Implantations (partie 2/4)

## Objectifs et prérequis **À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de :** - Utiliser un traceur (théodolite ou station totale) pour réaliser des pointages précis, mesurer des angles horizontaux et verticaux, et déterminer des distances avec correction des influences atmosphériques. - Implanter un bâtiment simple (plan rectangulaire) en respectant les axes de référence, les niveaux et l’équerrage, en utilisant les outils de topographie classiques (cordeau, niveau à bulle, fil à plomb, mire). - Réaliser l’implantation d’un bâtiment simple avec fondations, en traçant les axes principaux, en repérant les coins et en vérifiant la conformité du tracé aux plans d’exécution. - Appliquer les règles de sécurité et d’hygiène liées à l’utilisation du matériel de topographie sur chantier (port des EPI, vérification du matériel, zone de travail dégagée). **Prérequis nécessaires :** - Maîtrise des notions de base de la topographie (systèmes de coordonnées, niveaux, échelles, lecture de mire). - Connaissance des instruments de mesure de niveau (niveau à bulle, niveau laser) et de linéaire (mètre ruban, télémètre). - Savoir lire un plan d’exécution d’un bâtiment simple (cotes, axes, repères). - Connaître les consignes de sécurité élémentaires sur un chantier (port du casque, gants, chaussures de sécurité). --- ## Introduction contextualisée L’implantation d’un ouvrage constitue la première étape concrète de la réalisation d’un projet de construction. Au Cameroun, où la plupart des chantiers sont situés sur des terrains parfois accidentés ou mal nivelés, la précision du tracé conditionne la qualité du bâtiment, la conformité aux normes de construction et la maîtrise des coûts. Le traceur, instrument de mesure angulaire et linéaire, permet de transférer les données du plan sur le terrain avec une exactitude de l’ordre du millimètre. Les leçons qui suivent présentent, étape par étape, les techniques du traceur (Leçon 9), puis l’implantation d’un bâtiment simple en deux parties (Leçons 10 et 11), en insistant sur les méthodes de travail, les vérifications intermédiaires et les bonnes pratiques de sécurité. --- ## I. Leçon 9 : Techniques du traceur (2) ### 1. Principes de fonctionnement du traceur Le traceur (théodolite ou station totale) mesure : - **Angle horizontal (Hz)** : rotation autour de l’axe vertical. - **Angle vertical (V)** : inclinaison du télescope par rapport à l’horizon. - **Distance (D)** : par émission et réception d’un signal (laser ou onde radio) vers un prisme placé sur le point à viser. > **>** La constante du traceur *K* et l’additive *C* sont fournies par le fabricant ; elles permettent de convertir la lecture du stadimeter en distance réelle : > **>** D = K·(s – s₀) + C, où *s* est la lecture du stadimeter et *s₀* la lecture de zéro. ### 2. Mise en station et mise en zéro 1. **Installation du trépied** : vérifier la stabilité, ajuster la hauteur pour que le télescope soit à la hauteur des yeux de l’opérateur. 2. **Nivellement de l’instrument** : utiliser les vis de nivellement et la bulle circulaire pour rendre l’axe vertical parfaitement vertical (erreur < 5″). 3. **Mise en zéro du cercle horizontal** : viser une cible connue (borne, repère) et régler le cercle à 0° 00′ 00″. 4. **Mise en zéro du cercle vertical** : viser le zénith ou le nadir selon le modèle ; régler le cercle à 90° 00′ 00″ (zénith) ou 0° 00′ 00″ (nadir). > **>** Une erreur de nivellement de 10″ induit une erreur angulaire d’environ 0,5 mm sur une distance de 10 m. ### 3. Pointage et visée - **Visée du prisme** : tourner le télescope jusqu’à ce que le réticule coïncide avec le centre du prisme ; verrouiller le mouvement horizontal et vertical. - **Lecture des cercles** : noter les valeurs Hz et V affichées (ou enregistrées automatiquement). - **Mesure de la distance** : déclencher la mesure électronique ; l’appareil applique automatiquement les corrections de température et de pression si ces paramètres sont saisis. ### 4. Corrections atmosphériques > **>** La vitesse de la lumière dans l’air varie avec la température *T* (°C) et la pression *P* (hPa). La correction de distance s’exprime : > **>** ΔD = D·[(0,0000366·T) – (0,0000366·(P/1013,25))] > Dans la pratique, les stations totales modernes intègrent ces corrections ; l’opérateur doit simplement entrer les valeurs relevées au psychromètre et au baromètre. ### 5. Exemple chiffré (station totale) > **>** Données : K = 100, C = 0, lecture du stadimeter *s* = 1,250 mm, température = 22 °C, pression = 1015 hPa. > **>** 1. Distance brute : D₀ = 100·(1,250 – 0) + 0 = 125 000 mm = 125,00 m. > **>** 2. Correction température : ΔT = 0,0000366·22 = 0,000805. > **>** 3. Correction pression : ΔP = 0,0000366·(1015/1013,25) ≈ 0,0000366·1,0017 = 0,0000367. > **>** 4. Facteur total : 1 + ΔT – ΔP = 1 + 0,000805 – 0,0000367 = 1,000768. > **>** 5. Distance corrigée : D = 125,00 m × 1,000768 ≈ 125,10 m. > > **>** La différence entre la distance brute et la distance corrigée est de 0,10 