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Quelles sont les fondations utilisées pour les bâtiments à ossature métallique ?
La réponse dépend entièrement de trois facteurs essentiels : la portée de la structure, les conditions géologiques et votre budget.
Toutefois, dans la pratique, qu'il s'agisse d'un entrepôt commercial ou d'une résidence de type "grange" (Barndominiums), notre éventail de choix ne peut généralement pas aller au-delà de ces 4 types de fondations : fondations sur radier, fondations indépendantes, fondations sur bandes et fondations sur pieux.
Permettez-moi de résumer rapidement ces quatre positions :
- Fondations sur radier : l'option la plus "rentable" pour les structures métalliques de l'industrie légère et du secteur résidentiel. La plaque de fond et la fondation sont coulées et formées en une seule fois, ce qui permet d'économiser du temps et de la main-d'œuvre.
- Fondations indépendantes : la "réponse standard" dans les réglementations sur les structures en acier de grande portée". Conçue pour supporter de manière indépendante les charges inférieures des grands poteaux.
- Fondations en bandes : Cette solution est la plus adaptée lorsque votre structure en acier comporte de lourds murs en maçonnerie ou en briques.
- Fondation sur pieux : Le "dernier recours" en cas de sol très pauvre (comme l'argile molle), responsable de la transmission de la charge vers le sous-sol profond.
Conseil : elle est complètement différente des structures en bois traditionnelles. Bien que la structure en acier soit très résistante, elle est très légère, ce qui entraîne un problème que de nombreuses personnes négligent facilement : la succion du vent. Les fondations ne servent pas seulement à "tenir" la maison, mais aussi à la "tirer". Si la conception des fondations ne peut pas résister à cette force de traction vers le haut, la structure aura des problèmes.
Ci-dessous, nous allons démonter ces 4 fondations en détail :
Fondation Raft : Un choix rentable
Lorsqu'on me demande quel type de fondation est utilisé pour une structure métallique, je réponds généralement qu'il s'agit d'abord d'une fondation sur radier pour les projets de garage, d'atelier ou de structure métallique résidentielle.
Son principe :
Cette approche consiste à couler le béton en même temps que les fondations et le rez-de-chaussée. Nous épaissirons le béton sur les bords (en faisant des hanches) pour soutenir les colonnes et les murs en acier, tandis que le sol au milieu conservera une épaisseur standard.
Pourquoi le choisir ?
Du point de vue du contrôle du projet, il ne nécessite qu'un seul support de coffrage, et le camion-citerne à béton peut circuler une fois, ce qui permet de réduire considérablement le coût de la main-d'œuvre et la durée de la construction. C'est comme si le béton flottait sur le sol. Tant que le sol de fondation est stable et qu'il n'y a pas de charge ponctuelle particulièrement exagérée, c'est la solution la plus économique.
Atelier à structure métallique
Les ateliers à structure métallique sont polyvalents. La portée libre garantit un espace sans obstacle, tandis que les colonnes centrales et intermédiaires offrent des solutions économiques pour les grandes portées.
Pont/Structure en acier Bridgeipsum
Les ponts à structure en acier utilisent des rapports résistance/poids élevés pour atteindre de longues portées là où les appuis intermédiaires sont difficiles.
Bâtiments à structure métallique
Les bâtiments à structure métallique présentent des conceptions polyvalentes pour répondre à des besoins divers. La portée libre offre un espace ouvert, tandis que les colonnes centrales et intermédiaires augmentent l'économie pour les grandes portées. Le système Multi Gable permet de répondre à des largeurs complexes.
Fondation indépendante : Norme industrielle à grande échelle
Si vous projetez de construire un grand bâtiment agricole, un hangar ou un entrepôt pour l'industrie lourde, une fondation indépendante est généralement une exigence obligatoire pour les ingénieurs en structure. Contrairement aux radeaux, qui répartissent le poids uniformément, les grandes charpentes métalliques transmettent l'énorme pression au centre de chaque colonne verticale en acier - c'est la "charge ponctuelle" dont il s'agit.
