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ÉTAIEMENTS
Extrait
du « Traité pratique de charpente» par E. Barberot,
architecte(s.c.), Le mot étai sert à désigner les pièces de bois employées pour soutenir provisoirement, soit des constructions ou parties de constructions, soit encore les terres d'une fouille. Ces pièces prennent différents noms suivant leur destination, la fonction qu'elles remplissent et la position qu'elles occupent. Blindage, planches ou madriers jointifs ou placés à des intervalles variables suivant la mobilité du terrain, et qui forment une sorte de cuirasse pour une fouille dans un sol meuble, dans du gravier ou dans du sable lorsqu'on a des éboulements à craindre. Les planches sont posées suivant la longueur du terrain creusé. Des couches ou plates-formes appuient le revêtement de planches contre les terres, et sont assujetties par des contre-fiches. Chandelle, lorsque la pièce est placée verticalement à plomb sous une pièce qui doit être soutenue horizontalement. Chevalement, ensemble de pièces formant pour ainsi dire de grands tréteaux, composés de pièces inclinées en sens inverse, d'un chapeau qui les surmonte et d'une plate-forme sur laquelle elles reposent. Si l'on a à craindre des mouvements horizontaux dans le sens transversal de la construction étayée, on croisillonne le chevalement. Contre-fiche, pièce posée obliquement contre un mur menaçant de se coucher, contre une pièce de bois verticale pour combattre une poussée exercée sur celle-ci, ou encore contre des terres pour les empêcher de s'ébouler. Couche, pièce de bois plate que l'on met sous le pied d'un étai pour former empalement, c'est-à-dire, appuyer sur une grande surface de sol, ou placée contre des terres à soutenir pour remplir le même office. Couchis, pièce de bois horizontale ou verticale qui reçoit le pied ou la tête d'une contre-fiche, de longueur relativement grande; elle procure à la contre-fiche un point d'appui variable suivant l'inclinaison que prendra la contre-fiche. Étançon, les pièces verticales ou légèrement inclinées qui servent à soutenir une partie de construction ou des terres minées, c'est en quelque sorte une chandelle de fortes dimensions, qui a rarement plus de deux ou trois mètres de longueur. Étrésillon, nom que l'on donne à des pièces de bois inclinées que l'on place entre deux murs menaçant ruine, entre deux piédroits d'une baie ou entre le linteau et l'appui pour empêcher la déformation soit dans le sens horizontal, soit dans le sens vertical. Ces pièces s'appuient sur des plates-formes, elles peuvent former zigzag, croix de Saint-André ou même être parallèles, c'est-à-dire, devenir des chandelles. Elles peuvent encore trouver leur emploi entre les parois d'une tranchée pour empêcher l'éboulement des terres. Étrésillonnement. C'est l'ensemble des dispositions prises pour empêcher deux parties d'une construction de se rapprocher ou les berges d'une fouille de s'ébranler. Plate-forme, sole ou patin. On désigne ainsi de larges pièces de bois, planches épaisses ou madriers, qui se placent sous le pied des contre-fiches ou des étançons pour leur assurer une surface d'appui suffisante. Il faut autant que possible employer pour les étais, contre-fiches et chevalements, et généralement toutes les pièces qui supportent un effort de compression dans le sens de leur longueur, des bois bien droit, non de sciage, assez légers, le sapin par exemple, pour faciliter la mise en oeuvre par sa densité moins considérable. Pour les pièces qui, au contraire, sont appelées à être comprimées dans le sens perpendiculaire aux fibres du bois, telles que les plates-formes, cales, couchis, etc., il est préférable d'employer des bois durs, comme le chêne, par exemple. Étaiement des berges des fouilles -- Lorsqu'une fouille a une trop grand étendue pour qu'il soit possible d'étayer les deux berges opposées par des pièces de bois traversant la fouille comme on le voit figure 804, ou encore que la fouille se trouve exécutée à flanc de coteau, on peut appliquer la méthode que nous indiquons figure 802 et qui consiste à soutenir les terres au moyen de contre-fiches. Pour cet exemple, nous avons choisi le cas le plus défavorable, c'est-à-dire que nous avons supposé un terrain essentiellement meuble, sable ou gravier. En cette occurrence, on se trouve dans l'obligation de blinder le terrain coupé, c'est-à-dire le garnir de fortes planches et au besoin de madriers, suivant la poussée et la distance des contre-fiches. Selon la nature plus ou moins meuble du terrain, on pose les planches à une certaine distance les unes des autres, ou on les met jointives, comme pour le cas de sable ou de gravier que nous envisageons, qui oblige même parfois à calfeutrer en plâtre les joints des planches. Contre le blindage on place des couches, pièces de bois sur lesquelles viennent buter les contre-fiches qu'on empêche de glisser au moyen de coins fixés sur les couches par des broches ou des rappointis. Sur le sol, les contre-fiches viennent s'appuyer sur des plates-formes où elles sont rendues fixes par des cales en forme de coins.
