Brevet FR2288822A1 — publié le 19760521

Le choix d'un mode de fondation ddpend: - de la nature du sol au-dessous du niveau de fondation (caractéristique mécanique, immersion, etc...) - des éléments fixes de la structure : poids mort et surcharges, trame des niveaux directement au-dessus des fondations - de la mitoyenneté qui, surtout en milieu urbain, pose d'importants problèmes : niveaux des fondations différents, nature et surcharges différentes, etc En conséquence, et de même qu'il est maintenant communément admis qu'une construction ne peut être conçue sans une reconnaissance préalable du sous-sol, de même un mode de fondation ne peut être réalisé économiquement que dans la mesure où il intègre les contraintes de structure et de voisinage. L'objet du présent Brevet est justement un mode de construction de fondation du type radier nervuré qui résout économiquement le problème de la tenue des terrains mitoyens saris contraintes pour la structure des niveaux supérieurs. Le procédé s'applique plu particulièrement aux constructions comportant plusieurs niveaux de sous -sol et dont - soit le sol de fondation est particulièrement meuble (argiles, plastiques, vase, etc..) - soit les terrains mitoyens sont particulièrement surchargés et exercent de fortes poussées sur le blindage de la fouille (nappe phréatique très haute, chaussée ouverte au trafic, niveau plus élevé des fondations des constructions existantes, etc..) Les solutions permettant d'une part d'effectuer les travaux sans risque d'éboulement, d'autre part d'éviter tous désordres aux ouvrages voisins varient avec l'importance de la fouille et des surcharges :: - construction d'un rideau provisoire (palplanches par exemple) ou dfinitif (paroi en béton armé préfabriquée ou moulée dans le sol, etc...) lequel rideau est autos table de par la fiche qui lui est donné. - maintien d'une risberme provisoire à l'intérieur du rideau destinée b palier l'insuffisance de fiche - réalisation d'une bue du rideau en tête soit par ancrage de tirants dans terrain voisin, soit par buttonage (poutres métalliques provisoires, exécution partielle de plancher intermédiaire avant ouverture complète de la fouille, etc...) - exécution dc contreforts perpendiculaires en rideau et s'opposant à s ou renversement - etc... etc... Ces divers ouvrages prdsentent tow au moins l'un des inconvënients suivants - travaux et ddpenses supplémentaires importants qui, au stade définitif, deviennent inutiles puisque l'écran est solidement appuyé sur les planchers voiles et poutres de la constructions - emprise dans les terrains mitoyens soumise à autorisation - ouvrages contraignants pour les dispositions externes du bâtiment une dans le bon fonctionnement des travaux. L'objet du présent brevet est une solution du problème écartant les trois premiers inconvénients et réduisant au minimum le quatrième. Cette solution a été recherchée dans la nature même et le mode d'exécution des fondations associés à l'écran. L'objectif est atteint grâce au procédé de construction de Radier Nervuré en béton armé associé à un Bcrzn et caractérisé en ce que les nervures sont exécutées en tranches profondes permettant ainsi å l'ouverture des fouilles la tenue des terres par l'écran, lui-mSme buté en pieds par les nervures. Selon une forme d'exécution, il est disposé entre la nervure et l'écran un élément de raidissement qui peut être provisoire et permet d'assurer un deuxième point de butée de l'écran. Dane l'un et l'autre cas, la fiche de l'écran est limitée au strict nécessaire pour éviter les affouillements par effets de "Renard". la nervure s'opposant aux efforts principaux, force horizontale provenant de la butée en pied et oblique provenant du douxibme port de butée. Selon une forma de réalisation, au moins une nervure est prolongée jusqu'à un deuxième écran dont elle assure également la butée. Selon une autre forme de réalisation, au moins une nervure est prolongée jusqu'à une autre nervure pour s'opposer ensemble aux efforts horizontaux. Dans tous les cas, la disposition des nervures est indépendante de la trame des points d'appuis de la construction, lesquels sont fondés sur les nervures et dalle de radier dont l'épaisseur et le ferraillage sont prévus en conséquence. Il se peut également qu'il soit prévu entre les nervures principales, des nervures secondaires des tinées à reprendre les charges ponctuelles qui ne tombent pan sur les nervures principales. Lorsque l'ouvrage est exécuté en terrain immergé, la résistance à l'arrachement des nervures des écrans s'oppose au: forces de sous pression d'eau au cours de la construction, permettant ainsi d'éviter les mesures provisoires de surcharges tant que le pied de la construction n'est pas suffisant. Pour certains types d'onvrages, les forces d'ancrage des nervures et écrans permettent d'équilibrer des sous-pression d'eau supérieures au poids de la construction elle-même, évitant