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Traitement du sol par colonne ballastées

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par belkacem djebrou
SAAD dehleb blida algerie - ingenieur d(état en génie civil 2007
  

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Conclusion :

Les résultats géotechniques et géophysique obtenue au cours des essais précédentes sont congruents et indique l'existence de trois couches sont les suivantes

1. sable fin saturée d'une profondeur moyenne de 12.0 m

2. sable peu argileux grise d'une profondeur entre 7.5 m et 22.0 m

3. une couche marneuse grise d'une profondeur entre 16.0 m et 25.0 m

Ce qui nous a aidé à faire un schéma représentatif des principales couches constituantes le sol étudier

Z=0 ,00m

T.N.I

hw=0.5m

Sable fin saturée d'eau

Z=1 2,0m

Sable argileux gris

Z=7,5÷22,5m

Marne grise

Z=1 6,0÷25,0m

Substratum

Figure.40.Schéma représentant les principales couches qui forment le sol étudier

IV.1.Introduction :

Après avoir défini dans le chapitre précédent les caractéristiques physiques et mécaniques des principales couches du sol, on va procéder dans ce qui suit au dimensionnement des fondations de l'ouvrage vis-à-vis de la capacité portante et du tassement en se basant sur les résultats des essais de laboratoire et in situ (essais de pénétration standard et pressiométriques). Vu la présence de couches sableuses qui peuvent donner naissance au phénomène de liquéfaction, une évaluation du risque de liquéfaction selon méthode de Seed & Idriss 1971 a été établie.

Les charges à utiliser dans les calculs sont les suivantes pour l'ELU (combinaison fondamentale) et l'ELS (combinaison rare) :

> Effort transmis par le poteau le plus sollicité au sol à l'ELU : Nmax=2000 KN.

> Pression transmise du radier vers le sol : qELU =45.28 KPa et qELS = 34.42 KPa. (y compris le poids du radier)

IV.2.Calcul de la capacité portante des fondations superficielles : IV.2.1Cas des semelles isolées :

a. Dimensionnement à partir des essais de laboratoire :

Les résultats des essais d'échantillon pris dans le sondage SC 1 sont résumés dans le chapitre précédent tableau 08.

Les caractéristiques obtenus par l'essai de cisaillement à la boite sont : C'= 0 et '=26,78°. On calcul la capacité portante des semelles isolées avec quatre cas différents :

1er cas : Pour une fondation superficielle carrée B=L= 2m ; fichée à 1m.

L'expérience montre que dans le calcul de la capacité portante des fondations superficielles dans les sols pulvérulents, le comportement est drainé et le calcul

fait intervenir les caractéristiques drainées C'et '. Dans le calcul on prend toujours le cas le plus défavorable (la nappe en surface).

Ce qui concerne la profondeur de la couche de sable, on prend 18m la moyenne de tous les sondages carottés.

L Semelle isolée et C '=0,

B

= 1 < 5 ?

Donc la contrainte admissible s'écrit : qa=y.D + [ (p. y. Ny + y. D. (Nq - 1)) / Fs ]

D'où :

Fs = 3

p=

B

L

B ö

÷

ø

ç æ +

2. è

1

L'efforf max transmis au sol est : Nmax=2000 KN. La contrainte transmise au sol est donc N

égale à : D

q 2 5 .

= +

B L

.

Les valeurs de N7 et Nq sont les suivantes N7 = 13,48 et Nq = 12,89

p

2

( ) 0,5

=

2 . 1 1

+

0,5 . 7 ,9 8 . 1 3 ,48 7 , ,9 8 .0,5 . 1 2,89 1

+ -

( ) 5 7 ,54 KPa

qa= 7 ,9 8 . 1 + = qa=57,54KPa

3

2000

q=2 5 . 1 525 KPa

+ =

4

q=525 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée à partir des essais de laboratoire.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m). 2

p

( ) 0,5

=

2 . 1 1

+

0,5 .7 ,9 8 . 1 3,48 7 ,9 8 .2 . 1 2,89 1

+ -

( ) 97 ,1 4 KPa

qa= 7 ,9 8 .2 + = qa= 97,14KPa

3

2000

q=2 5 .2 550 KPa

+ =

4

q = 550KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 2 m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée à partir des essais de laboratoire.