Les contre-fiches sont plus ou moins nombreuses suivant la hauteur de la berge à soutenir, il est rare qu'on ait besoin d'en mettre plus de trois pour les cas ordinaires. On doit se préoccuper d'empêcher le glissement de la plate-forme sur le sol, pour cela, il suffit d'enfoncer en terre des pieux contre lesquels viennent buter les plates-formes. Suivant la nature des terrains, on donne à la fouille un fruit ou talus permettant au sol de tenir, au moins temporairement, le temps de poser l'étaiement. L'exemple figure 803, est du même ordre que le précédent sauf qu'on a pratiqué une fouille parallèle destinée à servir de butée aux pieds des contre-fiches. Comme on peut admettre que dans un même sol peuvent se produire des poussées différentes et que certaines contre-fiches pourraient supporter une fatigue plus grande que les autres, on les solidarise au moyen de moises, comme l'indique notre dessin, qui parent au flambage qui pourrait se produire vers le sol ou vers le ciel. On est même parfois obligé de moiser aussi, pour le même motif, dans le sens longitudinal, c'est-à-dire perpendiculairement aux contre-fiches.
On remarquera qu'aux pieds des contre-fiches, nous n'avons pas indiqué de cales, cela tient à ce que les étais taillés de deux traits de scie s'appuient normalement, ou presque, sur la semelle inférieure, et n'ont ainsi aucune tendance au glissement.
Lorsqu'il s'agit d'une fouille en terrain plat, que les berges ont sensiblement la même hauteur, et que la distance n'est pas trop considérable pour les bois dont on dispose, on peut avoir avantage à mettre des étais traversant la fouille, comme nous le montrons figure 804. On évite des fouilles provisoires du fond, que nous venons de voir figure 803, et même, si l'on peut laisser sous l'étai inférieur une hauteur de passage suffisante, on facilite beaucoup le travail à exécuter dans le fond de fouille. Les berges sont blindées suivant la nature plus ou moins meuble du terrain. Étrésillonnement de tranchées ou rigoles. -- Les tranchées sont taillées verticalement, ou en talus et garnies d'un blindage suivant que le terrain se tient, ou est ébouleux. Dans les terrains compacts, pour des fouilles de profondeur moyenne, on a pas ordinairement recours aux étaiements, mais si le terrain sur lequel on se propose de construire est susceptible d'éboulement, on doit prendre les précautions nécessaires.
Comme pour les fouilles que nous venons de voir, on blinde les talus avec des planches sur lesquelles on applique des couches à des distances variant de deux à trois mètres, et on place des étrésillons inclinés disposés comme nous l'indiquons figure 805. Parfois, on emploie la disposition donnée figure 806, mais elle présente cet inconvénient d'exiger des bois coupés à la demande et ne pouvant servir à nouveau que pour une autre tranchée de même largeur, alors qu'avec la disposition figure 805, on peut utiliser les bois pour plusieurs largeurs de fouille puisqu'il suffit pour cela de modifier leur inclinaison. Blindage de puits. -- La fouille en puits se fait parfois à une grande profondeur et il serait bien imprudent de ne pas prendre les précautions nécessaires pour éviter des éboulements pouvant amener les pires accidents. Pour les puits de forme cylindrique qui sont les plus fréquemment exécutés, on doit, lorsque le terrain ne présente pas une consistance suffisante, procéder de la manière suivante : On forme sur la circonférence du puits un blindage de planches d'une longueur variant de 1m,50 à 2 mètres de hauteur qu'on pose verticalement (fig. 807), que l'on serre contre la paroi du cylindre par un cercle extensible en fer de 0m,050 X 0m,009 et dont les extrémités se croisent d'environ 0m,30 (fig. 808), pour les diamètres de puits variant de 1m,20 minimum pour permettre à l'ouvrier de travailler, et 1m,50 maximum des puits ordinaires. Les voliges en place, quelques-unes plus longues déjà engagées dans le cercle supérieur, on met le cercle réglé au diamètre qu'il devra avoir pour serrer fortement le blindage et on fixe les colliers avec des coins en fer.
