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C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct1C. CHARLET –G. FERRÉ

C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct1C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERTLe nivellement direct C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct2C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERTSommaire Introduction I – Principea)Définitionb)Mesurec)Matérield)Altitude II – Modes opératoiresa)Lecture sur mireb)Mesure d’une déniveléec)Rayonnementd)Cheminement III – Erreurs et tolérancesa)Erreurs en nivellementb)Tolérances C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct3C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT Introduction Pour réaliser une représentation fidèle d’un terrain, on décompose les opérations de levés topographiques en 2 catégories : - Les levés planimétriques (X,Y ; en 2 dimensions ; planes) - Les levés altimétriques ou nivellements (Z ; 1D ; altitude) Pour la seconde catégorie, il s’agit de déterminer des hauteurs par rapport à un plan de référence, il existe deux techniques de mesure principales pour obtenir ces valeurs : - Le nivellement indirect (ex. : utilisation d’un tachéomètre pour mesurer des distances et des angles verticaux) - Le nivellement direct (ex. : utilisation d’un niveau et d’une mire pour mesurer des différences de hauteurs) Cette séance porte donc sur l’étude de cette dernière . 3 C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct4C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT I – Principe Le nivellement direct consiste à déterminer la hauteur de différents points par rapport à un plan horizontal de référence.a) Définition On mesure donc des distances verticales directement entre ce plan et le point de hauteur inconnu. Différents outils permettent de mettre en œuvre cette technique.b) Mesure C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct5C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT1 °) Règle et niveau à bulle Le plan horizontal de référence est donné par la règle appuyée sur un point dur et l’utilisation d’un niveau à bulle assurant l’horizontalité. La mesure de distance verticale est effectuée à l’aide d’un mètre (ruban, pliant…). I – P r i n c i p e C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct6C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT2 °) Niveau à eau Le plan horizontal de référence est donné par le principe des vases communicants et les lois de l’hydrostatique. La mesure de distance verticale est effectuée à l’aide des graduations sur le réservoir ou d’un mètre. Ces deux premières méthodes ne peuvent évidemment s’appliquer qu’à des mesures dans une emprise restreinte et nécessitant une faible précision (de l’ordre du cm). I – P r i n c i p e C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct7C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT3 °) Niveau optique Le plan horizontal de référence est donné par le plan de visée du niveau optique. La mesure de la distance verticale est effectuée à l’aide d’une mire graduée que l’on place verticalement sur chaque point et grâce au pouvoir grossissant de la lunette. C’est à cette technique de mesure qu’est donc généralement associé le nivellement direct. I – P r i n c i p e C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct8C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT Le niveau optique (ou niveau de chantier) est bien adapté aux mesures altimétriques à l’échelle d’un chantier : - Les lectures sur mire permettent de conserver une précision de l’ordre du millimètre. - Le pouvoir grossissant de la lunette permet d’effectuer des lectures jusqu’à environ 50 m de portée (distance niveau/mire). - Le niveau est positionné "à l’écart" des points visés, il est réglé à une hauteur quelconque (puisque l’on travaille par différence de lectures) et il permet des mesures de hauteurs dans toutes les directions. I – P r i n c i p e C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct9C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERTc) Matériel I – P r i n c i p e Un niveau est défini par deux axes: l'axe vertical (ou axe principal) et l'axe de visée (ou axe optique). Ces deux axes sont perpendiculaires; l'axe de visée décrit ainsi un plan horizontal en tournant autour de l'axe vertical. L'axe principal est rendu vertical à l'aide d'une nivelle sphérique. 