Les fondations : cours de Bac pro Technicien du bâtiment

Avant de monter un mur, une dalle ou un escalier, il faut une assise. Cette assise, ce sont les fondations. Dans ta formation de technicien du bâtiment, elles ouvrent la série des ouvrages de gros œuvre : les murs, les planchers et les escaliers que tu étudieras ensuite s'appuient directement ou indirectement sur elles.

Ce cours suit le raisonnement d'un bureau d'études puis d'une équipe de chantier : on évalue les charges, on choisit un type de fondation, on dimensionne, on dessine, puis on réalise. Les documents de formation consacrés aux fondations suivent d'ailleurs cet enchaînement : descente de charges, dimensionnement de semelles, plan de fondations ³.

Pourquoi ne pas poser un mur directement sur la terre ? Parce qu'un sol courant est bien moins résistant que du béton. Un poteau qui porte une forte charge sur une petite surface écraserait le terrain. La fondation agrandit la surface d'appui : la même charge s'étale sur une plus grande aire, donc la pression exercée sur le sol baisse.

Le dimensionnement commence toujours par une question simple : quelle force la fondation doit-elle transmettre au sol ? La démarche qui y répond s'appelle la descente de charges ³. Elle consiste à suivre le chemin des charges de haut en bas, du toit jusqu'au pied de l'ouvrage.

On distingue en pratique deux familles de charges :

• les charges permanentes : le poids propre des murs, des planchers, de la toiture, des revêtements ;
• les charges variables : les charges d'exploitation (personnes, mobilier, matériel) et les charges climatiques comme la neige, selon la situation.

Les charges sont exprimées en newtons (N) ou plus souvent en kilonewtons (kN), avec $1\ \text{kN} = 1000\ \text{N}$. Pour un mur continu, on les exprime par mètre de longueur (kN/m, ou kN par mètre linéaire). Pour un poteau, c'est une force unique en kN.

Le bureau d'études structure doit choisir un type de fondation adapté à l'ouvrage ². Trois familles reviennent dans les pièces de chantier de ta filière : les semelles en béton armé, les fondations isolées sur puits, et plus généralement le gros béton de fondation.

Voici comment se distinguent les formes les plus courantes, selon l'élément qu'elles portent :

• la semelle isolée se place sous un poteau : elle est carrée ou rectangulaire ;
• la semelle filante suit un mur : elle est continue, sa longueur est bien supérieure à sa largeur ;
• le puits descend plus profond quand le bon sol se trouve en dessous. Les descriptifs de chantier évoquent des fondations isolées sur de petits puits, avec un gros béton de fondation pour réaliser des puits cylindriques ¹.

Dimensionner, c'est trouver les dimensions qui rendent la fondation sûre. Le sujet de projet de gros œuvre confie cette mission à un bureau d'études structure : « dimensionner la fondation » en choisissant un type adapté ². Un TD de la filière présente justement le dimensionnement de semelles à la suite de la descente de charges ³.

La contrainte admissible dépend du terrain : on te la donne dans un énoncé, ou elle vient d'une étude de sol. Retiens qu'une valeur plus faible impose une semelle plus grande. Pour passer d'une valeur en MPa à une valeur en kN/m², multiplie par 1000 : $0{,}2\ \text{MPa} = 200\ \text{kN/m}^2$.

Une fois la semelle dimensionnée, il faut la construire. Un descriptif de chantier réunit plusieurs postes : les coffrages, les armatures et le béton. On y lit des armatures HA incorporées, conformes aux indications des plans ¹. HA signifie « haute adhérence » : ces aciers nervurés accrochent mieux le béton.

Le béton résiste bien à la compression mais mal à la traction. Une semelle fléchit un peu sous la charge : ses armatures reprennent les efforts de traction. C'est pourquoi on parle de béton armé.

Le chantier ne s'invente pas : tout part de documents. Le bureau d'études remet des plans, et les entreprises les suivent. Aujourd'hui, ces plans sortent souvent d'une maquette numérique (BIM). Un sujet de projet de ta filière demande de dessiner les fondations dimensionnées avec la maquette numérique fournie, d'y placer les armatures dans le coffrage, puis de produire une nomenclature automatique des armatures ².

La maquette permet aussi de repérer chaque semelle par un numéro, grâce à un paramètre dédié ². Une nomenclature automatique évite les oublis de comptage d'armatures. Une vérification des armatures peut ensuite être faite dans un logiciel de calcul de structures après envoi de la semelle ².

Cette dernière partie rassemble les erreurs qui coûtent des points aux examens et, surtout, des désordres sur chantier.