On place alors le cercle en biais en le faisant légèrement fléchir en forme d'ellipse, et les deux contacts occupant leur place définitive, et on obtient le serrage du blindage en faisant prendre au cercle la position horizontale à coups de masse jusqu'à ce qu'il serre toutes les douves. Ce réglage du cercle demande une certaine pratique que nos puisatiers acquièrent très promptement. Le gobetage en plâtre avec enduit de 0m,04 à 0m,05 qu'on emploie quelquefois pour remplacer le blindage, ne présente pas la même sécurité, c'est une très petite économie qui peut parfois coûter fort cher. On fait aussi des puits de forme carrée ou rectangulaire, suivant les besoins; le blindage est alors fixé par de fortes traverses coincées les unes sur les autres. Il est prudent, pour empêcher un glissement possible, de soutenir les traverses par des pointes posées en dessous sur le blindage (fig. 809). Étaiement des murs par contre-fiches. -- Le cas le plus général qui nécessite l'étaiement est celui où un mur perd son aplomb et menace ruine, s'affaisse, se fend ou se boucle. Au point qui paraît le plus favorable à épauler, mais de préférence à la hauteur d'un plancher pour contrebuter la poussée de la contre-fiche, on vient sceller, suivant une inclinaison aussi normale que possible de la contre-fiche, une pièce de bois sur laquelle reposera la partie à soutenir (fig. 810), puis sur le sol blindé, s'il n'offre pas une solidité suffisante, on établit une semelle ou couche sur laquelle vient reposer le pied de la contre-fiche fixé par une cale, brochée comme dans les exemples précédents. La contre-fiche, prise dans un bois généralement de section carrée pour présenter la même résistance au flambage dans les deux sens, est coupée aux deux extrémités de deux traits de scie faisant couteau comme nous l'indiquons sur nos différentes figures. Cette coupe a l'avantage de faire passer l'effort de compression par le milieu de la pièce, tandis qu'avec une coupe droite, un seul côté serait comprimé et la pièce tendrait à se cintrer.
Figure 810 - Étaiement d'un mur par contre-fiche. L'emploi d'un seul étai constitue pour ainsi dire un étaiement de fortune; pour obtenir un bon étaiement, il est nécessaire de doubler l'étai, c'est-à-dire de placer deux contre-fiches dans le même plan, comme nous l'indiquons figure 811. Il faut se garder de poser les étais parallèlement, il faut au contraire s'efforcer de former un triangle ou une portion de triangle parce qu'on a ainsi une figure plus indéformable. On moise ensemble les étais pour éviter le flambage des brins qui ne subissent jamais des compressions égales, et si on a plusieurs batteries d'étais, on peut aussi les réunir par des moises pour parer au flambage dans l'autre sens, surtout pour les pièces les plus longues, en ayant soin de les disposer de manière à gêner le moins possible le travail de reprise qui a motivé leur mise en place. Si l'on ne peut employer les moises parallèles au mur soutenu, on peut constituer l'étaiement par des pièces doublées placées pour former un triangle dont le sol serait la base; les deux brins que l'on voit figure 811 seraient alors remplacés par deux chevalements inclinés moisés ensemble par des moises dans le sens parallèle et perpendiculaire au mur. Cela formera un tout solide et capable de donner toute sécurité.
Suivant les circonstances, le triangle formé par les contre-fiches peut avoir son sommet en haut, comme nous venons de le voir, ou en bas comme le montre la figure 812, lorsqu'il est intéressant de soutenir le mur à différentes hauteurs. Voici (fig. 813) un dessin réunissant plusieurs étaiements différents sur une façade et un pignon menaçant ruine; ils n'en ont pas l'air sur notre figure, mais enfin nous admettons qu'ils menacent.
