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  1. 1. 1 UNIVERSITE SAINT – JOSEPH Faculté d’ingénierie Ecole supérieure d’ingénieurs de Beyrouth Rapport de Stage TOPOGRAPHIE Ce rapport est présenté par : Abou Sleiman Karl – Brigade 6 Maitres de stages : M.Saad Sfeir M. Ghassan Ghattas Année Universitaire 2013-2014
  2. 2. 2 Table des matières I. Introduction à la topographie II. Les instruments utilisés lors du stage : 1) Instruments de base : a) La mire d) Les jalons b) Le trépied e) Le décamètre c) Le fil à plomb f) Le réflecteur 2) Les appareils de mesure : a) Le théodolite b) Le tachéomètre c) Le niveau d) Equerre a prisme III. Les manipulations : A) Relèvement B) Implantation C) Cheminement D) Rayonnement E) Levé de détails F) Nivellement IV. Conclusion V. Webographie
  3. 3. 3 I. Introduction Il est évident que le travail d’ingénieur nécessite une précision dans les mesures. La topographie est une technique de travail qui se base sur la prise de ces mesures de détails relatifs au sol et au terrain dans le seul but d’une représentation sur un plan ou une carte. Ces détails là dépendent de la nature du sol, nous notons : l’altitude, l’état du sol (rocheux, sablonneux...) mais aussi de ce qui est présent artificiellement (les immeubles, les façades...) et naturellement (arbres, rochers, falaises, ruisseaux...) sur le terrain. Les plans graphiques ainsi réalisés doivent contenir toutes les informations ayant trait à la topologie du terrain. Cela permettra donc de s’orienter facilement et de bien étudier un projet de construction. Ce stage en topographie s’est déroulé dans le campus même de l’université. Il avait pour but essentiel de montrer l’importance pour un ingénieur de se familiariser avec le cadre de chaque projet qu’il pourrait entreprendre et cela à travers les cartes et les plans graphiques qu’il aura entre ses mains. Dans notre cas nous avons été divisés en brigade afin d’accomplir le travail demandé. M. Sfeir et M. Ghattas, nos maitres de stages, étaient présents dès le premier jour pour un rapide aperçu du matériel topographique à utiliser durant nos jours de stages. Le travail préliminaire s’est divisé en deux manipulations qui sont : le relèvement et le nivellement, alors que le lever topographique s’est accompli sous forme de : Cheminement et Rayonnement. Et finalement l’implantation des bâtiments et le lever de détails ont été d’une très grande importance en regard de leurs applications directes pour un ingénieur. Toutes ces manipulations ne pouvaient pas être réalisées sans bien évidemment le matériel topographique qui nous a été présenté. Dans ce qui suit, on verra une description détaillée du matériel utilisé, des manipulations qui ont été achevées et finalement des plans de quelques parties du campus qui ont été tracées à l’aide du logiciel AutoCad.
  4. 4. 4 II. Les Instruments A) Les instruments de base 1- La mire : ou stadia est une règle qui permet à l’aide d’un niveau de mesurer des altitudes sur le terrain. Elle sert également à mesurer des distances. Elle est souvent en aluminium, longue de 4 ou 5 mètres. 2- Le trépied : Constitué de 3 pieds en métal léger, il est donc facile à porter. Il sert à stabiliser des appareils tels que le théodolite ou même le géomètre. 3- le fil a plomb : Il est constitué d’un fil lesté utilisé pour obtenir des verticales. Son utilisation est basée sur le principe de la pesanteur et indique la direction de celle-ci.
  5. 5. 5 4- Les jalons : Il s'agit de piquets longs et minces qui peuvent servir à marquer un point du terrain que vous devez voir depuis une certaine distance. 5- Le décamètre : Instrument de mesure des distances comprenant un ruban enroulé dans un disque. 6- Le réflecteur : Il réfléchit les rayons infrarouges émis par la station totale et reçus par cette dernière. La distance entre la station totale et le réflecteur est alors déterminée.