ainsi l'emploi d'autres dispositifs d'ancrage Plus particulièrement, le procédé permet de prendre en compte sans risque en plus des efforts d'arrachement des nervures et écrans, l'effet de succion sous dalle coulée en contact direct avec le terrain. Selon une forme d'exécution, les nervures sont disposées de telle sorte qu'elles peuvent supporter, dès l'ouverture de la fouille, les éléments des chemins de roulement nécemsaires aux engins qui doivent y travailler. Ou comprendra mieux l'invention ou la lecture de la description suivante donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi qu'au dessin annexé sur lequel t La figure 1 représente les coupes Verticales I et Horizontales II d'une partie d'ouvrage exécutée en tranchée profonde : 1. représente un@@assif en béton enfoui qui est désigné par le terme Nervure - 2. est un écran adossé à la nervure, qui descend plus bas que celle-ci à une profondeur 3. désignée par le terme Fiche et qui peut, comme c'est le cas de la Fig., affleurer le niveau de la première fouille 4 ou au contraire être enfouie jusqu'à un certain niveau : nappe phréatique 5 par exemple ou fondation mitoyenne 6, etc Il faut noter que dans certains terrains particulièrement meubles, la fiche nécessaire à mobiliser la butée des terrains soujacents en vue de s'opposer à la poussée des terrains et surcharges contenues, est souvent considérable : 10-15 mètres et plus. Ceci entraine des épaississements de l'écran 2, des ferraillages augmentés et surtout des surfaces très importantes d'écrans dont la mise en place et la réalisation coûtent très cher. La butée en pied, et principalement celle obtenure grâce au procédé, permet de se limiter à des riches raisonnahles (inférieures à 5 mètres) d'une source d'économie inappréciable. La Fig. 2 représente un radier nervuré composé de nervures 7 et 8 et d'une dalle 9 ceinture par un bcran 2 qui protège la fouille des pousses d'une route et dune construction mitoyenne 16. Notin voyons sur la coupe verticale III que la fiche 3 est faible par rapport à la profondeur de la fouille et que la stabilitd de la paroi est assurée par des buttons obliques 11, à raison d'un par extrémité de nervures. Ces buttons peuvent atre mis en place dans les tranchées au fond desquelles sont coulées les nervures ; on peut même les disposer avant co@lage des nervures et écrans de façon à simplifier au maximum les systbmes de liaisons. De simples poteaux de mines ou profilés métalliques peuvent ainsi être incorporés au béton pendant le coulage des premiers planchers, pour ensuite être récupérés dès que la stabilité définitive est assurée. Les nervures 7 servent de butées pour deux parties de l'écran se faisant face. Les nervures 8 sont butées sur une nervure 7 Les diverses lignes de points d'appui sont indépendantes de la trame de la structure du radier. Les lignes de poteaux 14 sont naturellement reprises sur nervures ; par contre la ligne de poteaux 12 est reprise sur la dalle radier tandis que la ligne de voiles 13 est reprise sur des nervures secondaires 10 qui viennent s'appuyer sur les nervures principales. La Fig. 3 représente les divers ferraillages du béton armé composant nervure et écran et calculé de façon à s'opposer aux divers efforts qui aollicitent l'ouvrage dans les diverses tapes de la construction. 17 Ferraillage de l'écran 2 entre Massif 1 18 Ferraillage de l'écran 2 entre têtes de buttons 11 19 Ferraillage de l'écran entre ferraillage 17 et 18 phase travaux 20 Forraillage de l'écran entre plancher 21 en phase finale Sur la Fig. 4 sont représentées les. diverses rdactions qui peuvent Btre mobilisées sur la dalle 9 du radier ot la nervure 1 pour s'opposer aux forces de soulèvement dûes à la nappe phréatique. En 22, la composante verticale des forces de frottement qui agissent à l'arrachement dex en fonction de la cohésion et de l'angle de frottement interne du sol 23, est l'angle do frottement à l'arrachement. En 24, la force d'arrachement on tête de la nervure 1, laquelle n'est pas prise en compte dans les essais d'arrachement de pieux, par exemple, mais qui, dans le cas de surface de contact importante, n'est plus négligeable. Enfin, en 25, la force dite de Succion ou de Ventouse dont l'existence est bien connue et que l'on est obligé de combatre lorsque l'on Veut faire flotter des caissons préalablements posés sur un sond de vase, par exemple. Cet effet n'est, à notre connaissance, jamais pris en compte sous fondation et d'ailleurs nous ne connaissons pao d'études faites sur lui, ni de mesure, ni de mode de calcul. Son mécanisme étant intimement lie non seulement à la perméabilité du sol, mais également aux arrivées d'eau, naturelles ou accidentelles, il est évidemment plus sage de ne pas en tenir compte ni en phase provisoire ni en phase définitive. Mais quand il s'agit de parties do terrain limitées par des nervure 1 comme dans le brevet, les écoulements d'eau sous radier