La capacité portante des fondations existantes est le point bloquant le plus fréquent en projet de surélévation. Le bâtiment a été conçu pour une descente de charge donnée — toute charge supplémentaire impose de vérifier que les fondations peuvent reprendre. Trois cas possibles : (1) capacité résiduelle suffisante (rare, 15-30 % marge), (2) renforcement requis (cas courant : micropieux, élargissement semelle, soil-nailing), (3) reprise totale (rare, fondations nouvelles complètes). Cette page anime le calcul de la capacité résiduelle EC7 et présente les techniques de reprise en sous-œuvre.
① Vérification capacité résiduelle EC7 §6 (NF EN 1997-1) :
Contrainte sous semelle filante :
σ_appliquée = N_total / B (kPa, par mètre linéaire de semelle)
Critère ELS (limitation des tassements) :
σ_appliquée ≤ σ_adm = q_u / FS
avec q_u = portance ultime, FS = 3 (cas courant EC7 / DA 2)
Critère ELU (rupture par poinçonnement) :
N_Ed ≤ R_d = R_k / γ_R (γ_R = 1,4 EC7 §6.5.2.2 DA 2)
Capacité résiduelle :
C_residuelle = σ_adm × B - N_existant
(charge supplémentaire admissible par ml de semelle)
② Origine de la capacité résiduelle — bâtiments anciens surdimensionnés :
Pourquoi les bâtis anciens (XIXe-début XXe) ont souvent 30-40 % de capacité résiduelle :
— Méthodes empiriques de l'époque (Talbot, Considère) sécuritaires
— Charges utiles plus faibles (logement = 1,5 kN/m² vs aujourd'hui)
— Pas de calcul ELU/ELS, juste σ_admissible historique
— Marges supplémentaires sur résistance sol
Cas typique :
— Haussmannien Paris : capacité résiduelle 30-40 %
— Faubourien 1900-1940 : 25-35 %
— BA Trente Glorieuses : 15-25 %
— BA récent (post 1990) : 10-15 % (dimensionnement plus serré ELU/ELS)
③ Techniques de reprise en sous-œuvre — comparées :
| Technique | Principe | Gain portance | Coût indicatif |
|---|---|---|---|
| Élargissement semelle BA | Doublement largeur par chemise BA + tirants | ×1,5 à ×2,0 | 1 000-3 000 €/ml |
| Micropieux IRS (forés tubés) | Pieux Ø 150-250 mm ancrés sous semelle | + 200-800 kN/pieu | 1 500-3 500 €/ml |
| Micropieux IGU (pression contrôlée) | Coulis fluide à très haute pression | + 400-1500 kN/pieu | 2 000-5 000 €/ml |
| Injection résine expansive (Uretek) | Résine polyuréthane expansive sous semelle | + 30-100 % portance | 800-2 500 €/ml |
| Jet grouting | Colonne ciment-sol Ø 0,8-1,5 m sous semelle | ×1,5 à ×3,0 | 2 500-6 000 €/ml |
| Pieux nouveaux complets | Reprise totale de la charge par pieux | ×3 à ×10 | 3 000-8 000 €/ml |
Détail technique — micropieux. Les micropieux (NF P94-262) sont les plus utilisés en reprise en sous-œuvre pour surélévation, car ils peuvent être installés à l'intérieur du bâtiment sans démolition lourde :
Caractéristiques :
— Diamètre 150-300 mm
— Longueur 6-30 m typique
— Capacité 200-1 500 kN/pieu (selon type sol + diamètre + injection)
— Foreuse à câble Φ 600-800 mm (passe par 1 porte)
— Hauteur minimum sous plafond 2,2-3 m
Types (NF P94-262) :
Type I : forage simple avec coulis gravitaire
Type II : forage tubé + coulis gravitaire
Type III IRS (Injection Répétitive Sélective) : injection répétée à pression contrôlée
Type IV IGU (Injection Globale Unique) : très haute pression unique (record)
Liaison avec semelle existante :
— Carottage semelle existante pour passage pieu
— Tête de pieu noyée dans poutre BA neuve liée à semelle (corsage)
— Tirants de répartition pour équilibrer le transfert
Détail technique — injection résine (Uretek). Technique non-destructive innovante :
Principe :
— Trous Ø 12-25 mm percés dans semelle existante
— Injection résine polyuréthane expansive (×5-30 volume sous pression)
— La résine compacte le sol sous la semelle (effet « densification »)
— Mesure de soulèvement laser pour arrêter au bon moment
Avantages :
— Non destructif (pas de démolition)
— Rapide (24-72 h pour reprise complète bâtiment)
— Réversible (pas de modification structure)
Limites :
— Coût modéré pour gain modéré (+30-100 %)
— Pas adapté si sol très compact ou si charge cumulée > +50 %
— Durée de vie résine 50+ ans (vieillissement encore peu documenté)
Cas particulier — bâti sur pieux bois (Paris, Amsterdam, Venise) :
Les bâtis anciens (XVIIe-XIXe) en bords de Seine, canaux d'Amsterdam ou Venise reposent sur des
pieux en bois (chêne, mélèze) fonctionnels grâce à l'ennoyage permanent (pas d'oxydation).
Risques pour surélévation :
① Baisse nappe phréatique → ennoyage rompu → pourrissement
② Travaux voisins drainant la nappe → effet domino
③ Capacité limitée (200-400 kN/pieu typique)
Solutions :
— Maintenir nappe par recharge artificielle
— Pieux additionnels (micropieux acier)
— Substitution pieux par jet grouting
Cas typique : Amsterdam (3 milliards € de reprise sur 50 ans pour préserver le patrimoine)
Effets secondaires à anticiper :
⚠ Tassements différentiels entre fondations renforcées et non-renforcées
→ renforcer TOUTES les fondations qui supportent du nouveau poids
⚠ Mouvements pendant travaux
→ micropieux : 1-5 mm soulèvement possible
→ injection résine : 5-20 mm soulèvement contrôlé
→ monitoring laser en continu
⚠ Vibrations chantier
→ foreuses à câble : niveau DIN 4150 OK pour bâti voisin
→ pas de battage de pieux en zone urbaine bâtie
⚠ Voisinage
→ notification réglementaire (Code construction L132)
→ état des lieux contradictoire avant/après
→ assurance dommages ouvrage majorée
Lien avec d'autres modules. Module 3 (Diagnostic) précède cette analyse. Pathologies Module 5 couvre les tassements différentiels. ISS pour interaction sol-fondations.