Influence du retrait et de la variabilité naturelle des sols argileux sur le comportement des fondations de maisons individuelles

Effects of shrinkage and longitudinal variability of clayey soil on wall foundations of residential constructions

Université Bordeaux I, CDGA-GHYMAC Avenue des Facultés 33605 Talence a.denis@cdga.u-bordeaux1.fr, France.

Résumé

Les maisons individuelles sont particulièrement sensibles aux tassements différentiels provoqués par les phénomènes de retrait-gonflement des sols argileux. La reconnaissance sur les sites de construction de la présence de sols argileux est donc primordiale. La méthode VLF-R (Very Low Frequency) en mode résistivité (R), testée sur un site de 25 000 m², s’avère être un outil performant pour atteindre cet objectif mais également pour mettre en évidence la variabilité lithologique des sols sur un site. De telles informations sont ensuite utilisées dans un modèle simple de comportement de semelle filante sur sol élastique (modèle de Winkler) développé en éléments finis. Ce modèle permet d’évaluer l’amplitude des tassements différentiels et des moments fléchissants dans une semelle filante en fonction de la variabilité longitudinale des propriétés du sol et d’un retrait du sol sous la fondation. Il apparaît que la variabilité des propriétés mécaniques des sols, tout comme un retrait, entraînent des déplacements et des efforts internes dans la fondation qui peuvent être dommageables pour la structure.

Abstract

Differential movements of wall foundations are a common problem in lot of areas, where residential constructions rest on sensitive clay soils. Young as older structures, without any history of minimal differential movement before, can develop foundations problems in a very short time due to changing soil moisture during an extended dry period. Wall footings for residential construction are usually of dimensions to satisfy local buildings code, nevertheless in many cases, soil investigations are not performed and action due to sensitive clay soil and longitudinal variability of soil properties are not considered in the wall footing design. First, we show the ability of the VLF-R (Very Low Frequency -Resistivity mode) method to provide qualitative resistivity information on the soil variability and the presence of clay soil on a test site. Then, a simple model, based on a beam on an elastic soil foundation, describes the soil-structure interaction. This model is developed through a finite element model in which a 1D structure (wall footing) rests on a spatially varying soil described with Winkler-type springs. This model is used to study induced effects of soil variations (described by the means of a spatial correlation function), shrinkage, differential settlements and critical bending moment values that cannot be predicted if the soil is assumed homogeneous or shrinkage left out under the wall footing. These different results give some tracks to revise the wall foundation design accordingly.