1 – Embase 2 – Vis calantes 3 – Rotation lente 4 – Mise au point sur l’objet 5 – Objectif 6 – Viseur d’approche rapide 7 – Oculaire 8 – Anneau amovible 9 – Contrôle de l’automatisme 10 – Compensateur à pendule 11 – Cercle horizontal 12 – Nivelle sphérique Extrait d’une brochure NAK2 leica1°) Le niveau optique C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct10C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT I – P r i n c i p e La plupart des niveaux sont dits "automatiques" car ils disposent, dans le chemin optique de la lunette, d’un élément mobile permettant d’assurer par gravité une très bonne horizontalité du plan optique. Extrait d’une brochure NAK2 leica C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct11C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT I – P r i n c i p e Il existe évidemment une large gamme de niveaux différents : - Plus ou moins précis. - Plus ou moins robustes. - Électroniques lorsqu’il peuvent effectuer des lectures sur des mires code-barres et enregistrer les mesures. - … C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct12C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT I – P r i n c i p e La mise en station d'un niveau est relativement simple puisque dans la très grande majorité des cas l'appareil est positionné sur un point quelconque.2°) Mise en station Mode opératoire : - Positionner l'embase au centre du plateau du trépied et fixer le niveau avec la vis du trépied. - Enfoncer légèrement les branches du trépied dans le sol. - Vérifier que les 3 vis calantes ne sont pas en butée et qu'elles sont environ à mi-course. - Positionner la bulle dans le cercle de la nivelle sphérique avec les vis calantes (voir ci-contre). C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct13C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT I – P r i n c i p e Les mires sont des règles graduées destinées à être maintenues verticalement (nivelle sphérique). Elles se caractérisent : ▪par leur matériau : - Bois - Aluminium - Alliage invar pour la haute précision. ▪par leur type de montage : - Pliante - Télescopique - Démontable ▪par leurs graduations : - Mire parlante (nombres en décimètres) - Graduation centimétrique - Code-barres3°) Mire Télescopique Pliante Démontable C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct14C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT I – P r i n c i p e Le trépied de nivellement est souvent en aluminium. On privilégie ce matériau plus léger que le bois car on peut- être amené à déplacer fréquemment le couple niveau/trépied dans le cas d’un cheminement. Le crapaud est un support métallique transportable servant de repère intermédiaire stable qui comporte une calotte sphérique sur laquelle la mire est posée. Dans certains cas comme les cheminements doubles, on peut être amené à utiliser simultanément quatre crapauds. Le fil à plomb est utilisé très exceptionnellement pour positionner le niveau au-dessus d’un point particulier.4°) Accessoires Trépied aluminium Crapaud Fil a plomb C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct15C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERTd) Altitude I – P r i n c i p e Pour le lexique de l’AFT, l’altitude désigne de manière générale la distance verticale d'un point à une surface de référence. Il reste donc à définir la verticale et cette surface de référence.1°) Définitions Par simplification, on dit que la verticale d'un point de la surface terrestre est la droite qui passe par ce point et le centre de la Terre. La première condition est vraie, mais la deuxième est très imprécise (ou se situe le centre de la Terre ?). Pour les physiciens, la verticale en un point de la surface terrestre est la tangente en ce point a une ligne de force du champ de la pesanteur. Cette verticale est une courbe qui suit la trajectoire orthogonale aux surfaces équipotentielles ou surfaces de niveau. C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct16C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT I – P r i n c i p e Par convention, on choisit une de ces surfaces équipotentielles comme référence: on l'appelle la surface de niveau zéro ou le géoïde. On dit par simplification que le géoïde est la surface des mers et océans prolongée sous les continents. Cette définition reste approximative mais elle permet d'avoir une représentation imagée du géoïde. Géoïde (ign) C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct17C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT I – P r i n c i p e A l’échelle de la France, il est logique de s’accorder sur une surface de référence commune. C’est l’institut national de l’information géographique et forestière (IGN) qui a donc définit le niveau 0. A l’origine cette référence a été fixée par le niveau moyen des mers à Marseille grâce à un marégraphe. S’il est relativement simple de fixer un niveau d’altitude 0, il est plus compliquer de le rendre accessible sur l’ensemble du territoire.2°) niveau 0 Le marégraphe de Marseille Source : IGN C o u r sIG3 SL-Débutants-TopographieLe nivellement direct18C. CHARLET –G. FERRÉ –J. ROBERT I – P r i n uploads/Ingenierie_Lourd/ ig3sl-cours-niv-dir-1 1 .pdf