  6. 6. 6 B) Les appareils de mesure 1- Le Théodolite (goniomètre): Est un instrument de géodésie qui permet de mesurer des angles horizontaux et verticaux. Il permet donc de réaliser les mesures d’une triangulation. Il est appelé aussi -Station-. La structure de l’instrument  3 vis calantes  Un limbe horizontal gradué  deux montants supportant l’axe des tourillons  Une lunette mobile autour de l’axe des tourillons  Une nivelle solitaire de l’axe principale  Un cercle vertical gradué pour avoir la possibilité de lire la mesure de tournement de la lunette autour de l’axe des tourillons.  La lunette et le réticule.
  7. 7. 7 Il est important de noter le rôle essentiel de la nivelle : Elle sert à mettre un axe en position verticale ou à mettre un axe ou un plan en position horizontal. C’est une fiole en forme de tore gradué contenant un mélange d’alcool et d’éther. Après sa fermeture, il reste dans la fiole une bulle de vapeur qui se place toujours d’elle-même au point la plus haute de la fiole. 2- Le tachéomètre (station totale) : C’est un théodolite couplé à un système de mesure de distance. La mesure des distances se fait grâce à un télémètre à visée infrarouge intégré dans le tachéomètre. La mesure se fait à l'aide d'un prisme réflecteur tétraédrique, placé au haut d’une mire à la verticale du point que l'on souhaite mesurer à l'aide d'une nivelle sphérique. Il permet de stocker dans une carte mémoire les mesures effectuées sur le terrain pour les transférer et les traiter ensuite par ordinateur. 3- Le niveau : Il permet de mesurer les hauteurs sur une mire et d’en déduire les dénivelées entre plusieurs points et de déterminer leurs altitudes respectives. La structure de l’instrument - Une embase à 3 vis calantes. - Une lunette de visée. - Un oculaire. - Une vis de fine pointée et une vis de mise au point de l’objectif. - Une nivelle sphérique. - Un système d’horizontalité de la ligne de visée. - Un dispositif de lecture sur la mire.
  8. 8. 8 4- Equerre à prisme : Son principe repose sur la réflexion du rayon suivant deux miroirs formant un certain angle. Elle est souvent utilisée dans l’implantation. C’est un instrument qui permet de construire rapidement des perpendiculaires par l’alignement de jalons. Elle est associée à un fil à plomb.
  9. 9. 9 III. Les Manipulations effectuées A) Le Relèvement La première manipulation à laquelle on a eu affaire est intitulée : Le Relèvement. L’instrument de base utilisé est le théodolite. Le but est de déterminer grâce à des coordonnées connues les coordonnées de notre point d’étude. Dans notre cas, ce point d’étude inconnu est situé sur le toit de la cour carrée, matérialisé par une croix distinguée. Le relèvement consiste à se placer sur un point et viser angulairement d’autres points connus en coordonnées. Les trois points visés sont les suivants : une première mire géodésique située prêt de l’hôpital de Baabda, le second qui est la croix du couvent Saint Rock à Dekwaneh et finalement le troisième situé au couvent des Soeurs de la Croix à Jal el Dib. Nous enregistrerons au cours de la manipulation les coordonnées de chaque point visé par le théodolite dans le logiciel FREE-STATION. Une origine quelconque a été prise. L’angle formé entre les points pris en compte et le point S a été enregistré. Après les trois mesures, et les 3 enregistrements de coordonnées, on obtient finalement les coordonnées du point S sur lequel a été posé le théodolite. Les résultats sont affichés dans le tableau ci-après : De plus, pour nos manipulations antérieures, il nous a été demandé de trouver le gisement entre le point S déjà déterminé et un autre point situé au bas de l’escalier qu’on appellera S1. A noter que le gisement d’une direction est l’angle horizontal mesuré positivement dans le sens horaire entre l’axe des ordonnées du système de projection utilisé et cette direction. Nous trouvons alors un gisement qui est égal à 150,9465 grad.