Figure 813 - Étaiements
On a tout d'abord étrésillonné les fenêtres placées au-dessus du poitrail en plaçant verticalement des plates-formes ou couchis que l'on maintient écartées et serrées contre les piédroits par des étrésillons en bois posées inclinés en sens inverse et formant zigzag; on peut serrer autant qu'il est nécessaire en forçant l'étrésillon à se rapprocher de l'horizontale. Le poitrail est soutenu par des chevalements, et on peut venir le soutenir par une pile en pierre ou une colonne en fonte qui sera mise en place d'une manière définitive. Les parties supérieures et le pignon sont étayés par des contre-fiches simples ou doubles suivant la charge à soutenir et sont moisés si cela est nécessaire. On a coutume de faire un garnissage en plâtre, une sorte de solin, autour des plates-formes reposant sur le sol. Cela ajoute bien peu de chose à la solidité, mais c'est pour ainsi dire un témoin qui permet de se rendre compte si aucun mouvement ne s'est produit et si l'assiette sur laquelle repose l'étaiement n'a subi aucune dépression. En effet, si un affaissement se produisait, des cassures apparaîtraient dans le plâtre, et ce serait un précieux avertissement. Chevalements. -- Un chevalement est un assemblage de pièces de bois destiné à soutenir une partie de maçonnerie qu'on reprend en sous-oeuvre, ou encore lorsqu'on veut transformer un rez-de-chaussée en boutique et qu'on doit remplacer un trumeau par un portail.
Le chevalement se place toujours perpendiculairement au mur qu'il supporte (fig. 814). En raison de la charge considérable qu'il peut être appelé à supporter et pour ne pas obliger à employer des traverses ou chapeaux de trop fortes dimensions d'équarrissage, on rapproche à la partie haute les têtes du chevalement autant qu'il est possible de le faire, sans gêner le travail ni empêcher la mise en place des pièces, linteau ou poitrail, qui remplaceront les maçonneries supprimées.
Le vrai chevalement comporte toujours quatre pieds et ressemble un peu à un tréteau (fig. 815 et 816). C'est le meilleur étaiement pour soutenir un mur lorsqu'on se propose de mettre en place un filet ou un poitrail pour pratiquer une grande ouverture. On commence par percer le mur en contre-haut de la place qu'occupera le poitrail et à la distance qu'on a déterminée pour l'espacement des chevalements, en faisant des trous dans lesquels on engage les chapeaux ou traverses, puis sur le sol on dispose les plates-formes, et on vient mettre en place les jambes du chevalement qui sont légèrement inclinées sur la verticale. Le pied de chaque jambe du chevalement est suivant son inclinaison coupé à la demande de la semelle et porte sur un coin de coupe correspondante qui permet le serrage; la tête est entaillée pour présenter un repos à la traverse et aussi la maintenir verticalement, puis on boulonne les deux jambes pour leur faire serrer ladite traverse. Si le mur à soutenir a besoin, dans l'intervalle de deux chevalements, d'être soutenu encore, on peut mettre sur les traverses et de chaque côté des poutrelles parallèles au mur qui porteront à leur tour des traverses intermédiaires qu'on aura introduites dans des trous percés dans le mur, comme pour celles qui font partie du chevalement. On est parfois obligé d'entretoiser les jambes des chevalements par des moises ou des croix de Saint-André, suivant les cas, et on peut être très gêné pour amener à sa place le poitrail. On peut alors procéder de plusieurs façons différentes : 1. Déposer le poitrail au pied du mur avant la pose des chevalements; 2. Si le poitrail est composé de deux pièces, et qu'on ne veuille pas laisser ces pièces sur le sol où elles sont une gêne pour le passage, on peut les suspendre aux traverses et mettre des moises immédiatement au-dessous des moises perpendiculaires au mur et réunissant les deux pieds du chevalet. En contre-bas, on peut, aussitôt la démolition effectuée, entretoiser les pieds par des croix de Saint-André; 3. Lorsqu'il semble indispensable d'assurer l'indéformabilité du chevalement dans le sens perpendiculaire à la façade, on peut le faire en laissant dépasser les traverses à l'extérieur et mettre des liens pour consolider les angles; 4. Enfin, on peut conserver un espace libre, favorable au travail des ouvriers, en augmentant la distance entre les pieds du chevalet par une traverse plus longue et soutenue, ou plutôt équerrée, par des liens vers l'intérieur. Si la charge sur la traverse est trop considérable, on peut renforcer cette traverse en l'armant de profils en I serrés à des distances variant de 0,40 et 0,50 par de forts boulons, comme on le verra plus loin figures 821 et 822. Dans certains cas, un mur peut n'avoir besoin d'être soutenu que suivant une direction verticale et le simple étançon peut parfois suffire, au moins provisoirement.
