La portance du sol : ce que dit un chiffre, et ce qu'il ne dit pas

Dans l’usage courant, la portance est l’aptitude d’un terrain à supporter la charge d’une fondation. La norme française qui justifie les fondations superficielles en application de l’Eurocode 7, la NF P 94-261, en fait deux vérifications distinctes : l’une contre la rupture, à l’état limite ultime ; l’autre contre les déplacements excessifs, à l’état limite de service. Ce guide explique pourquoi un sol « qui porte » peut ne pas convenir, et comment lire les chiffres qu’on vous donne. Il ne contient aucune formule : ces calculs relèvent d’une étude de conception, puis du bureau d’études structure.

Porter sans rompre, porter sans trop tasser

D’après son sommaire public, la NF P 94-261 vérifie à l’état limite ultime la capacité portante, le glissement et la stabilité générale du site, et consacre un chapitre à la justification à l’état limite de service. Ses annexes informatives donnent des procédures d’estimation du tassement et traitent des déformations des structures et des mouvements des fondations.

La seconde vérification n’est pas une formalité. L’Agence Qualité Construction (AQC), dans sa fiche A.01 sur les tassements des maisons individuelles, rappelle que les charges apportées sur les fondations déforment le sol selon sa compressibilité, que le bâtiment ne peut que suivre ces déformations, et qu’elles sont rarement homogènes d’une semelle à l’autre. Elle estime qu’un tassement différentiel de l’ordre du centimètre peut suffire à fissurer les murs, les cloisons rigides ou le carrelage.

Pourquoi une valeur « en bars » ne suffit pas

L’unité d’abord. Le bar vaut cent mille pascals (décret n° 61-501 du 3 mai 1961, article 3), soit 100 kPa ou 0,1 MPa. Les normes et les rapports d’essais s’expriment en kilopascals ou en mégapascals : la norme de l’essai pressiométrique, par exemple, chiffre ses pressions en MPa. Un « sol à 2 bars » annonce donc 200 kPa, sans dire de quoi.

Le chiffre dépend ensuite de la fondation. Le sommaire de la NF P 94-261 montre comment la norme passe de la mesure à la valeur de calcul : une contrainte nette déterminée à partir de la pression limite pressiométrique ou de la résistance de pointe pénétrométrique (annexes normatives D et E), une hauteur d’encastrement équivalente (annexe C), une surface effective de la fondation (annexe Q), des facteurs partiels pour l’état limite ultime (annexe B). Le même terrain donne donc des valeurs différentes pour une semelle étroite peu enterrée et pour une fondation plus large ou plus profonde.

Il dépend enfin de ce qui se trouve dessous. Selon l’AQC, pour une maison sur fondations superficielles, le sol est sollicité jusqu’à une profondeur qui ne dépasse pas, en principe, 3 à 4 m sous le niveau d’assise. Son schéma de transmission des charges le montre : sous un pignon très chargé, la semelle large envoie ses « bulbes des pressions » jusque dans une couche compressible profonde, alors que les petites semelles de poteaux peu chargés restent dans la couche compacte de surface. Le tassement différentiel devient alors inévitable entre les deux, même si la couche d’assise est bonne partout.

D’où la règle de lecture : une valeur de portance n’a de sens qu’avec la largeur et la profondeur de la fondation pour lesquelles elle a été établie, les charges supposées, et les tassements qui l’accompagnent. Pour retrouver ces valeurs dans une étude, voir le guide de lecture d’un rapport G2.

Bon sol, sol porteur, sol compressible

Ces mots se rencontrent dans les devis et les conversations de chantier. Voici ce que les sources mettent derrière.

