Géodésie appliquée. Le nivellement est la base des travaux de construction

Points d’article

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• Méthodes de nivellement
• Outils et dispositifs pour le nivellement géométrique
• Principe de nivellement
• Niveaux laser

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Un chantier de construction moderne peut être comparé à une grande usine, dont tous les magasins visent à fabriquer des produits responsables. Les équipes et les individus exécutent différents types de processus espacés dans le temps. Beaucoup dépend du travail bien coordonné des services connexes, alors que le contrôle de la qualité devient la pierre angulaire – après tout, en fin de compte, les gens seront toujours dans le bâtiment. Les théodolites électroniques sophistiqués et les appareils d’observation GPS ne sont pas disponibles pour que tout le monde puisse travailler, mais tout constructeur intéressé par la qualité du travail effectué peut en maîtriser le niveau..

Le plan du site avec des marques d’élévation est la base de la construction. Les données de relief vous permettent de sélectionner l’emplacement optimal pour la fosse et de calculer le point de rejet des eaux de surface.

La tâche de nivellement est donc de déterminer la différence de hauteur entre les points de la surface de la terre, appelée élévation. Connaissant l’élévation de conception du plancher du premier étage de la structure, il est possible de calculer le lieu de rejet des eaux pluviales, ou de prévoir un point de raccordement pour un égout gravitaire.

Dans l’arsenal d’un spécialiste, il existe divers outils et appareils qui permettent d’obtenir des données locales sans donner une vue d’ensemble. Par exemple, la teneur en humidité d’un certain matériau est déterminée avec un hygromètre, mais comment connaître le degré de «gonflement» de toute la structure? Dans ce cas, un niveau vient à notre aide, à l’aide duquel vous pouvez obtenir les valeurs de la hauteur de l’objet et le comparer avec le contrôle.

Pour cela, des marques spéciales sont montées à l’avant du bâtiment le long du périmètre, entre lequel l’excédent est déterminé. Si les marques sont situées à la même hauteur dans la tolérance – tout est en ordre, si une partie du bâtiment s’abaisse plus vite que l’autre – il est temps d’évacuer les personnes.

Méthodes de nivellement

Il existe plusieurs types de détermination de l’excès, cependant, dans la construction, les trois premières méthodes suivantes sont principalement utilisées:

• nivellement géométrique – utilise le principe de la ligne horizontale du faisceau de visée du télescope de l’instrument, un niveau est utilisé;
• nivellement trigonométrique – le principe d’inclinaison du faisceau de visée du télescope de l’instrument est pris comme base, le théodolite est utilisé;
• nivellement hydrostatique – basé sur le nivellement du niveau de liquide dans les vases communicants (niveau d’eau);
• nivellement barométrique – en fonction de la hauteur du point, l’indicateur des changements de pression atmosphérique (utilisé dans les montagnes);
• nivellement automatique – des capteurs spéciaux installés sur les voitures transmettent le vecteur de déplacement incliné au lecteur (travaux routiers);
• nivellement stéréophotogrammétrique – effectué sur un complexe matériel complexe. Deux photographies spatiales ou aériennes, réalisées avec un chevauchement partiel, sont chargées dans un appareil spécial. Lorsque vous les regardez à travers le système optique, vous obtenez un « effet immersif 3D ».

Voici à quoi ressemble, par exemple, un modèle tridimensionnel d’un quartier, réalisé à l’aide d’un complexe stéréophotogrammétrique. Ensuite, la liaison des contours de terrain rigides dans le système de coordonnées est effectuée et nous obtenons un modèle numérique pour lequel, à tout moment de l’image, vous pouvez obtenir la valeur de la hauteur par interpolation..

