Une fondation qui tasse uniformément n'est pas un problème : la structure descend en bloc, sans contrainte induite. Le danger commence avec le tassement différentiel : une zone descend plus que l'autre, créant une distorsion angulaire β = Δs / L qui sollicite la structure en flexion non prévue. La Tour de Pise (β ≈ 1/25) est le cas emblématique. Sur les bâtiments courants, les seuils EC7 sont stricts : β < 1/500 en cas courant, β < 1/1000 pour structures sensibles. Cette animation reconstitue cinq scénarios classiques de tassement différentiel : hétérogénéité du sol, contraste de charge, fouille adjacente, rabattement de nappe, et bâtiment voisin lourd.
Décomposition du tassement. Sur sol cohérent (argile), le tassement total est la somme de trois composantes :
s = s_immédiat + s_consolidation + s_secondaire (fluage)
• s_immédiat — élastique, instantané, q · B / E_sol (formule de Boussinesq simplifiée)
• s_consolidation — Terzaghi, dépend du temps : s(t) = s_∞ · U(T_v)
avec T_v = c_v · t / H²_drainage
• s_secondaire — fluage à long terme, log(t/t_p), modèle de Bjerrum
Sur sol pulvérulent (sable, gravier), le tassement est principalement élastique et instantané. Sur argile, la consolidation peut prendre 5-30 ans selon perméabilité.
Critères de tassement EC7 (NF EN 1997) :
| Critère | Symbole | Valeur courante | Sensible |
|---|---|---|---|
| Tassement absolu | s | 25 mm | 15 mm |
| Tassement différentiel | Δs | 15 mm | 8 mm |
| Distorsion angulaire | β = Δs/L | 1/500 | 1/1000 |
| Rotation d'ensemble (basculement) | ω | 1/2000 | 1/2500 |
| Déflexion relative (poutre) | Δ/L | 1/350 | 1/750 |
Les 5 scénarios courants :
① Sol hétérogène. Une partie du bâtiment repose sur substratum rocheux (peu compressible),
une autre sur remblai ou argile. Tassement asymétrique inévitable.
Solution : homogénéisation par pieux ou substitution de sol.
② Contraste de charges. Un silo de 1000 t à côté d'une habitation de 50 t/m². Les ratios q ≠ ratios s.
Solution : joints de dilatation, fondations indépendantes, ou semelles dimensionnées
pour égaliser la pression au sol q/B.
③ Fouille adjacente. Excavation à côté d'un bâtiment existant. Le terrassement crée une décompression
du sol → mouvements vers la fouille. Cas Centre Pompidou Metz, Halles Paris.
Solution : paroi étanche (paroi moulée, palplanches), berlinoise, butons, étapes de phasage.
④ Rabattement de nappe. Pompage pour assèchement chantier → diminution pression interstitielle u
→ augmentation contrainte effective σ' = σ - u → consolidation supplémentaire.
Cas Boston Central Artery (Big Dig 1990s) : 200 mm de tassement sur bâtiments centenaires.
Solution : recharge artificielle de nappe (réinjection en périphérie).
⑤ Construction voisine lourde. Une tour neuve à côté d'un bâtiment existant ajoute une charge
asymétrique sur le sol commun. Le bâtiment ancien bascule vers le neuf.
Solution : calcul d'interaction sol-structure (Plaxis), distance d'éloignement, fondations
profondes du voisin.
La Tour de Pise — étude de cas mythique :
Construction : 1173 — pause 100 ans (interruption guerres) — reprise 1272 — fin 1370
Sol : couches alternées argile / sable / limon — Argile Pancone (très molle) à 7 m de profondeur
Inclinaison max (1990) : 5,5° → ω = 1/10 → 100 fois le seuil EC7
Stabilisation Polvani 1999-2001 : extraction sol côté nord, ancrages tendus, contrepoids 600 t
Aujourd'hui : 3,97° — stable à < 0,1 mm/an
Hauteur : 55 m — masse : 14 500 t — pression au sol moy. : 500 kPa
Méthodes de prévention et réparation :
| Méthode | Principe | Coût indicatif |
|---|---|---|
| Fondations profondes (pieux) | Ancrer dans substratum non compressible | 200-500 €/ml |
| Radier rigide | Uniformiser les pressions transmises au sol | 150-300 €/m² |
| Substitution de sol | Excaver + remblai contrôlé compacté | 50-150 €/m³ |
| Inclusions rigides (CMC) | Réseau de pieux ballast non liés à la structure | 80-200 €/m² |
| Injection résine expansive | Soulever fondation existante (Uretek®) | 15-40 k€ |
| Reprise en sous-œuvre | Micropieux + chaînage périphérique | 50-150 k€ |
Lien avec les autres modules. Le tassement différentiel est la conséquence du RGA (Module 4), mais aussi de la dégradation à long terme du béton (Modules 2-3) lorsque le bâtiment perd progressivement sa raideur d'origine. Il interagit avec la pathologie de retrait du béton (Module 1) : les fissures préexistantes deviennent des amorces de rupture sous distorsion.