proprement dit sont supprimes et le contact terrain immergé ou non et radier est parfaitement défini. En conséquence, le système des nervures et surtout leur mise en place en fouilles profondes permet de tenir compte d'une succion ou ventouse entre radier et terrain sur laquelle d'ailleurs des études devfaient être entreprises pour savoir si les forces 22, 24 et 25 précédentes agissent isolément, la force 25 ne dépendant pas de la fiche 3 des nervures. OU si, au contraire, an fonction de l'écartement des nervures et de la nature du terrain un effet de boito permet de supposer que les matériaux ainsi emprisonne sont solidaires du radier et que les diverses forces précé- dentes ne sont que des forces de cohésion interne, et que la rupture se fait par cisaillement entre terrain sous-jacent et terrain emprisonné sous radier. Des études du phénomène permettraient de déboucher sur des économies importantes en moyen d'ancrages des constructions légères sur terrain u nappe phréatique élevée. Egalement, une étude approfondie du phénomène et son application grâce en particulier au présent brevet, devrait permettre d'exclure certaines solutions batardes, comme un radier ancre par pieux ou barrettes dont l'illogisme est source inévitable de désordres. En Fig. 5 est représentée une fouille 30 ceinturée par un écran 2 et au fond de laquelle ont été coulées, avant ouverture, des nervures 1. Celles-ci permettent de prévoir en toute sécurité la circulation d'engins lourds (pelles, Paylcader, Bull) en dépit de la faible résistance du sol et avant tout coulage de béton. La rampe 26 peut prendre appui 5 rur nervures. Les chemins de roulement 28 peuvent être disposés sur les nervures 1 avec ou sans adjonction de profilés 27. Les rails 29 pour engins de levage pouvent être également mis en place sur nervuros et une grue dispos de dès l'ouverture de la fouille Tout ceci dans le but do pouvoir donner à l'entreprise tous ses moyens do travail, sans être obligé de construire dans un premier temps, et sans l'utilisation de ces moyens, des ouvrages qui sont plus onéreux et allongent les délais d'exécution. REVENDICATIONS 1. - Procédé de construction de Radier Nervuré en béton armé associé à un écran et caractérisé en ce que les nervures sont exécutées en tranchées profondes permettant ainsi h l'ouverture des fouilles, la tenue des terres par l'écran, lui-même buté en pieds par les nervures. 2. - Procédé selon la revendication t, caractérisé en ce qu'il est disposé entre la nervure et l'écran un élément de raidissement qui peut être provisoire et permet d'assurer un deuxième point de butée de l'écran. 3.- Procédé selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que la fiche de l'écran est limitée au strict nécessaire pour éviter les affouillements par effets de "Renard". la nervure s'opposant aux efforts principaux, force horizontale provenant de la butée en pied et oblique provenant du deuxième port de butée. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'au moins une nervure est prolongés jusqu'à un deuxième écran dont elle assure également la butée. 5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, au moins, une nervure est prolongée jusqu'à une autre nervure pour s'opposer ensemble aux efforts horizontaux. 6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 b 5 caractérisé en ce que la disposition des nervures est indépendante de la trame des points d'appuis de la construction, lesquels sont fondés sur les nervures et la dalle du radier dont l'épaisseur et le ferraillage sont prévus en conséquence. 7. - Procédé selon lune quelconque des revendications I h 7 caractérisé on ce qu'il est prévu entre les nervures principales des nervures secon- daires destindeg b reprendre les charges ponctuelles qui ne tombent pas sur les nervures principales. 8. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 b 7 caractérisé en ce que la rsistance b l'arrachement des nervure des écrans s'oppose aux forces de sous -pression d'eau au cours do la construction, permet- tant ainsi d'éviter les mesures provisoires de surcharges tant que le pied de la construction pas suffisant. 9. - Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 8 caractérisé en ce que les forces d'ancrage des nervures et écrans permettent d'équili- brer des sous-pression d'eau supérieure au poids de la construction elle-même, évitant ainsi l'emploi d'autres dispositifs d'ancrage. 10. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 } 9 caractérisé en ce qu'il permet de prendre en compte sans risque, en plus des efforts d'arrachement des nervures et écrans, l'effet de succion sous dalle coulée en contact direct avec le terrain. 11. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que les nervures sont disposées de telle sorte qu'elles peuvent supporter, dès l'ouverture de la fouille, les éléments des chemins de roulement nécessaires aux engins qui doivent y travailler.