• Sol homogène et compact. Si, dans la zone sollicitée, le terrain est composé de façon homogène d’éléments rocheux ou de sols compacts, l’AQC estime qu’aucun incident grave n’est à craindre.
• Sol hétérogène. La maison risque en revanche de subir des mouvements si le sol contient des inclusions rocheuses de façon hétérogène, qui forment autant de points durs, ou une couche déformable, argileuse, limoneuse ou sableuse.
• Sol compressible. L’AQC cite les vases, les tourbes et les remblais récents : dans la limite d’influence des fondations, ils peuvent se déformer trop fortement sous le poids de l’ouvrage. Elle relève aussi le cas de deux remblais d’âges différents sous une même maison, l’un ancien et peu compressible, l’autre récent et mal compacté. Voir construire sur un terrain remblayé.
• Sol qui s’améliore en profondeur. D’une façon générale, toujours selon l’AQC, plus on descend, plus les sols s’améliorent en compacité et en caractéristiques mécaniques ; d’où les solutions qui vont chercher le sol porteur plus bas, décrites dans le guide des fondations.

Un sol qui porte bien peut aussi bouger pour une autre raison que la charge. Une argile sensible à l’eau se rétracte et gonfle avec les saisons : c’est l’objet du guide des argiles. L’eau compte aussi : la NF P 94-261 consacre une annexe aux actions géotechniques particulières liées à l’eau.

D’où viennent les chiffres d’un rapport

Les valeurs d’une étude ne sortent pas d’une table. Elles se construisent en trois temps.

1. Les mesures. Essais en place, comme l’essai pressiométrique (pression limite et module) ou le pénétromètre statique (résistance de pointe), et essais de laboratoire, qui donnent les propriétés de cisaillement et de déformation du sol. La NF P 94-261 prévoit des procédures pour chacune de ces familles.
2. Le modèle géotechnique. Le géotechnicien range les terrains en couches, les rattache aux catégories conventionnelles de la norme (annexe A) et retient pour chacune des valeurs caractéristiques à partir des reconnaissances (annexe K). C’est sur ce modèle que s’appuie le calcul.
3. La justification pour le projet. Avec les charges et la géométrie des fondations, le géotechnicien vérifie la portance et estime les tassements. L’AQC le résume : l’étude de sol de conception doit tenir compte de la construction projetée et indiquer les valeurs de tassement prévisibles, à partir desquelles le bureau d’études structure dimensionne l’ouvrage.

Ce travail appartient à la mission de conception. Les recommandations de Syntec-Ingénierie pour la NF P 94-500 précisent que la phase des principes généraux de la G1 ne fournit ni le taux de travail du sol pour une fondation superficielle, ni le frottement latéral pour une fondation profonde. En zone d’argiles exposée, l’arrêté du 22 juillet 2020 demande à l’étude de conception de fixer les prescriptions constructives adaptées au sol et au projet, dans un dossier de synthèse ; une étude de type G2 (phases AVP et PRO) conforme à la NF P 94-500 vaut présomption de conformité. Voir la G2 AVP et la G2 PRO.

Quand la question revient

• Une maison neuve. La portance et les tassements se fixent en G2, puis se vérifient au fond de fouille. L’AQC recommande une visite du fond de fouille après terrassement et avant les fondations, pour valider la consistance du sol, et un terrassement complémentaire en cas de portance insuffisante ou d’hétérogénéité.
• Une extension. L’arrêté du 22 juillet 2020 permet, sous conditions, de réutiliser l’étude de la construction initiale : procédé constructif identique, ou données encore pertinentes. Voir l’étude de sol pour une extension.
• Une surélévation ou une charge nouvelle sur une maison existante. Les fondations en place reçoivent plus qu’à l’origine ; il faut connaître à la fois le sol et ces fondations. Voir la surélévation et le diagnostic des fondations existantes.
• Un dallage ou une plateforme. Un dallage sur terre-plein suit les mouvements du terrain : voir vide sanitaire ou dallage. Pour un bâtiment d’activité, voir l’étude de sol d’un hangar ou d’un bâtiment d’activité.

Ce que fournit le géotechnicien

Solintek, bureau d’études géotechniques, fournit les hypothèses géotechniques : nature et succession des couches, niveau d’assise, résistance et déformabilité retenues, tassements prévisibles, dispositions constructives. Le dimensionnement des semelles, du radier ou des pieux, et de leurs armatures, revient au bureau d’études structure, qui travaille avec ces hypothèses et les charges du bâtiment. Les prix de nos études de conception sont sur la page de la G2 AVP.