b. Dimensionnement à partir des essais in situ :

b.1. Essais de pénétration standard (SPT) :

Sondage # SPT 1:

1er cas : On garde les mêmes dimensions de la fondation précédente sauf la fiche D=1m, donc an a les valeurs suivants (B=L=2m, D=1m).

La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 0 ; 5m ].

e

Nspt = (20+36)/2=28

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(1/2) = 1,17

qa= 8.28.1,17.(1+0,3/2)2 = 346,60 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa / 2 = 173,30 KPa qa=173,30 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.1 q =525 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m).

La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 1 ; 3m ].

e

Nspt = 20

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(2/2) = 1,33

qa= 8.20.1,33.(1+0,3/2)2 = 281,43 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa/ 2 = 140,71 KPa qa=140,71 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.2 q =550 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 2m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

Sondage # SPT 2:

1er cas : Pour une fondation isolée de 2m de coté et d'une fiche D=1m. La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 0 ; 5m ].

e

Nspt = (25+41)/2=33

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(1/2) = 1,17

qa= 8.33.1,17.(1+0,3/2)2 = 408,49 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa / 2 = 204,25 KPa qa=204,25 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.1 q =525 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m).

La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 1 ; 3m ].

e

Nspt = 25

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(2/2) = 1,33

qa= 8.25.1,33.(1+0,3/2)2 = 351,78 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa / 2 = 175,89 KPa qa=175,89 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.2 q =550 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 2m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

Sondage # SPT 3:

1er cas : Pour une fondation isolée de 2m de coté et d'une fiche D=1m. La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 0 ; 5m ].

e

Nspt = (15+35)/2=25

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(1/2) = 1,17

qa= 8.25.1,17.(1+0,3/2)2 = 309,47 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa/ 2 = 154,73 KPa qa=154,73 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.1 q =525 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m).

La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 1 ; 3m ].

e

Nspt = 15

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(2/2) = 1,33

qa= 8.15.1,33.(1+0,3/2)2 = 211,07 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa / 2 = 105,54 KPa qa=105,54 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.2 q =550 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 2m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

Sondage # SPT 4 :

1er cas : Pour une fondation isolée de 2m de coté et d'une fiche D=1m. La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 0 ; 5m ].

e

Nspt = (8+10+12)/3=10

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(1/2) = 1,17

qa= 8.10.1,17.(1+0,3/2)2 = 123,79 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa/ 2 = 61,98 KPa qa=61,98 KPa

q= N/B2+25.D = 2000/4 + 25.1 q =525 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m).

La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 1 ; 3m ].

e

Nspt = (8+10)/2 = 9

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(2/2) = 1,33

qa= 8.9.1,33.(1+0,3/2)2 = 126,64 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa / 2 = 63,32 KPa qa=63,32 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.2 q =550 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 2m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

Sondage # SPT 5 :

1er cas : Pour une fondation isolée de 2m de coté et d'une fiche D=1m. La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 0 ; 5m ].

e

Nspt = (9+10+13)/3=11

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(1/2) = 1,17

qa= 8.11.1,17.(1+0,3/2)2 = 136,16 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa/ 2 = 68,08 KPa qa=68,08 KPa

q= N/B2+25.D = 2000/4 + 25.1 q =525 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m).