Outils et dispositifs pour le nivellement géométrique

Le principal outil avec lequel les mesures sont effectuées est un niveau. L’instrument classique est un dispositif optique-mécanique, à l’aide duquel la ligne horizontale du faisceau de visée est assurée dans l’espace. Le niveau est monté sur un trépied, installé sur un point debout et amené en position horizontale avec des vis spéciales. Le tuyau de ces appareils peut être à la fois des images avant (modèles modernes) et inverses. En fait, il n’y a pas de problèmes particuliers lorsque vous travaillez avec une image inversée – la tige de mesure est simplement installée à l’envers. Pour faire pivoter l’image, un système d’objectif spécial est utilisé, ce qui affecte le coût de l’outil. Des lentilles supplémentaires introduisent également des distorsions mineures qui sont clairement visibles dans des conditions de réfraction pendant les saisons chaudes. Par exemple, la visibilité dans un théodolite inversé soviétique est meilleure que dans une station totale électronique avec optique Carl Zeiss. Bien que cela ne soit pas surprenant – maintenant, il n’est plus nécessaire de prendre des photos à de longues distances, les méthodes de géodésie par satellite sont plus appropriées pour cela, et il est encore plus pratique de travailler avec l’image « correcte ».

Structurellement, les niveaux sont des types suivants:

• avec un niveau cylindrique près du télescope
• avec compensateur automatique
• électronique

Selon la classe de précision, les outils sont généralement divisés dans les groupes suivants:

• haute précision (N-05, N-1, N-2)
• précis (N-3, N-3K, N-3KL)
• technique (H-10)

La lettre «H» dans le nom de l’instrument indique le niveau et les chiffres – l’erreur quadratique moyenne des mesures en millimètres par kilomètre de distance. Le reste des lettres indique les caractéristiques de conception de l’instrument (membre et compensateur).

Les compensateurs sont en mesure de supprimer les erreurs d’installation de l’outil, ce qui augmentera la précision du travail effectué. En présence d’un compensateur manuel, l’outil est amené manuellement dans le plan horizontal, mais le niveau d’auto-nivellement est capable de prendre automatiquement la bonne position.

Principe de nivellement

L’interprète prend une lecture sur la portée (ou les portées – avant et arrière), qui est installée sur la pointe, et calcule la valeur excédentaire qui en résulte. La méthode lorsque l’instrument est installé entre les points mesurés est appelée « Nivellement à partir du milieu », et le plus souvent utilisé dans la construction.

Le principe du nivellement par la méthode « du milieu »

Comme on peut le voir sur l’illustration, l’excédent entre les points A et B sera égal à la différence des lectures sur les portées, et il peut être positif ou négatif. L’excès lui-même n’aidera pas beaucoup pour la production de travail, il devrait y avoir beaucoup de telles valeurs, car leur combinaison nous donne une idée du terrain. Par conséquent, comme dans le cas de la traversée du théodolite, les mesures sont prises à partir de points de hauteurs connues, appelés «repères».

Le réseau de nivellement provient du zéro de la jauge à pied de Kronstadt, qui, comme nous nous en souvenons des articles précédents de notre cycle, est situé sur les rives de la mer Baltique. Par conséquent, le système de hauteurs utilisé pour la production de plans topographiques, et a reçu le nom de «Baltique». Dans notre cas, la hauteur absolue du point B sera h = A + a – b, Où ET – marque ponctuelle par rapport au système d’état des hauteurs, et et b – compter sur des racks.

Une autre méthode de nivellement consiste à utiliser un outil au lieu d’un bâton. Il a le nom « Progresser vers l’avant ».

Le principe du nivellement par la méthode « forward »

Dans ce cas, l’instrument est réglé sur un point de hauteur connue. La formule de calcul de la hauteur du point B prend la forme suivante:

h = A + i – b, Où je – la hauteur de l’instrument, mesurée avec un ruban à mesurer.

Cette méthode n’est pas toujours pratique lors de l’exécution de travaux, car il est difficile d’installer l’outil sur la surface verticale du mur et il est beaucoup plus facile de travailler à distance, sans s’approcher de l’objet..

Relativement parlant, le bord de l’eau de toute masse d’eau qui communique avec l’océan mondial peut être pris comme point de référence. Cependant, dans ce cas, on peut parler d’un système conditionnel de hauteurs, car la précision de la détermination de la hauteur dans ce cas sera insuffisante pour le travail, bien que cette méthode puisse être utilisée sur des sites locaux où il n’est pas nécessaire de relier les hauteurs aux systèmes locaux.