Le chevalement que nous donnons figures 817 et 818 ne se distingue des précédents que par le parallélisme des pieds du chevalet dans le sens perpendiculaire au mur à soutenir. Destiné à une reprise de peu de longueur, ce chevalement peut être entretoisé par des moises sur les quatre sens.
Lorsqu'il s'agit de reprendre l'angle d'un bâtiment formé par deux murs qui se rencontrent à angle droit, obtus ou aigu, le chevalement, pour les deux premiers cas, peut être placé suivant la bissectrice de l'angle formé par les deux murs (fig. 819); si, au contraire, l'angle est aigu, comme dans notre exemple figure 820, il est préférable de placer le chevalement perpendiculaire à la bissectrice, comme le montre notre dessin. Le grand écartement des pieds du chevalement oblige à donner à la traverse une section considérable. Pour ne pas arriver à des dimensions de bois par trop énormes, on emploie des traverses armées de fers I, profils ordinaires ou profils normaux suivant la résistance nécessaire.
On peut serrer un bois entre deux fers I (fig. 821) et les boulonner à 0m,40 ou 0m,50 de distance; ou encore emprisonner le fer I par deux pièces de bois (fig. 822) et boulonner de même.
Étaiements de planchers. -- La nécessité se présente souvent d'avoir à étayer des planchers en bois ou en fer, soit pour y effectuer des réparations, soit pour leur permettre de supporter temporairement une charge excessive pour laquelle ils n'ont pas été établis, soit enfin pour soulager un mur menaçant ruine et sur lequel ils reposent.
Si le plancher est établi sur poutre et que ce soit celle-ci qui fléchisse, ou si son point d'appui sur la maçonnerie menace de faire défaut, on soutient cette poutre par un étançon, suivant ce que nous indiquons figure 823. Cet étaiement se compose d'une semelle reposant bien sur le sol par un contact parfait, puis, après avoir relevé la poutre si elle a baissé, au moyen de cric ou même simplement de levier, on vient mettre en place l'étançon ou chandelle qui la maintiendra à la hauteur voulue. Pour éviter tout mouvement latéral du soutien, on cloue des tasseaux ou des chantignoles, comme l'indique notre dessin, au pied et à la tête de l'étançon sur la plate-forme et sur la poutre soulagée. Cet étaiement est placé près de la portée de la poutre si c'est le mur qui menace, ou à un endroit quelconque de la portée où le danger s'annonce par une flexion exagérée. Si l'on a raison de craindre un déplacement latéral, ou si le bois dont on dispose ne présente pas un équarrissage proportionné à la charge, on peut procéder comme il est indiqué figure 824. Cet étaiement comprend deux étais inclinés qui viennent soutenir la poutre; ils sont entaillés en tête de manière à procurer un repos et à s'opposer au devers; sur le sol, ils reposent sur une semelle et les pieds sont taillés en couteau suivant un angle obtus. À l'aide d'une pince-levier, on peut donner le serrage nécessaire et même relever la poutre. Des cales clouées sur la plate-forme fixent les étais en place. Bien que leur inclinaison et surtout le poids qu'ils supportent empêche les étais de quitter la poutre, on les relie ensemble par des traverses clouées ou boulonnées, et qui souvent ne sont que des planches. On peut aussi fixer les têtes d'étais sur la poutre par des tire-fonds, comme nous l'indiquons sur notre dessin. Dans ces étaiements, il faut toujours se préoccuper de répartir la charge sur une surface de sol suffisante pour avoir complète sécurité; pour cela, on établit au préalable sur le sol bien dressé et battu au besoin, un plancher ou blindage qui répartit la pression. Au cas où il y aurait plusieurs étages superposés, on devra toujours avoir soin de mettre l'étai supérieur à l'aplomb de celui inférieur, et les charges successives viennent s'additionner pour comprimer la surface portante du sol. Les étaiements de planchers ne comportant pas de poutres se font sur les solives. On doit, pour l'établissement de l'étaiement sur le sol, se préoccuper des charges qui peuvent résulter du soutènement des planchers des autres étages, et par conséquent, toutes ces charges s'ajoutant les unes aux autres, il en résulte que les étais du rez-de-chaussée portent toutes les charges cumulées des planchers supérieurs. Chaque étage d'étaiement peut donc être composé d'étais plus faibles que l'étage immédiatement au-dessous. Ainsi, par exemple, nous supposons par hypothèse un bâtiment de quatre étages et une ligne d'étais portant 3 mètres x 5 mètres x 400 kilogrammes = 6,000 kilogrammes, chacun des planchers représentera un poids de 6,000 kilogrammes. Nous aurons donc sur le sol , 6,000 kilogrammes x 4 = 24,000 kilogrammes; au premier, 6,000 kilogrammes x 3 = 18,000 kilogrammes; au second, 6,000 x 2 = 12,000 kilogrammes; et enfin, au troisième, la seule charge du quatrième plancher, soit 6,000 kilogrammes.