La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 1 ; 3m ].

e

Nspt = (9+10)/2 = 10

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(2/2) = 1,33

qa= 8.10.1,33.(1+0,3/2)2 = 140,71 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa / 2 = 70,36 KPa qa=70,36 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.2 q =550 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 2m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

Sondage # SPT 6 :

1er cas : Pour une fondation isolée de 2m de coté et d'une fiche D=1m. La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 0 ; 5m ].

e

Nspt = (21+19+21)/3=21

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(1/2) = 1,17

qa= 8.21.1,17.(1+0,3/2)2 = 259,95 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2 qa/ 2 = 129,98 KPa qa=129,98 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.1 q =525 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m).

La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 1 ; 3m ].

e

Nspt = (21+19)/2 = 20

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(2/2) = 1,33

qa= 8.20.1,33.(1+0,3/2)2 = 281,43 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2 qa/ 2 = 140,71 KPa qa=140,71 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.2 q =550 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 2m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

Sondage # SPT 7:

1er cas : Pour une fondation isolée de 2m de coté et d'une fiche D=1m. La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 0 ; 5m ].

e

Nspt = (24+25)/2=25

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(1/2) = 1,17

qa= 8.25.1,17.(1+0,3/2)2 = 309,47 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa / 2 = 154,73 KPa qa=154,73 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.1 q =525 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m).

La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 1 ; 3m ].

e

Nspt = 24

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(2/2) = 1,33

qa= 8.24.1,33.(1+0,3/2)2 = 337,71 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa/ 2 = 168,86 KPa qa=168,86 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.2 q =550 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 2m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

Sondage # SPT 8:

1er cas : Pour une fondation isolée de 2m de coté et d'une fiche D=1m. La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 0 ; 5m ].

e

Nspt = (18+22+26)/3=22

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(1/2) = 1,17

qa= 8.22.1,17.(1+0,3/2)2 = 272,33 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2

qa / 2 = 136,16 KPa qa=136,16 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.1 q =525 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m).

La zone utile est [D-B/2 ; D+B/2] , donc ZU=[ 1 ; 3m ].

e

Nspt = (18+22)/2 = 20

qa= 8.Nspt e.kd.(1+0,3/B)2

kd= 1+(1/3).(D/B) d'où (D/B) < 1

kd= 1+(1/3).(2/2) = 1,33

qa= 8.20.1,33.(1+0,3/2)2 = 281,43 KPa

En présence d'une nappe d'eau au niveau de la base de la fondation, donc on divise qa sur 2 qa / 2 = 140,71 KPa qa=140,71 KPa

q = N/B2+25.D = 2000/4 + 25.2 q =550 KPa

q> qa donc la capacité portante n'est pas vérifiée

Alors une fondation de 2m de côté et fichée à 2m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai de pénétration standard.

b.2.Essais pressiomètriques (PMT) :

On garde les mêmes dimensions que dans l'essai de pénétration standard (SPT), la zone utile devient donc [D ; D+3B/2].

qL = kp.ple*+ q0 avec :

ple * : Pression limite équivalente nette (calculée à partir des valeurs pl * ) ;

*

pl = pl - p0 ;

kp : Coefficient de portance pressiométrique qui dépend de la nature du sol, des dimensions de la fondation et de la fiche D. Il est donné par : kp= kp1.B/L + kp0.(1-B/L) ; kp1et kp0 sont donnés par des abaques.

q0=7,.D

Calcul de p0 :

Les sondages pressiométriques PR 1 et PR 2 sont réalisés à coté des sondages carottés SC 1 et SC 2 respectivement ou on a trouvé une couche de sable sur toute la hauteur de la zone utile.

,

Pour le sable : p0(z)= k0.&v0 . (z) avec :

&v0 ,(z)= y,.z

k0 : Coefficient de pression des terres au repos. Pour les sables, k0=0,5

Sondage PR01

1er cas : Pour une fondation isolée de 2m de coté et d'une fiche D=1m.

