Mise en Station d'Un Théodolite

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TP : 1 Faculté d’Architecteur et de Génie Civil Département de Génie Civil

Groupe : x/x

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Année universitaire : 2009 – 2010

Génie Civil Professionnel www.geniecivilpro.blogspot.com Introduction : Les stations totales sont des théodolites électroniques qui comprennent aussi un télémètre. Les mesures (gisements, distances zénithales et distances) sur le terrain sont donc beaucoup plus rapides. Les résultats obtenus avec de tels instruments sont souvent plus précis. La mise en station est comparable à celle des instruments conventionnels. Il faut donc s'assurer que l'instrument est bien centré au-dessus du point et qu'il est parfaitement nivelé.

La topographie : Est la science qui se propose d’étudier les formes de la terre, ses dimensions, et les déformations du globe terrestre. En général, la topographie c’est la présentation par une projection orthogonale cotée, de tous les détails de la configuration du sol. Son objectif est de déterminer la position et l'altitude de n'importe quel point situé dans une zone donnée qu'elle soit de la taille d'un continent ou d'un pays ou de la taille d'un champs ou d'un corps de rue. Et donc la présentation plane à une échelle d’une certaine étendue de terrain comportant des détails :  Naturels : cours d’eau, roches, bois, ets…  Artificiels : routes, voie ferrée, bâtiment, talus, etc…  Conventionnels : limite de commune, de département, etc…

Les travaux de topographie sont menés par des géomètres, des topographes ou des géomètres-experts.

Histoire : Les premières traces de mesures de la surface de la terre semblent dater des égyptiens, pour la construction des pyramides et aussi pour remettre en place les limites de cultures après les crues du Nil. Sous les romains, comme pendant les siècles suivants, les arpenteurs ont été chargés de borner les terres, d'implanter les bâtiments et les routes... En France, c'est à la renaissance que les premiers plans de ville sont réalisés. La lunette est adaptée à la topographie au XVIIème siècle. A cette époque l'instrument essentiel de l'arpenteur est la planchette (ou goniographe). C'est au XXème siècle que les techniques évoluent le plus, avec l'invention du théodolite et du tachéomètre qui permettent à la fois de mesurer les distances et les angles, puis dans les années 50 et 60 avec l'invention des distancemètres électroniques. Ces inventions sont une révolution puisque jusque là la mesure des distances se faisait à l'aide de rubans gradués (dit chaîne d'arpenteur). Depuis ces dernières dizaines d'années, l'apparition de l'électronique puis de l'informatique ont donné naissance à de nouvelles techniques de levé et de traitement des données : GPS, stations totales, visée lazer...

Génie Civil Professionnel www.geniecivilpro.blogspot.com Légende 1. Poignée amovible 2. Viseur d'approche

Les cartes :

3. Vis de blocage de la lunette 4. Oculaire de la lunette 5. Vis de fin pointé 6. Contrôle d’automatisme

La topométrie :

Exemple de carte topographique

Topo : Lieu, métrie : mesure. La topométrie est l’art de représenter sur un plan la configuration d’un terrain, mais en utilisant uniquement les mesures géométriques régulières. La topométrie est l’élément fondamental de la topographie.

7. Embase amovible 8. Plomb optique

Le théodolite :

9. Micromètre optique 10. Bague de mise au point 11. Microscope de lecture 12. Commutateur de lecture Hz-V 13. Nivelle d'alidade 14. Vis d'alidade de fin pointé 15. Nivelle sphérique 16. Débrayage du limbe (T16) 17. Cercle vertical 18. Cercle horizontal 19. Vis calantes 20. Objectif 21. Blocage de l.embase 22. Éclairage des cercles

Un théodolite est un appareil mesurant des angles dans les deux plans horizontal et vertical afin de déterminer une direction. Il est utilisé pour réaliser les mesures d'une triangulation : mesure des angles d'un triangle. C'est un télescope monté sur les deux axes vertical et horizontal. Chacun des axes est équipé d'un cercle gradué permettant les lectures des angles. Le théodolite se place sur un trépied. Avant son utilisation, il doit être placé à la verticale exacte d'un point connu en coordonnées (utilisation d'un fil à plomb) et doit être parfaitement horizontal (utilisation d’un niveau à bulle). Le théodolite fait partie de la famille des instruments de mesure d'angles

Les principales composantes d’un théodolite :

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Principe de fonctionnement Schéma de principe d’un théodolite

