6 mètres.
L’ensemble construit repose sur le sol par . l’intermédiaire des fondations filantes qui, avec les murs dont elles sont solidaires, forment un « caillebotis» compartimentant le sol support.
Dans chacune des mailles du caillebotis, lorsque les fondations opposées sont au même niveau, les poussées latérales résultant des charges verticales des murs opposés s’équilibrent et chacune forme la butée de l’autre. Les sols sont frettés par les casiers bâtis.
La morphologie traditionnelle des îlots anciens est un facteur important de la stabilité de l’ensemble mur-fondation. Les terrassements, qui vont contribuer à diminuer l’effet butée du sol environnant la semelle, ne doivent être effectués que lorsqu’il n’est pas possible de faire autrement, et ceci avec précaution, rapidité d’exécution et , remblaiement.
Fondations sur remblais
Le cas des fondations sur remblais est relativement rare. Il a été observé au cours d’un chantier à Arles où la situation suivante a été relevée. Dans un îlot médiéval probablement détruit au début du XVIIIe siècle, un remblai destiné à mettre le quartier à l’abri des crues du Rhône a été mis en place au cours de la reconstruction du XVIIIe siècle.
L’épaisseur moyenne de ce remblai est de 2,50 mètres.
Il repose sur la fondation et la base conservées des murs médiévaux.
La construction du XVIIIe siècle est fondée soit sur les murs médiévaux, soit sur les murs XVIIIe siècle dont la semelle se situe au niveau médiéval.
Les points d’appui nécessaires pour réaliser aujourd’hui une réhabilitation lourde de la construction du XVIIIe siècle sont fondés superficiellement sur le remblai dont la consistance et la résistance, après presque trois siècles de dépôt, ont été reconnues suffisantes.
STABILITÉ DES FONDATIONS EXCEPTIONNELLES
Les fondations exceptionnelles ont une belle durée dans le temps ainsi que l’attestent les très
nombreux monuments anciens encore actuellement conservés.
Pourtant, on peut citer quelques déboires fameux :
• L’aqueduc de Maintenon, en région parisienne, avait sa construction bien avancée à la fin du XVIIe siècle lorsque la poursuite de l’ouvrage fut abandonnée car les fondations établies sur terrain marécageux ne pouvaient pas supporter son poids.
• La tour de Pise dont l’inclinaison exprime bien un problème de fondation.
D’une manière générale, les fondations exceptionnelles sont plus chargées que les fondations ordinaires.
Elles sont donc particulièrement sensibles aux variations dans le temps de la consistance et de la résistance des sols : inondations, changements de niveau des nappes aquifères, tassement des terres, transformation physico-chimique du sol en présence d’eaux d’infiltration (gypse).
Les fondations sur pilotis sont particulièrement sensibles aux variations de niveau des nappes aquifères; les têtes des pieux en bois pourrissent lorsqu’elles ne sont plus dans l’eau et la stabilité de l’ouvrage porté est compromise.
Les désordres des fondations
Les désordres dans les fondations ont pour origine:
• soit une malfaçon ou une erreur de conception à l’origine;
• soit une évolution de la consistance et de la résistance des sols;
• soit une surcharge intempestive en superstructure.
Tout désordre des fondations va s’exprimer au niveau des murs en superstructure par des déformations et des fissures.
C’est la lecture des désordres sur les ouvrages de superstructure qui va pemettre d’identifier le désordre au niveau des fondations et ainsi de pouvoir y remédier.
Le problème des désordres dans les fondations est traité solidairement des désordres dans les superstructures (chapitre Murs, § 4, «Les désordres affectant l’ensemble d’un mur »)
