Anatomie d’un plot béton
- La tête est la partie visible du plot. Elle dépasse du sol d’une hauteur h.
- Le corps transmet la charge au sol jusqu’à une profondeur p.
- Le pied, ou base, répartit la charge. Plus le diamètre d3 est élevé, moins la pression au sol sera élevée.
Notons que le corps et la tête peuvent être de mêmes diamètres pour faciliter la mise en œuvre.
Quelle doit être la hauteur h du plot ?
La hauteur h correspond à la partie du plot dépassant du sol. Elle peut être très variable :
- Si avez une plateforme constituée de bois traité classe 4, et de bonne qualité, h peut quasiment en faire que quelques millimètres. Il faut tout de même éviter de mettre la plateforme en contact avec le sol.
- Si vous voulez être sûr de mettre la plateforme à l’écart de l’humidité, il faut au minimum une hauteur h de 15 cm.
- Mais le plot peut aussi être beaucoup plus haut, pour se transformer en pilotis béton. Cependant pour des raisons esthétiques, il est préférable de réaliser des pilotis en bois plutôt qu’en béton. Les pilotis bois sont posés et fixés sur des plots béton d’une quinzaine de centimètres.
Quel doit être le diamètre du plot en béton ?
Le plot travaille essentiellement en compression. Cela tombe bien car la qualité principale du béton est de présenter une excellente résistance en compression. En moyenne, la résistance maximale en compression du béton est de 25 MPa (mégaPascal) = 25 MN/m² (MégaNewton par m², 10 N pèse 1 kg sur la terre). Cela signifie qu’un gros poteau de 1 m² commence à présenter des signes de rupture si on lui applique un poids de 25000000 N, soit 2500 tonnes.
- Exemple 1 : si on doit reprendre une charge de 10 T sur un plot, quel doit être le diamètre du plot ?
On applique un coefficient de sécurité de 2. On prend donc comme hypothèse de travail 2x10 T= 20 T = 200 KN (kiloNewton) = 0,2 MN (mégaNewton).
0,2 MN / S = 25 MN/m² => S = 0,2/25 = 0,008 m²
Le plot est cylindrique : S = πR² => R = √(0,008/3,14) = 0,05 m => D = 10cm.
- Exemple 2 : quelle est la charge max sur un plot de 15cm de diamètre ?
S = 3,14 x 0,075² = 0,017 m²
Charge / S < 25 MN/m² => Charge < 25 MN/m² x 0,017 m²
Charge < 425000 N = 42,5 T
Le tableau ci-dessous indique quelques charges admissibles en tenant compte d’un coefficient de sécurité de 2 :
| Diamètre du plot | Charge admissible |
|---|---|
| 8cm | 6.3T |
| 10cm | 9.8T |
| 12.5cm | 15.3T |
| 15cm | 22T |
| 17cm | 28.3T |
| 19cm | 35.4T |
| 21cm | 43.3T |
Mais notre plot en béton dispose de trois diamètres :
- le diamètre D1 correspond à la tête du plot. La tête reprend la charge. Il faut donc calculer la charge sur le plot. On compte 250 kg/m².
Ainsi, pour une petite structure de 10m² composée de quatre appuis, chaque plot reprend 250x10/4 = 625 kg. En appliquant la méthode de calcul décrite ci-dessus avec un coefficient de sécurité de x2 à la charge, on obtient un diamètre de 2,5 cm. C’est ridiculement bas et on ne sait pas fabriquer d’aussi petits plots. On prendra donc au moins 10 cm de diamètre.
Ainsi avec un plot de 15 cm de diamètre, on supporte sans broncher une charge de 21 T. C’est largement suffisant pour le type de construction qui nous intéresse.
Cependant, il faut aussi tenir compte de la taille de la fixation car il doit y avoir suffisamment de surface pour poser correctement la fixation. Par exemple, si on prend un pied de poteau métallique dont la base fait 14x14 cm, il faut un plot de diamètre D1 = 20 cm.
- Le diamètre D2 correspond au corps du plot. Ce diamètre doit pouvoir reprendre la charge. La plupart du temps, on est conditionné par le diamètre de l’outil de forage mais on est souvent sur des diamètres pouvant porter des charges beaucoup plus lourdes.
