Semelle Filante : Définition, Fonctionnement et Guide de Mise en Œuvre

Dans le domaine de la construction et du génie civil, les fondations sont des éléments structuraux essentiels qui assurent la transmission des charges de la structure au sol. Parmi les différents types de fondations, la semelle filante occupe une place importante, notamment pour les constructions de faible à moyenne importance. Cet article se propose de définir la semelle filante, d'expliquer son fonctionnement, et de détailler sa mise en œuvre.

Définition et Rôle des Fondations

Les fondations sont les organes de transmission des charges d'une construction vers le sol. Le choix du type de fondation dépend de plusieurs facteurs, notamment la nature du sol, l'importance des charges à transmettre, et le coût d'exécution. On distingue principalement les fondations superficielles (semelles, radiers) et les fondations profondes (pieux, micropieux).

Les Différents Types de Fondations

Pieux et Micropieux : Les pieux sont des éléments de fondation profonds, utilisés lorsque le sol superficiel n'a pas une portance suffisante. Les pieux forés nécessitent un forage, et leur choix dépend des sollicitations et de la nature du sol. Les micropieux sont des pieux forés de diamètre inférieur à 300 mm.
Fondations par Barrettes ou Paroi Moulée : Ce système est utilisé pour des ouvrages importants, et nécessite une connaissance précise des couches du sol.
Radiers : Les radiers sont des fondations superficielles qui répartissent les charges sur une large surface. Ils sont utilisés lorsque la surface des semelles isolées ou filantes dépasse 50% de l'emprise du bâtiment.

La Semelle Filante : Une Fondation Superficielle Courante

La semelle filante est un type de fondation superficielle, également appelée fondation directe. Elle transmet directement les charges sur les couches proches de la surface. Elle est particulièrement adaptée aux terrains de bonne qualité, c'est-à-dire ceux qui possèdent une bonne capacité portante. C'est le type de fondation le plus courant pour les habitations.

Fonctionnement

Les semelles filantes reçoivent les charges des éléments de l'ossature du bâtiment (murs porteurs) et les transmettent au sol. La sous-face de la semelle permet de répartir les charges sur le sol, assurant ainsi la stabilité de la construction. L'étude de sol et la descente de charges permettent de déterminer les dimensions minimales nécessaires de la semelle.

Types de Semelles Filantes

On distingue deux types de semelles filantes :

Semelle Flexible : Ce type de semelle a une faible épaisseur et est économique. Elle est adaptée aux sols de mauvaise qualité, mais nécessite une plus grande quantité d'acier et une exécution plus complexe.
Semelle Rigide : Ce type de semelle est utilisé pour les sols de bonne portance. Elle est plus simple à exécuter et nécessite moins d'acier, mais elle est plus encombrante et nécessite un volume de béton plus important.

Mise en Œuvre d'une Semelle Filante

La mise en œuvre d'une semelle filante requiert une attention particulière à certains détails, tels que les niveaux, la qualité du mortier, et la profondeur hors gel.

Profondeur des Fondations

Les fondations doivent être coulées à une profondeur suffisante pour les protéger du gel (profondeur hors gel). Cette profondeur varie en fonction de la région et de l'altitude. La formule de calcul de la profondeur hors gel (Phg) est la suivante :

Phg = h0 + (A - 150) / 100

Où :

A : Altitude de la construction en mètres
h0 : Valeur sur la carte pour une altitude ≤ 150 m

Si l'altitude est inférieure ou égale à 150 m, on prend directement Phg = h0.

Exemple :

Pour une construction en région parisienne (Altitude = 67 m), Phg = h0 = 60 cm.
Pour une construction à Annecy (Altitude = 447 m), Phg = 60 + (447 - 150) / 100 = 60 + 2.97 = 89.7 cm.

Dimensions

Il est préférable que les dimensions des murs soient des multiples de la longueur d'un bloc (50 cm) pour éviter de sectionner les blocs. Les blocs standards ont une longueur de 50 cm et des épaisseurs courantes de 10, 15 et 20 cm. Les blocs de 20 cm sont les plus couramment utilisés car ils sont moins chers.

Étapes de Réalisation

Creuser la Tranchée : Après avoir creusé la fouille, un film polyane peut être placé au fond pour maintenir la zone de travail propre.
Ferraillage : Poser des ferraillages de semelle du type SL35 au fond de la tranchée, en utilisant des écarteurs en plastique pour ménager un espace d'environ 4 cm avec le fond de la tranchée. À l'angle, les SL35 n'ont pas besoin de se toucher ni de se recouvrir.
Ferraillage des Poteaux : Poser le ferraillage de poteau PX410 15x15 par-dessus la semelle SL35, et ligaturer avec du fil de fer pour assurer un bon positionnement.
Pose des L de Raccord : Découper 6 tors de 10 à une longueur de 60 cm et les plier à 90°. Le principe est qu'un tor puisse assurer l'accrochage au plus profond dans la semelle qui lui est perpendiculaire, de façon à ce que l'arc de cercle soit au plus loin de l'angle intérieur.
Coulage du Béton : Le ferraillage doit être recouvert par au moins 4 cm de béton. La hauteur du béton est d'environ 30 cm. Positionner et planter des tors tous les 150 cm pour repérer la hauteur finie de la semelle au moment du coulage du béton.

Béton de Propreté

Un béton de propreté est toujours requis pour la réalisation des ouvrages de fondation. C'est une couche de béton maigre mise en œuvre sur le sol pour éviter le contact direct du sol avec l'ouvrage, garder le béton homogène et propre, et avoir une surface de travail nette. Ce type de béton est dosé à 150 kg/m³.

Cas Particuliers

Sol Instable : Si le sol n'est pas suffisamment stable et que les parois de la fouille ne se tiennent pas, il est nécessaire de coffrer la semelle avant de ferrailler et de couler le béton.
Présence d'Excentrement : Lorsque certains poteaux ne sont pas centrés sur les semelles ponctuelles, un moment d'excentrement se crée. Pour reprendre ce moment, il est possible de lier la semelle à d'autres semelles voisines par des longrines.

Autres Types de Fondations Superficelles

Semelles Isolées : Elles sont utilisées sous les poteaux isolés, les poteaux de rive, les poteaux d'angle ou les poteaux intérieurs. Elles se présentent sous une forme géométrique proche du carré ou du rond.
Radiers : Lorsque le rapport entre les descentes de charge et la charge admissible nécessite d'augmenter la largeur des semelles filantes, on a un recouvrement entre les zones d'action des semelles. Dans ce cas, l'utilisation du radier est justifiée.

Drainage des Eaux de Ruissellement

L'eau est un ennemi majeur dans toute construction. Il est donc important de protéger les assises de fondation en plaçant un drain au-dessus du niveau de la surface supérieure de la fondation (arase) s'il est réalisé contre le soubassement.

Joints de Dilatation et Joints de Rupture

Joints de Dilatation : Ils permettent le mouvement des structures causé par les variations de température. Ils sont généralement arrêtés au niveau supérieur de la fondation ou au niveau du plancher du rez-de-chaussée ou du sous-sol.
Joints de Rupture ou Joints de Tassement : Ils permettent aux structures d'encaisser les variations altimétriques de l'assise des fondations. Ils sont impératifs dans le cas d'une mise en œuvre de deux modes de fondation sur deux blocs d'un même bâtiment (fondation sur semelle d'un côté et fondation sur pieux de l'autre).

Semelle Filante : Définition, Fonctionnement et Mise en Œuvre