Génie Civil Professionnel www.geniecivilpro.blogspot.com (P) : axe principal, il doit être vertical après la mise en station du théodolite et doit passer par le centre de la graduation horizontale (et le point stationné). (T) : axe secondaire (ou axe des tourillons), il est perpendiculaire à (P) et doit passer au centre de la graduation verticale. (O) : axe optique (ou axe de visée), il doit toujours être perpendiculaire à (T), les trois axes (P), (T) et (O) devant être concourants. L'alidade : c’est un ensemble mobile autour de l’axe principal (P) comprenant le cercle vertical, la lunette, la nivelle torique d’alidade et les dispositifs de lecture (Symbolisés ici par des index). Le cercle vertical (graduation verticale). Il est solidaire de la lunette et pivote autour de l’axe des tourillons (T). Schéma de principe d’un théodolite

Le cercle horizontal ou limbe (graduation horizontale). Il est le plus souvent fixe par rapport à l’embase mais il peut être solidarisé à l’alidade par un système d’embrayage

Génie Civil Professionnel www.geniecivilpro.blogspot.com Caractéristiques techniques : Image Grossissement Ouverture libre de l’objectif Champ à 1000m Visée minimale Constante stadimétrique Longueur de lunette Sensibilité de la nivelle circulaire (niveau sphérique) Sensibilité de la nivelle d’alidade (niveau verticalité) Précision du centrage Cercles en verre Intervalle de division des cercles de verre Intervalle du micromètre Lecture par estimation Diamètre du cercle horizontal Diamètre du cercle vertical

Renversée (T1A) ou (T1AE) 28X 40 mm 29 m 1,5 (T1A) et 2,2m (T1AE) 100 150 mm

droite

8’/2 mm 30’’/2 mm 1‘’ 360° 1° 20’’ 5 ‘’ 72,6 mm 65 mm

La mise en station d’un théodolite : Pour la mise en station d’un théodolite on doit suivre les étapes suivantes : 1- Déterminer un point ou une indication de repaire sur le terrain 2-Ouvrir le trépied et mettre sa base de façon horizontale et aligner son centre avec le point déterminer 3- Fixer le théodolite sur le trépied à laid de la vis à pompe 4- Centrer l’appareil à l’aide de la lunette de centrage appelé » plomb optique « c'est-à-dire permettre à l’axe principale du trépied dépasser par le point déterminer (indication sur terrain) ; cette opération s’effectue par le glissement des jambes coulissantes 5- Calage de la nivelle sphérique à l’aide des jambe coulissantes du trépied et ceci en augmentant ou en diminuant la hauteur des jambes coulissantes 6- Calage de la nivelle tubulaire en utilisant les trois vis calantes et en effectuant les opérations suivantes :  Amener la nivelle parallèle à deux vis calantes (V1, V2) centrer la bulle entre ses repaires en agissant simultanément sur V1 ETv2 en sens contraire  Faire tourner l’appareil d’un demi –tour (200gr), la bulle de déplace. Alors on refait la même chose qu’à l’opération précédente  Tourner l’instrument d’un quart de tour soit (100gr) et amener la bulle avec la vis V3 dans la même position qu’à l’opération précédente

Génie Civil Professionnel www.geniecivilpro.blogspot.com Le but de l’essai :  Connaître en détail les composants du théodolite  Maîtriser la mise en station du théodolite  Connaître les différentes méthodes et domaines d’utilisation du théodolite Le matériel utilisé : -

Un théodolite : Le théodolite est l'instrument de base pour mesurer les lignes et les angles sur de grandes distances. A l'origine, il s'agissait d'un simple appareil d'optique

-

Un trépied : Le trépied sert simplement de support au théodolite ou au niveau. On utilise généralement un seul trépied pour ces deux instruments. Lorsqu'on emprunte un théodolite ou un niveau, il faut s'assurer que le boulon de fixation du trépied s'adapte bien aux deux instruments, car certaines marques ne sont pas interchangeables; par exemple, on peut y fixer le théodolite, mais pas le niveau. Dans ce cas, il faut se procurer un trépied pour chaque instrument

Génie Civil Professionnel www.geniecivilpro.blogspot.com Etapes de travail : La mise en station du théodolite 1- Déterminer un point repère sur un terrain

comporte : ou une indication de

Point de repère Terrain

Plateau

2- Installation du trépied : 

Ouvrir le trépied.



Fixer le fil à plomb dans la vis sous le trépied.



