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NIVELLEMENT DIRECT 1- NIVELLEMENT DIRECT ORDINAIRE 1-1 Principe Le nivellement

NIVELLEMENT DIRECT 1- NIVELLEMENT DIRECT ORDINAIRE 1-1 Principe Le nivellement direct, appelé aussi nivellement géométrique, consiste à déterminer la dénivelée DHAB entre deux points A et B à l’aide d’un appareil : le niveau et d’une échelle verticale appelée mire. Le niveau est constitué d’une optique de visée tournant autour d’un axe vertical (fig. 5.3.) : il définit donc un plan de visée horizontal (fig. 5.1.). La mire est placée successivement sur les deux points. L’opérateur lit la valeur ma sur la mire posée en A et la valeur mb sur la mire posée en B. La différence des lectures sur mire est égale à la dénivelée entre A et B. Cette dénivelée est une valeur algébrique dont le signe indique si B est plus haut ou plus bas que A (si DHAB est négative alors B est plus bas que A).  la dénivelée de A vers B est :  la dénivelée de B vers A est : L’altitude HA d’un point A est la distance comptée suivant la verticale qui le sépare du géoïde (surface de niveau 0). Si l’altitude du point A est connue, on peut en déduire celle du point B par : La portée est la distance du niveau à la mire ; elle varie suivant le matériel et la précision cherchée, et doit être au maximum de 60 m en nivellement ordinaire et 35 m en nivellement de précision. Dans la mesure du possible, l’opérateur place le niveau à peu près à égale distance de A et de B (sur la médiatrice de AB, fig. 5.2) de manière à réaliser l’égalité des portées. 1 1-2 Le niveau 1-2-1 Principe de fonctionnement Le niveau est schématiquement constitué d’une optique de visée (lunette d’axe optique (O)) tournant autour d’un axe vertical (appelé axe principal (P)) qui lui est perpendiculaire (fig. 5.3.). Le réglage de la verticalité de l’axe principal est fait au moyen d’une nivelle sphérique. L’axe optique tournant autour de l’axe principal décrit donc un plan horizontal passant par le centre optique du niveau qui est l’intersection des axes (P) et (O). L’axe principal (P) peut être stationné à la verticale d’un point au moyen d’un fil à plomb, mais généralement le niveau est placé à un endroit quelconque entre les points A et B, si possible sur la médiatrice de AB (fig. 5.2.). Un niveau n’est donc pas muni d’un plomb optique comme un théodolite. Certains appareils possèdent une graduation (ou cercle horizontal) qui permet de lire des angles horizontaux avec une précision médiocre, de l’ordre de ± 0,25 gon : ils ne sont utilisés que pour des implantations ou des levers grossiers. Les éléments constitutifs d’un niveau sont les suivants : - 1. Embase -7. Oculaire - 2. Vis calantes (3 vis) -8. Anneau amovible - 3. Rotation lente -9. Contrôle de l’automatisme - 4. Mise au point sur l’objet -10. Compensateur à pendule - 5. Objectif -11. Cercle horizontal (option sur le NA2) - 6. Viseur d’approche rapide -12. Nivelle sphérique (invisible ici) Pour déterminer précisément des dénivelées, l’appareil doit vérifier :  la perpendicularité de (O) et (P) ;  que le fil horizontal du réticule de visée est situé dans un plan perpendiculaire à l’axe principal (P) ; 2  que l’axe optique (O) est parallèle à la directrice de la nivelle, si c’est une nivelle torique, ou que le plan décrit par l’axe optique (O) tournant autour de l’axe principal (P) est parallèle au plan dans lequel est inscrit le cercle de centrage de la bulle, si la nivelle est sphérique. 1-2-2 Mise en station d’un niveau Le niveau n’étant pas (ou très rarement) stationné sur un point donné, le trépied est posé sur un point quelconque. L’opérateur doit reculer après avoir positionné le trépied afin de s’assurer de l’horizontalité du plateau supérieur. Lorsque le plateau est approximativement horizontal, l’opérateur y fixe le niveau. Le calage de la nivelle sphérique se fait au moyen des vis calantes, comme indiqué sur la figure 5.4. : en agissant sur les deux vis calantes V1 et V2 (en les tournant en sens inverse l’une de l’autre), l’opérateur fait pivoter le corps du niveau autour de la droite D3. 