Principe nivellement trigonométriqueimplique l’utilisation d’un théodolite ou d’une station totale. Dans ce cas, l’angle est mesuré du plan horizontal au sommet de la portée ou de l’objet inaccessible. C’est par la méthode de la trigonométrie que nous avons déterminé la hauteur du support de la ligne de transport d’électricité dans l’article précédent de notre cycle. Cette méthode est moins précise que le nivellement géométrique, mais permet des mesures sur de longues distances et à des angles d’inclinaison importants du terrain..

Le principe du nivellement trigonométrique

Dans ce cas, la formule de travail pour déterminer la hauteur prendra la forme suivante:

h = s * tg? + i – b ou h = S * sin? + i – b, Où ? – l’angle d’inclinaison du faisceau, s – distance horizontale de la ligne, S – longueur des cheveux, je Est la hauteur de l’outil, et b – hauteur de visée.

Niveaux hydrostatiquessans prétention, facile à utiliser et permet une détermination rapide des excès. Ce type de nivellement est bien adapté à l’automatisation des mesures..

Champ d’application des niveaux hydrostatiques:

• installation de gros équipements;
• nivellement des fondations;
• travaux de finition et d’architecture;
• pose de matériel de plomberie et de canalisations;
• détermination des guides horizontaux;
• surveillance des déformations et de l’affaissement des bâtiments et des structures;
• transfert de hauteur à travers des obstacles d’eau, etc..

Le principe de fonctionnement d’un tel dispositif est illustré sur la figure.

Principe du nivellement hydrostatique

Comme vous le savez, dans les vases communicants, le niveau du liquide est nivelé. L’excès h souhaité peut être trouvé par la différence entre les lectures a et b, qui sont prises sur une échelle spéciale intégrée dans les récipients. Cette méthode vous permet de travailler dans des espaces restreints, ne nécessite pas de compétences particulières, mais ne fournit pas toujours la précision requise (l’erreur de mesure dans ce cas est de ± 10 mm) et crée des inconvénients lors du déplacement des tuyaux de raccordement.

Niveaux laser

Le type électronique de niveaux vous permet de visualiser plusieurs plans à la fois en projetant un faisceau laser sur des objets et des structures. Par exemple, la palette rotative tourne à 400–550 tr / min ou plus. Avec cet appareil, vous pouvez faire des marquages ​​à l’intérieur et à l’extérieur, à la lumière du jour ou au crépuscule. Ces niveaux sont indispensables pour le tapissage, le carrelage ou l’installation de structures avec des tolérances minimales. Le niveau laser vous permet de mesurer des élévations de points, de niveler ou de marquer des pentes. Lorsque vous utilisez un outil laser, vous oublierez à jamais les fils à plomb et les carrés métalliques, qui sont particulièrement gênants à des distances de dizaines, voire de centaines de mètres. Le marquage est désormais possible sous n’importe quel angle, même dans les endroits les plus inaccessibles.

Les instruments laser sont sûrs, car ils appartiennent à la deuxième classe d’instruments en termes de puissance de rayonnement. Le faisceau du niveau laser ne peut nuire qu’en cas de projection prolongée sur l’œil humain. La plupart des outils produits pour la construction sont protégés contre les chocs et la pénétration d’humidité, car cela peut affecter les performances de l’outil. Dans des conditions défavorables, il vaut la peine d’acheter des lunettes spéciales qui améliorent la visibilité du faisceau..

Comme pour tout autre outil de construction, la préférence doit être donnée aux modèles de marques bien connues. Les niveaux et les niveaux laser doivent être vérifiés annuellement. Si vous travaillez avec un outil imprécis et enfoncez le centimètre résiduel dans l’élévation du premier étage, il se peut que vous n’ayez pas de dalle de plancher au dernier étage. Alors étudiez les articles de notre série, utilisez des équipements modernes et peaufinez vos compétences. La structure construite est le résultat du travail minutieux de nombreux spécialistes, qui n’aimeraient vraiment pas que leur travail soit démoli en raison de la négligence des géomètres..