- Le diamètre D3 correspond au pied. Le pied transmet la charge au sol. Le sol doit être suffisamment portant. Sinon, il y a des déformations et des risques pour la structure. Cette caractéristique s’appelle le taux de travail. Pour en connaitre la valeur de façon fiable, il faut faire appel à une société spécialisée qui effectue des mesures in situ. Le coût d’une telle étude est rédhibitoire pour une petite construction. Si le sol est jugé de bonne qualité, on peut se baser sur les valeurs suivantes :
| Type de sol | q : Taux de travail |
|---|---|
| Limon de plateau | 1.5 à 3 bars |
| Terre à meulière | 3 à 4.5 bars |
| Marne verte, argile | 0.7 à 4.5 bars |
| Alluvions anciens, sables, graviers | 6 à 9 bars |
| Sables de Beauchamp | 7.5 à 15 bars |
| Craie | 9 à 10 bars |
| Marne + caillasse | 7 à 15 bars |
| Calcaire grossier | 18 à 45 bars |
| Roches peu fissurées, saines, non désagrégées de stratification favorable | 4.5 à 7.5 bars |
| Terrain non cohérent à bonne compacité | 3.5 à 7.5 bars |
| Terrain non cohérent à compacité moyenne | 2 à 4 bars |
| Argile | 0.3 à 3 bars |
1 bar est proche de 1 kg/cm².
Pour calculer la surface du pied, on applique la formule :
Nu : charge (en daN) sur le plot auquel on applique un coefficient de 1.4
q : taux de travail du sol (en bar)
S : Surface du pied (en cm²)
Exemple : pour un mauvais sol en argile présentant un taux de travail de 0.3 bars, une charge à reprendre de 625 kg.
= 2916 cm²
Ce qui représente un carré de 55x55 cm ou un cylindre de diamètre 60 cm.
Idéalement le diamètre D3 calculé devrait être inférieur ou égal au diamètre D2.
Comment déterminer la profondeur du plot béton ?
La profondeur dépend de la nature du sol et du lieu de construction. Les terres en surface sont souvent plus meubles. C’est pour cela que l’on creuse pour aller chercher le "bon sol". Par exemple, les coteaux toulousains sont formés d’un socle marneux dur et stable que l’on cherche à "atteindre". La dégradation des marnes en surface est matérialisée par des couches d’argile instables et moins porteuses. La profondeur de l’argile varie de 0 à plusieurs mètres. Impossible de prévoir à l’avance. Il faut mesurer par sondage.
Pour une petite construction bois, on hésite à réaliser ce genre d’étude coûteuse. Mais le risque étant moins élevé que pour une construction lourde et pérenne, on peut procéder de la façon suivante : pour réaliser le forage, on utilise souvent une tarière motorisée. Quand on arrive sur une couche plus dure, cela se ressent sur le guidon de la machine qui vibre et patine. Après avoir un peu insisté, on peut arrêter et passer au trou suivant.
Le second critère à prendre en compte est la profondeur hors-gel. Si on veut mettre les fondations hors-gel, il faut creuser au moins jusqu’à cette profondeur théorique.
Comment réaliser les plots en béton ?
Sur cette image, il s’agit d’une tarière motorisée pour deux personnes. C’est le modèle le plus courant. Quand la mèche patine ou que le moteur commence à peiner, c’est que le "bon sol" est atteint. Relevez régulièrement la mèche afin de faciliter l’évacuation de la terre et pour éviter de "planter" la tarière. Procédez avec prudence.
N’attendez pas l’été pour réaliser les orifices. Car même si une tarière motorisée est un engin puissant, la mèche ne pourra rien faire dans une terre sèche, dure comme le béton. L’hiver (hors gel) et le début de printemps sont les saisons idéales.
Pour les plots profonds ou de gros diamètres, une tarière montée sur pelleteuse est l’outil le plus puissant.
Ce modèle "une personne" se déplace facilement.
Vérifiez qu’il ne reste pas des petits amas de terre avant de couler le béton.
Avec une petite pelle ou une truelle, pour élargir le pied jusqu’au diamètre d3. Évacuez la terre au fur et à mesure. Ceci est possible si l’orifice n’est pas trop profond, une longueur de bras max. Dans le cas contraire, vous devrez creuser selon un diamètre d2 = d3.
Le matériau idéal, du moins pour des diamètres inférieurs à 20cm, est le tube de PVC. Découpez la hauteur h en ajoutant au moins 5cm pour la partie insérée dans le béton. Pour des diamètres plus importants, il faut utiliser des tubes de coffrage cartonnés.
Pour la fabrication et l’application du béton, consultez le chapitre Les techniques de base du maçon. Si vous prévoyez de réaliser la tête du plot dans un second temps, insérez un ferraillage qui fera la liaison entre les deux parties.
Sur le béton encore frais. Grâce à un cordeau tendu, vérifiez l’alignement des plots. Le tube ne doit pas toucher le cordeau, au risque de le déplacer. Tout juste dessous, en affleurement. Vérifiez aussi la verticalité du tube avec un niveau à bulle.
Mais attendez que le béton du corps ait fait sa prise ; cela afin d’éviter que le tube bouge pendant son remplissage.
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