1-2-2 Le niveau automatique Pour un niveau automatique l’axe optique est automatiquement positionné à l’horizontale par un compensateur qui, schématiquement, est un système mobile soumis à la pesanteur : sur la figure 5.6., le compensateur est composé de deux prismes fixes et d’un prisme mobile, libre d’osciller, suspendu à l’appareil par des fils. Sous l’action de la pesanteur, la rotation du prisme mobile assure l’horizontalité de la ligne de visée. Le compensateur peut aussi être basé sur l’équilibre d’un liquide, par exemple le mercure. La précision de calage obtenue par ce type d’appareil est excellente : par exemple ± (0,9 dmgon) pour un NA2 induit un écart de ± 0,05 mm sur la mire à 35 m. La fiabilité, la facilité d’emploi et la précision des appareils dits « automatiques » font qu’ils s’imposent depuis quelques années comme matériel de base pour tous les types de nivellement. 1-2-3 La lunette C’est une lunette du type « lunette astronomique » composée d’un oculaire (o), d’un objectif (b), d’un dispositif de mise au point (m) et d’un réticule (r), (fig. 5.7.). Placé du coté de l’objet, l’objectif (b) est un système optique fixe convergent à grande distance focale qui fournit une image virtuelle renversée de l’objet visé. La mise au point est faite par une lentille divergente mobile (m). Placé du coté de l’oeil, l’oculaire (o) est un ensemble de lentilles, dont certaines sont mobiles, qui permet d’agrandir et de redresser l’image virtuelle de l’objet. Le réticule (r) est une plaque de verre sur laquelle sont gravées des lignes définissant l’axe optique (fil niveleur (n) et fil vertical (v), fils stadimétriques (s’) et (s), fig. 5.7. et 5.8.). 3 L’axe optique est la droite joignant la croisée des fils du réticule et le centre optique de l’objectif. Le réglage de la netteté du réticule et de l’image de l’objet visé se fait comme suit : 1- réglage de l’oculaire jusqu’à obtenir la netteté maximale sur les fils du réticule, l’objectif étant calé à l’infini ; 2- réglage de l’objectif: amener l’image de l’objet visé dans le plan du réticule. À la fin de ce deuxième réglage, l’image et le réticule doivent être nets. Affiner si nécessaire 1-2-4 Lecture sur la mire La mire est une échelle linéaire qui doit être tenue verticalement (elle comporte une nivelle sphérique) sur le point intervenant dans la dénivelée à mesurer. La précision de sa graduation et de son maintien en position verticale influent fortement sur la précision de la dénivelée mesurée. La mire classique est généralement graduée en centimètre. La chiffraison est souvent en décimètre (fig. 5.8.). Le réticule d’un niveau est généralement constitué de quatre fils :  le fil stadimétrique supérieur (s´), qui donne une lecture m1 sur la mire ;  le fil stadimétrique inférieur (s), qui donne la lecture m2 sur la mire ;  le fil niveleur (n), qui donne la lecture m sur la mire ;  le fil vertical (v), qui permet le pointé de la mire ou d’un objet. Pour chaque lecture, il est judicieux de lire les trois fils horizontaux de manière à éviter les fautes de lecture: on vérifie en effet, directement sur le terrain, que : .Par exemple, figure 5.8. : 6,64 dm ≈ (5,69 + 7,60)/2. La portée maximale usuellement retenue est de l’ordre de 30 m du niveau à la mire en nivellement de précision. 1-2-5 Estimation de la portée par stadimétrie La portée, c’est-à-dire la distance horizontale entre le point de station et le point visé, est utile dans les calculs de cheminement. Disposer d’un ordre de grandeur de sa valeur est nécessaire, par exemple, pour vérifier l’égalité des portées. C’est le rôle des fils stadimétriques qui, par lecture de la valeur L = m1 – m2 interceptée sur la mire, permettent de calculer la distance horizontale DhSP à ± 14 cm près (fig. 5.9.) 4 1-3 Précision et tolérance des lectures 1-3.1 Fautes  calage : oubli de caler la bulle, compensateur bloqué ;  lecture : confusion du trait niveleur avec un trait stadimétrique ; confusion de graduation ou d’unité ;  transcription sur carnet : mauvaise retranscription de la valeur lue. 1-3.2 Erreurs systématiques  l’erreur d’étalonnage de la mire ;  le défaut de verticalité de la mire: bulle déréglée ;  l’erreur d’inclinaison de l’axe optique: axe optique non perpendiculaire à l’axe principal ;  le défaut de fonctionnement du compensateur. 1-3.3 Erreurs accidentelles  l’erreur de parallaxe qui est une mauvaise mise au point de la lunette ;  un mauvais calage de la bulle ;  l’erreur de lecture sur la mire due à l’estimation du millimètre ;  un mauvais choix d’un point intermédiaire : point non stable ;  le flamboiement de l’air : il faut éviter les visées en bas de mire près du sol uploads/Litterature/ 05b-nivellement-direct.pdf