La figure 825 montre la disposition généralement adoptée. On place en bas des semelles ou couchis, sous plafond des pièces de même forme et même force et entre les deux, des étais taillés haut et bas de manière à présenter une arête au milieu, et posés inclinés pour qu'en les redressant, ils raidissent en poussant haut et bas. En résumé, les étais doivent, autant que possible, être posés à l'aplomb les uns des autres dessus et dessous les planchers des différents étages, surtout si les semelles qui les reçoivent ne sont pas assez épaisses pour répartir les charges; on peut prendre des bois diminuant de force à chaque étage suivant placé au-dessus.
Étaiements des baies. -- Les baies forment dans les murs des solutions de continuité qui peuvent favoriser beaucoup les déformations. Lorsqu'un mouvement se produit dans un mur, les jambages des fenêtres, non soutenus, sont des premiers à en subir les conséquences, aussi, à part les étaiements urgents nécessités par l'état des choses, commence-t-on par étayer les ouvertures.
Il est peu fréquent d'avoir à recourir à l'étrésillonnement dans le sens vertical, cependant, le cas se présente parfois. Il ne diffère de ceux que nous allons voir que par la direction différente et la longueur des pièces, cela nous permet de ne pas en donner le dessin. La manière la plus employée pour étayer une baie est représentée figure 826. On place des couchis contre les jambages ou côtés latéraux des fenêtres et ensuite, on pose des étais appelés étrésillons, inclinés alternativement dans un sens et dans l'autre, en zigzags, et qui sont taillés aux extrémités de manière à n'entrer en contact avec le couchis que par l'arête qu'a donnée la coupe et qui se trouve au milieu de la largeur. Quelquefois, les baies sont garnies de couchis sur trois côtés comme dans l'exemple figure 827, et parfois aussi sur les quatre côtés, et on a un encadrement complet. On fait aussi des étrésillonnements composés d'un cadre complet et des étais verticaux; ou bien encore, toujours avec un cadre complet, une ou plusieurs traverses dans la hauteur, et des croix de Saint-André dans chacun des vides. Cette disposition étrésillonne dans tous les sens et même en diagonale. Lorsque les murs sont très épais, l'étaiement par étrésillons peut être double, ou en place un dans le tableau de la baie, et un autre dans l'ébrasement. Étaiements des voûtes. -- On trouvera plus loin une étude très complète des cintres qui donne à peu près tous les cas qui peuvent se présenter dans l'étaiement des voûtes. Nous nous bornerons ici à un exemple que nous présentons figure 828.
Dans les parties cintrées des baies qu'on doit étayer soit pour les réparer, soit pour reprendre les piédroits en sous-oeuvre, on met à la hauteur des naissances un entrait ou plutôt une traverse que l'on soutient à l'aide d'étais inclinés, pour permettre de donner du raide et dont les pieds viennent reposer sur des plates-formes. Au-dessus de la traverse, on vient placer des couchis formant un polygone, et les segments sont occupés par des cales qui soutiennent en tous points la maçonnerie ou les claveaux; les couchis sont maintenus par les contre-fiches inclinées et les pièces sont calées comme on le voit sur le dessin de manière à éviter les glissements qui compromettraient la solidité de l'ensemble. LÉGENDE :
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