ZU=[1 ; 4m ].

kp= kp1=1,06

q0=7,.D =7,98.1 = 7,98 KPa p0(z)=3,99.z

Z(m)

1

2

3

4

470
3,99

455
7,98

PL(KPa)
p0(KPa)

467
11,97

291
15,96

*

pl

(KPa)

466,01

447,02

455,03

275,04

pl * min= 275,04 --* 1,5. pl * min = 412,56 KPa

*

ple

3.412,56 27 5,04 =

+ 378,1 8KPa

4

*

ple

= 378,18 KPa

qL= 1,06.378,18 + 7,98 = 408,85 KPa - qL = 408,85 KPa

qcal =qL / 2= 204,43 KPa - qcal = 204,43 KPa

2000

q = 2 5 . 1 525 KPa

+ =

4

- q =525 KPa

q > qcal donc la capacité portante n'est pas vérifiée.

Alors une fondation de 2m de coté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai pressiométrique.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m). ZU=[2 ; 5m ].

kp= kp1=1,22

q0=7,.D =7,98.2 = 15,96 KPa p0(z)=3,99.z

*

pl

PL(KPa)
p0(KPa)

Z(m)

(KPa)

447,02

7,98

455

2

455,03

11,97

467

3

275,04

15,96

291

4

430,05

19,95

450

5

pl * min=275,04 ( 1,5. pl * min = 412,56 KPa

*

ple

3.412,56 27 5,04 =

+ 378,1 8KPa

4

*

ple

= 378,18 KPa

qL= 1,22.378,18 + 15,96 = 477,34 KPa - qL = 477,34 KPa

qcal = qL / 2 = 238,67 KPa - qcal = 238,67 KPa

2000

q =2 5 .2 550 KPa

+ =

4

- q = 550 KPa

q > qcal donc la capacité portante n'est pas vérifiée.

Alors une fondation de 2m de coté et fichée à 2 m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai pressiométrique.

Sondage PR02 :

1er cas : Pour une fondation isolée de 2m de coté et d'une fiche D=1m.

ZU=[1 ; 4m ].

kp= kp1=1,06

q0=7,.D =7,98.1 = 7,98 KPa p0(z)=3,99.z

Z(m)

1

2

3

4

PL(KPa)
p0(KPa)

485
3,99

496
7,98

458
11,97

328
15,96

pl*(KPa)

481,01

488,02

446,03

312,04

*

pl

*

min= 312,04 -* 1,5. pl min= 468,06 KPa

*

ple

2.468,06 446,03 3 1 2,04

+ + = 423,55KPa

4

*

ple

= 423,55 KPa

qL= 1,06.423,55 + 7,98 = 456,94 KPa qL = 456,94 KPa

qcal = qL / 2 = 228,47 KPa qcal = 228,47 KPa

q = 2000 + 25.1 = 525 KPa q =525 KPa

4

q > qcal donc la capacité portante n'est pas vérifiée.

Alors une fondation de 2m de coté et fichée à 1m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai pressiométrique.

2ième cas : (B=L=2m, D=2m). ZU=[2 ; 5m ].

kp= kp1=1,22

q0=7,.D =7,98.2 = 15,96 KPa p0(z)=3,99.z

Z(m)

3

2

4

PL(KPa)
p0(KPa)

7,98

496

11,97

458

15,96

328

19,95

370

pl *

(KPa)

488,02

446,03

312,04

350,05

*

pl

*

min =3 12,04 -* 1,5. pl min = 468,06 KPa

*

ple

468,06 446 ,03 3 1 2,04 3 5 0,05

+ + + = 394,04KPa

4

*

ple

=394,04 KPa

qL= 1,22.394,04 + 15,96 = 496,69 KPa qL = 496,69 KPa

qcal = qL / 2 = 248,34 KPa qcal = 248,34 KPa

2000

q = 2 5 .2 550 KPa

+ =

4

q = 550 KPa

q > qcal donc la capacité portante n'est pas vérifiée.

Alors une fondation de 2m de coté et fichée à 2m ne vérifie pas la capacité portante du sol calculée en utilisant l'essai pressiométrique.

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"Il faut répondre au mal par la rectitude, au bien par le bien."   Confucius