  10. 10. 10 B) Implantation Le principe de l’implantation est le suivant : Passer du plan, qu’il soit sur papier accompli ou informatisé, au terrain, à la concrétisation. Et cela dans le but de se repérer sur le chantier et de diriger un projet de construction. La brigade avait à sa disposition une STATION TOTALE stabilisée et prête à l’utilisation au point S1, ainsi qu’un réflecteur. On avait un ensemble de points à implanter sur le terrain (exactement 8 points).
  11. 11. 11 Le but de notre manipulation était de construire grâce aux angles et aux distances donnés une figure particulière : Un octogone. L’opérateur qui se trouvait derrière le réflecteur devait suivre les directives de la personne qui se trouvait derrière la STATION TOTALE. Cette dernière devait lui indiquer avec une précision impressionnante la direction et l’angle qui permettra à l’opérateur de se situer. L’erreur ne dépasserait pas l’ordre du mm. L’étudiant se trouvant derrière la STATION TOTALE est capable d’orienter le tachéomètre suivant l’angle voulu. Il le bloque à l’aide des vis calantes situées au bas de l’appareil. Alors que la personne en possession du prisme réflecteur part de la STATION TOTALE en suivant une distance indiquée sur le schéma. Le réflecteur parfaitement équilibré, l’étudiant obtient le point désiré qui le marque par une croix sur le terrain. L’opération été répété 8 fois (même plus due aux nombres d’erreurs qu’on a pu avoir). On a finalement obtenu un octogone dont la somme de ses angles intérieurs était égale à 6π, soit 1080°. La figure approchée est la suivante :
  12. 12. 12 C) Le Cheminement tachéométrique Le cheminement tachéométrique est un procédé de topographie très courant dans lequel on parcourt des droites afin d'en faire le levé planimétrique. Il est particulièrement bien adapté aux terrains plats ou boisés. Par exemple, en partant d’un point connu, on effectue des relevés de distances et d’angles tout en revenant au point connu. Il nous est facilement possible d’insérer plusieurs autres stations (intermédiaires) si les points ne sont pas assez clairs et faciles à accéder. Dans notre cas on avait affaire à un cheminement fermé. Dans notre manipulation, le matériel demandé est le tachéomètre ou STATION TOTALE ainsi que le réflecteur (prisme). Notre brigade a placé tout d’abord le tachéomètre au niveau du point C1 sans oublier évidemment la démarche nécessaire pour une mise en station. On prend ensuite l’origine des angles la direction suivant les points C1 à D1. A partir de cette station on vise tous les autres points visibles qui sont B1, F1, E1, R1 et finalement on retourne à C1. On réalise la même technique de travail en se mettant successivement sur chacune des stations, et en choisissant l’origine des angles sur la précédente et en mesurant les angles et les distances qui les séparent. Nos résultats peuvent être résumés dans le tableau ci-après : Hi : Hauteur de l’instrument Hr : Hauteur du réflecteur
  13. 13. 13 D) Le Rayonnement Cette technique s’apparente à un lever de détails effectué avec les STATIONS TOTALES. La distance horizontale du point de station au point levé est soit mesurée à l’aide d’un ruban ou soit par stadimétrie sur une mire. Le but de cette manipulation est de tracer à l’aide du logiciel AutoCad un plan d’une partie du campus. Cela est possible en utilisant un tachéomètre pour calculer les distances et les angles entre différents points. Le principe du rayonnement est très proche de celui du cheminement. Pour faire une carte détaillée, on a besoin d’un grand nombre de points. Plus ces points sont nombreux et plus la précision dans le dessin est importante et plus l’erreur est faible. Pour cela, la brigade se positionne sur le point S1 (situé au bas de l’escalier à l’entrée de la cour carrée). La mise en station à été réalisée et il ne reste plus qu’a choisir judicieusement les points à étudier. Un étudiant ce positionne derrière la STATION TOTALE alors qu’un autre muni du réflecteur se positionne sur les points voulus permettant de réaliser la carte. En opposition avec l’implantation, le travail dépendait de celui muni du réflecteur. On était donc libre de nous même choisir nos points. Les détails présents sur le terrain ont été pris en considération, pour : - Un arbre : le rayon a été noté. - Une courbure (arc) de l’asphalte : on a pris 3 points dans ce cas (1 point à chaque extrémité de l’arc et un autre au milieu de l’arc). Pour plus de précision, nous avons été obligé de prendre un très grand nombre de points et cela en positionnant la STATION TOTALE dans deux endroits différents qui sont S1 et S2 car d’un seul endroit tous les points voulus n’étaient pas faciles d’accès.