Son principe :
Nous avons creusé profondément dans le sol et coulé un bloc de béton armé séparé (c'est-à-dire un pilier) directement sous chaque colonne d'acier. Les colonnes d'acier sont boulonnées directement à ces piliers.
Pourquoi le choisir ?
L'essence de ce système est l'"isolation". Il sépare le support structurel du sol. Vous pouvez couler le sol plus tard, et même si vous voulez économiser de l'argent, il n'y a aucun problème à conserver le sol en terre battue directement. C'est le moyen le plus efficace de faire face à l'énorme force d'attraction exercée par la grande portée de la charpente.
Fondation en bandes : Schéma avec mur en maçonnerie
Bien que la structure en acier soit principalement sollicitée par les piliers, certains projets prévoient l'ajout de briques, de blocs ou de pierres lourdes en guise de mur extérieur. Dans le cas de cette "structure mixte", nous devons disposer d'une fondation en bande (ou fondation continue).
Son principe :
Cela revient à couler une bande continue de béton sur tout le périmètre du bâtiment. Elle fournit une base horizontale et continue pour supporter le poids important de l'ensemble du mur en maçonnerie.
Pourquoi le choisir ?
Si votre structure métallique comporte des façades en briques pour l'esthétique, ou des blocs lourds pour la sécurité et l'isolation, des piliers de fondation indépendants ne suffisent pas. Des fondations en bande garantissent que ces murs lourds ne se fissurent pas ou ne s'affaissent pas en raison d'un tassement irrégulier du sol.
Fondations sur pilotis : Le dernier recours en cas de mauvaise géologie"
C'est souvent le cas en ingénierie sèche : le site commercial est parfaitement situé, mais le rapport géologique 1 est plein de boue. Si la fondation est constituée d'argile molle, de sables mouvants ou du sol de remblayage précédent, une fondation superficielle ordinaire ne pourra que se tasser. Dans ce cas, nous devons utiliser des fondations sur pieux.
Son principe :
De longues colonnes de béton ou d'acier sont enfoncées profondément dans le sol jusqu'à ce qu'elles touchent une roche mère dure ou un sol ayant une capacité portante suffisante. La structure en acier repose ensuite sur ces pieux, ce qui revient à "contourner" directement le sol fragile en surface.
Pourquoi le choisir ?
C'est l'option la plus coûteuse. Mais c'est aussi la seule option sûre dans de mauvaises conditions géologiques. Elle permet d'éviter un tassement ou un déplacement dangereux du bâtiment au fil du temps.
Pourquoi "l'aspiration du vent" a-t-elle tout changé ?
Lorsqu'ils choisissent les fondations d'une structure en acier, de nombreux propriétaires ne s'intéressent qu'à la partie "porteuse". Mais comme je l'ai mentionné au début, la succion du vent est le seul facteur fatal de la structure en acier.
Les structures en acier, bien qu'extrêmement durables, sont relativement légères par rapport aux structures en béton ou en bois lourd. En cas de vent fort, l'immense surface du toit génère une portance comparable à celle d'une aile.
- Point dangereux : La succion créée par les vents forts essaiera de "tirer" l'ensemble du bâtiment du sol.
- Solution : Vos fondations doivent être suffisamment lourdes et enterrées pour servir d'ancrage. La liaison entre la fondation et le poteau en acier doit faire l'objet d'un calcul spécial d'anti-traction.
A propos de l'auteur
Je suis consultant principal en structures, spécialisé dans les bâtiments en acier préfabriqués. Avec plus de 14 ans d'expérience dans l'industrie de la construction, j'aide les propriétaires d'entreprises et de maisons à choisir les bonnes fondations pour s'assurer que leurs structures résistent au soulèvement du vent et aux conditions de sol difficiles.