Mettre le trépied en station de façon que son plateau soit grossièrement horizontal.



Lorsque la vis de fixation est à peu près au centre de l'ouverture circulaire du plateau, le fil à plomb doit se trouver à moins de 2 cm du point de station.



vis de du Enfoncer uniformément dans le sol les pattes trépied.



Corriger l'horizontalité du plateau en allongeant ou raccourcissant une ou deux jambes du trépied.

Jambes du

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Avant de placer l'instrument sur le trépied, s'assurer que les vis de blocage du trépied sont bien serrées

3- Fixation du théodolite sur le trépied 

Ouvrir l'étui de l'instrument en tirant fortement vers l'extérieur les extrémités de la courroie de transport.



Dégager les crochets et retirer la coiffe.



Basculer vers le haut les deux leviers sur le côté des supports et dégager les crochets.



Soulever l'instrument, le placer sur le trépied et l'y fixer immédiatement en serrant modérément la vis de fixation.



Refermer l'étui pour le maintenir propre.



Si le trépied est mis en station avec l'instrument fixé dessus, maintenir celui-ci d'une main lors de l'enfoncement des pattes dans le sol, afin d'amortir les chocs.

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Nivellement de l'instrument



Éviter d'exposer la nivelle d'alidade aux rayons directs du soleil. En effet, le point de centrage des nivelles change si une partie de la nivelle est au soleil alors que l'autre partie est à l'ombre.



Se souvenir également que lors de la rotation des vis calantes la bulle se déplace dans la même direction que le pouce de la main gauche.



Centrer la bulle de la nivelle circulaire à l'aide des trois vis calantes.



La vis de blocage de l'alidade étant desserrée, amener l'oculaire du plomb optique au-dessus d'une vis calante. Calage de la nivelle sphérique

Réglage de nivelle sphérique : Après mise en station de l’appareil et calage de la nivelle torique, vérifiez le réglage de la nivelle sphérique en utilisant la nivelle torique, plus précise puisqu’ayant un grand rayon de courbure. Recentrez alors la nivelle sphérique au moyen de ses vis de réglage, généralement au nombre de deux, situées en dessous ou sur les côtés de la nivelle



Centrer la bulle de la nivelle d'alidade en tournant les deux autres vis calantes simultanément et en sens opposé.

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Calage de la nivelle torique



Tourner l'alidade de 180o.



Éliminer la moitié d'un écart éventuel de la bulle en tournant les mêmes vis calantes. Cette position correspond au point de calage de la nivelle.

Réglage de nivelle torique : Le décalage de la nivelle étant de n graduations, ramenez la bulle de la nivelle torique vers la position centrale de n/2 graduations au moyen de la vis de réglage. Une seule vis suffit et elle est généralement située vers l’une des deux extrémités de la nivelle qu’elle fait pivoter autour d’un axe horizontal

Contrôle de la nivelle torique

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

Tourner l'alidade de 90o et centrer la bulle sur son point de calage déterminé précédemment en agissant sur la première vis calante.



Répéter ces opérations jusqu'à ce que la bulle de la nivelle d'alidade occupe cette même position (point de calage) pour n'importe quelle direction.



Vérifiez si l'instrument est toujours centré au-dessus du point. Il faut que l'instrument soit bien nivelé et bien centré au-dessus du point. Recommencez les étapes 3.4 et 3.5 autant de fois que nécessaire.

5- Rangement du théodolite 

Ouvrir l'étui avant d'enlever l'instrument de son trépied.



Faire basculer les deux crochets de fixation vers l'extérieur.



À l'instrument, desserrer les vis de blocage.



Fermer le miroir d'éclairage.



Placer la lunette verticale.



Serrer modérément la vis de blocage de la lunette verticale.



Aligner les marques rouges du montant droit et de l'embase.



Serrer légèrement la vis de blocage de l'alidade.



Saisir l'instrument d'une main et dévisser la vis de fixation du trépied.

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Placer immédiatement l'instrument dans son étui: les barrettes (8) doivent reposer sur les supports de l'étui.



Enclencher les crochets sur les barrettes.



Placer la coiffe.



Placer les crochets sous le bord du socle et verrouiller simultanément les deux côtés

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Conclusion : Pour mesurer les angles (horizontale, verticale) et/ou des distances dans le terrain, il faut d’abord prendre en compte les étapes précédentes surtout le nivèlement pour avoir de bons résultats et juste avec des petites erreurs.