  14. 14. 14 Le tableau suivant regroupe les points relevés sur le terrain qui ont permis de tracer sur AutoCad la partie du campus désirée : Station Hi(cm) Hr(cm) Point Angle hor Distance Hor (m) Elevation (m) DESCRIP. S1 149.8 149.8 d1 0 17.058 station S1 149.8 149.8 1 339.997 3.416 0.082 S1 149.8 149.8 2 337.069 4.696 0.137 S1 149.8 149.8 3 318.869 5.38 0.208 S1 149.8 149.8 4 291.983 8.002 0.412 S2 131.9 131.9 5 1.294 19.825 -0.762 S1 149.8 149.8 6 242.475 18.277 1.178 S2 131.9 147 7 40.104 20.692 -0.012 S1 149.8 149.8 8 242.713 21.581 1.296 S1 149.8 149.8 9 247.41 23.174 1.305 S1 149.8 149.8 10 242.892 24.8 1.414 S1 149.8 149.8 11 246.963 26.421 1.39 S1 149.8 149.8 12 243.111 28.09 1.546 S1 149.8 149.8 13 246.71 29.673 1.486 S1 149.8 149.8 14 243.322 31.362 1.585 S1 149.8 149.8 15 246.501 32.889 1.583 S1 149.8 149.8 16 243.505 34.538 1.709 S1 149.8 149.8 17 246.333 36.14 1.693 S1 149.8 149.8 18 243.436 37.842 1.83 S1 149.8 149.8 19 246.161 39.449 1.8 S1 149.8 149.8 20 243.556 41.109 1.896 S1 149.8 149.8 21 245.998 42.726 1.909 S1 149.8 149.8 22 243.612 44.313 1.985 S1 149.8 149.8 23 245.921 45.947 2.059 S1 149.8 149.8 24 243.738 47.483 2.145 S1 149.8 149.8 25 245.853 49.044 2.201 S2 131.9 131.9 26 111.898 27.78 0.653 S2 131.9 131.9 27 113.406 27.879 0.681 S2 131.9 131.9 28 116.651 30.703 0.906
  15. 15. 15 S2 131.9 131.9 29 118.553 34.166 1.284 S1 149.8 149.8 30 238.382 62.065 4.04 S1 149.8 149.8 31 156.794 4.931 0.075 S1 149.8 149.8 32 196.893 1.255 0.105 S1 149.8 149.8 33 145.778 4.828 0.154 S1 149.8 149.8 34 125.043 5.083 0.759 S1 149.8 149.8 35 149.405 1.912 0.07 S1 149.8 149.8 36 278.607 19.538 0.894 S1 149.8 149.8 37 291.827 18.239 0.63 S1 149.8 149.8 38 298.91 19.647 0.431 S1 149.8 149.8 39 319.752 34.125 -1 S2 131.9 131.9 40 317.043 20.657 -2.571 S1 131.9 131.9 41 313.621 15.949 0.336 S1 131.9 131.9 42 319.894 10.89 0.257 S1 131.9 131.9 43 340.692 10.235 0.066 S1 131.9 131.9 44 344.073 11.66 0.014 S1 131.9 131.9 45 332.59 13.528 0.039 S1 131.9 131.9 46 321.201 14.151 0.091 S2 131.9 131.9 47 349.635 19.596 -1.761 S1 131.9 131.9 48 344.151 22.83 -0.558 S2 131.9 131.9 49 349.201 24.617 -1.967 S1 131.9 131.9 50 351.08 25.659 -0.788 S1 131.9 131.9 51 351.66 25.648 -0.767 S1 131.9 131.9 52 351.682 25.915 -0.775 S2 131.9 131.9 53 320.88 24.257 -2.76 S1 131.9 131.9 A1 240.299 18.635 1.593 arbre S1 131.9 131.9 A2 242.01 29.247 1.697 arbre S1S2 131.9 131.9 S2 289.729 32.491 1.378 S1 131.9 131.9 P1 318.57 15.662 poteaux S2 131.9 131.9 S1 0 32.496 -1.367 S2 131.9 131.9 A3 92.089 27.288 1.107 arbre S2 131.9 131.9 A4 109.273 42.395 3.122 arbre
  16. 16. 16 S2 131.9 131.9 P2 348.588 18.71 -1.554 poteaux S2 131.9 131.9 B1 274.495 11.873 -0.245 arbre S2 131.9 131.9 B2 277.652 10.452 -0.301 arbre S2 131.9 131.9 B3 282.311 8.431 -0.223 arbre S2 131.9 131.9 B4 287.414 7.4 -0.234 arbre S2 131.9 131.9 54 119.146 21.255 0.414 S2 131.9 131.9 55 98.989 14.562 0.105 S2 131.9 131.9 56 98.855 14.033 0.101 S2 131.9 131.9 57 116.406 14.324 0.113 S2 131.9 140 58 119.371 12.007 0.178 S2 131.9 131.9 59 106.967 11.617 0.037 S2 131.9 131.9 60 107.547 9.33 -0.008 S2 131.9 131.9 61 92.177 9.519 -0.083 S2 131.9 131.9 62 87.27 7.276 -0.134 S2 131.9 131.9 63 70.435 8.159 -0.237 S2 131.9 131.9 64 38.825 6.316 -0.193 S2 131.9 131.9 65 44.628 7.996 -0.276 S2 131.9 131.9 66 27.191 6.879 -0.301 S2 131.9 180.9 67 120.759 15.677 0.756 S2 131.9 131.9 B5 309.099 4.658 -0.172 arbre S2 131.9 131.9 B6 329.008 3.886 -0.087 arbre S2 131.9 131.9 B7 383.462 4.112 -0.081 arbre S2 131.9 131.9 B8 15.119 6.238 -0.092 arbre S2 131.9 131.9 B13 119.198 9.741 0.158 arbre S2 131.9 131.9 68 137.509 13.355 0.009 S2 131.9 131.9 69 136.613 14.012 0.031 S2 131.9 131.9 70 153.564 12.876 -0.075 S2 131.9 131.9 71 162.127 13.543 -0.097 S2 131.9 131.9 72 163.096 12.967 -0.119 S2 131.9 131.9 73 164.764 13.012 -0.134 S2 131.9 131.9 74 166.166 13.7 -0.118 S2 131.9 131.9 75 168.793 13.173 -0.147
  17. 17. 17 S2 131.9 131.9 76 170.474 13.26 -0.149 S2 131.9 131.9 77 177.815 14.401 -0.198 S2 131.9 131.9 78 196.046 5.739 -0.082 S2 131.9 131.9 79 236.102 5.654 -0.139 S2 131.9 131.9 80 187.335 5.654 -0.274 S2 131.9 131.9 81 35.273 27.416 0.527 S2 131.9 194.1 82 82.028 27.416 1.259 S2 131.9 131.9 83 99.197 27.416 1.298 S2 131.9 131.9 P3 104.932 27.416 1.99 poteaux S2 131.9 131.9 B14 220.601 27.416 -0.279 arbre S2 131.9 131.9 RDV 10.363 27.416 -0.019 Plan de l’entrée de l’université réalisé sur le logiciel AutoCad
  18. 18. 18 Plan de l’entrée du campus fait à la main :
  19. 19. 19 E) Le Levé de détails L’ensemble des opérations intervenant dans un lever topographique et consistant à déterminer à partir des points du cavenas d’ensemble, la position des différents objets d’origine naturelle ou artificielle existant sur le terrain est appelé : Lever de détails. Son principe de base est le suivant :  Déterminer les détails à lever.  Définir le degré de précision.  Arrêter les mesures à effectuer. Pour ce lever de détails on a été muni d’une équerre optique ou équerre à prisme et de deux jalons. On était en présence d’une façade du campus dans le but de la reproduire presque exactement sur une carte à l’aide de notre logiciel. Il faut donc projeter une droite joignant deux points connus A et B qui constitueront donc la droite AB. On définit la droite AB par les deux jalons en s’assurant qu’ils sont bien à la verticale grâce au fil à plomb. Par l’équerre optique on réussi à déterminer le pied de la projection orthogonale du point voulu sur la droite AB. Une fois qu’on a superposé les 2 jalons dans le champ optique de l’équerre à prisme, on la lâche toujours à la verticale. A l’aide du décamètre on prend les distances entre le point B et le pied de la perpendiculaire et entre le point à lever et le pied. On obtient les résultats résumés par le tableau suivant :
  20. 20. 20 Plan de la façade réalisé sur AutoCad : Plan de la façade réalisée à la main :
  21. 21. 21 F) Le Nivellement Principe : Nivellement direct, appelé aussi le nivellement géométrique sert à déterminer la dénivelée entre 2 points voulus et cela est possible grâce à un appareil appelé le niveau et d’une mire. Un étudiant se place derrière le niveau situé sur un point et un autre muni de la mire sur un autre point. L’étudiant à l’aide du niveau note 2 lectures : Une lecture avant et une autre arrière. Ces deux lectures représentent l’altitude de deux points par rapport au niveau. Mais pour calculer la dénivelée (∆HAB) entre deux points A et B, il suffit d’appliquer la soustraction suivante : ∆HAB = Lecture arrière – Lecture avant. Et finalement on obtient le résultat recherché. En partant du point R1 dont l’altitude est connue et égale à 206.38m, on devrait effectuer plusieurs mesures afin de calculer les altitudes des différents points donnés et calculer l’erreur de fermeture en retrouvant de nouveau le point R1. Notre brigade s’est donc divisée en 2 groupes faisant le même parcours mais en s’orientant dans les directions opposées. Les résultats sont regroupés dans les tableaux suivants :
  22. 22. 22 On peut facilement calculer l’erreur moyenne des dénivelées qui est égale à 3.75 mm, se qui est un résultat assez acceptable.
  23. 23. 23 VI. Conclusion Pour clôturer ce rapport, il est important de noter que la topographie est la science des terrains. Elle permet l’étude des chantiers dans ses moindres détails des plus grands aux plus minimes qui permettront par la suite de mieux s’orienter sur le terrain et de diriger des plans de construction. Quant au stage que j’ai suivi personnellement, je trouve qu’il m’a donné une vue d’ensemble assez vaste et réaliste sur le comment de diriger un projet de construction dans les chantiers. Les 6 manipulations réalisées ont été d’une importance capitale qui m’ont permis d’apprendre comment se faisait un lever de détails, un rayonnement, un cheminement tachéométrique arrivé au relèvement. Je trouve personnellement que tout ingénieur devrait avoir une base portante sur la topographie des terrains, lui permettant ainsi de se distinguer. Je remercie mes deux maitres de stages Mr.Sfeir et Mr. Ghattas pour nous avoir si bien encadré et inculqué les méthodes appliquées en topographie. Sans oublier mes remerciements au chef du département Génie Civil et Environnement Mr. Wassim Rafael. VII. Webographie http://fr.wiktionary.org/wiki/topographie http://www.whycos.org/whycos/sites/default/files/public/pdf/training- material/notes_topographie.pdf http://hd.iho.int/fr/index.php/Cheminement_au_th%C3%A9odolite_%28ou_au_tach%C3 %A9om%C3%A8tre%29 http://www.aftopo.org/FR/LEXIQUE/Cheminement-planimetrique-7-75 http://topogr.perso.neuf.fr/ndcht.htm

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