m (environ 10 cm), montrant l’importance de la correction atmosphérique même sur des portées modérées. ### 6. Sécurité et entretien - Porter un casque de protection et des lunettes lors de la manipulation du prisme (risque de projection). - Vérifier l’état du trépied, des vis de nivellement et de la batterie avant chaque utilisation. - Nettoyer les lentilles avec un chiffon doux et un produit adapté ; éviter les solvants agressifs. - Ranger l’instrument dans son étui anti‑choc après chaque journée de travail. --- ## II. Leçon 10 : Bâtiment simple (1) ### 1. Objectif de l’implantation Transférer sur le terrain le tracé d’un bâtiment rectangulaire (longueur *L*, largeur *l*) défini par son plan d’exécution, en établissant : - Les deux axes principaux (axe X – longueur, axe Y – largeur). - Les quatre coins du bâtiment (A, B, C, D). - Le niveau de référence (NGF – Nivellement Général de la France) ou le niveau de chantier choisi. ### 2. Matériel nécessaire - Cordeau de traçage (fibre de verre, résistance ≥ 150 daN). - Niveau à bulle (précision ± 0,5 mm/m). - Fil à plomb et mire de nivellement. - Ruban métrique (classe II, précision ± 1 mm). - Piquets en bois ou en acier (diamètre 20 mm, longueur 60 cm). - Marteau, pelle, cordeau de marquage (chalk line). ### 3. Étapes de l’implantation | Étape | Action | Contrôle | |-------|--------|----------| | 1 | **Implantation du point d’origine (A)** : enfoncer un piquet au repère du plan (souvent un point de référence géodésique ou un repère de chantier). | Vérifier la verticalité du piquet avec le fil à plomb. | | 2 | **Report de l’axe X** : tendre le cordeau depuis A vers la direction prévue (généralement Nord‑Sud ou Est‑Ouest selon le plan). Mesurer la longueur *L* et placer le piquet B à l’extrémité. | Contrôler l’alignement avec le niveau à bulle placé sur le cordeau ; vérifier la longueur au ruban. | | 3 | **Érection de l’axe Y** : depuis A, tourner de 90° (à l’aide d’un équerre de menuisier ou d’un théodolite réglé à 90°) et tendre le cordeau sur la largeur *l*. Placer le piquet D. | Vérifier l’équerrage : mesurer les diagonales AC et BD ; elles doivent être égales (tolérance ± 5 mm). | | 4 | **Report du quatrième coin (C)** : depuis B, mesurer la largeur *l* parallèle à AD ; placer le piquet C. | Contrôler que BC = AD et que CD = AB. | | 5 | **Nivellement du tracé** : poser le niveau à bulle sur chaque cordeau ; ajuster la hauteur des piquets (enfoncer ou relever) jusqu’à ce que le cordeau soit parfaitement horizontal. | Relever la différence de niveau entre les piquets ; elle doit être nulle (ou conforme à la pente de projet). | | 6 | **Marquage au sol** : tracer une ligne de craie le long de chaque cordeau pour visualiser les limites du bâtiment. | Vérifier que les lignes sont bien visibles et continues. | > **>** La règle de l’équerrage : pour un rectangle, les diagonales sont égales. Une différence de 10 mm sur une diagonale de 10 m correspond à une erreur d’angle d’environ 0,06°. ### 4. Exemple d’atelier (bâtiment de 12,00 m × 8,00 m) - Point A fixé au repère géodésique (coordonnées connues). - Mesure de AB = 12,00 m (ruban tendu, tension normale). - Mesure de AD = 8,00 m. - Diagonale AC calculée : √(12² + 8²) = √(144 + 64) = √208 ≈ 14,422 m. - Mesure réelle de AC = 14,425 m → écart +3 mm (dans la tolérance). ### 5. Sécurité et hygiène - Délimiter la zone de travail avec des rubans de signalisation afin d’éviter les intrusions. - Porter des gants lors de la manipulation des piquets en acier (risque de coupure). - Vérifier que le cordeau ne présente pas d’effilochage pouvant provoquer une blessure. - Après le traçage, reboucher les trous de piquets si ceux-ci sont temporaires, afin de rétablir l’état du sol. --- ## III. Leçon 11 : Bâtiment simple (2) – Implantation avec fondations ### 1. Passage du tracé superficiel aux fondations Une fois le périmètre du bâtiment tracé, il faut reporter l’axe des fondations (semelles, radier) en tenant compte de l’épaisseur du mur et du débordement éventuel. ### 2. Détermination de l’axe de fondation - **Épaisseur du mur (e)** : valeur donnée par le projet (ex. : 0,20 m pour un mur en parpaings). - **Débordement de fondation (d)** : généralement 0,10 m de chaque côté du mur (selon DTU 13.1 ou normes locales). - **Largeur de fondation (f)** : f = e + 2·d. > **>** Exemple : e = 0,20 m, d = 0,10 m → f = 0,20 + 2·0,10 = 0,40 m. ### 3. Report de l’axe de fondation sur le terrain 1. **Depuis le tracé extérieur (cordeau du mur)** : mesurer une distance *d* vers l’intérieur du bâtiment à l’aide du ruban et placer un piquet de référence (F₁). 2. **Répéter l’opération** sur chaque côté pour obtenir les quatre piquets de référence des fondations (F₁, F₂, F₃, F₄). 3. **Tracer les cordeaux de fondation** : relier F₁‑F₂ (côté longueur), F₂‑F₃ (côté largeur), etc. 4. **Vérifier l’équerrage** des fondations en mesurant les diagonales F₁‑F₃ et F₂‑F₄ ; elles doivent être égales (tolérance ± 5 mm). ### 4. Nivellement de la semelle de fondation - Utiliser un niveau laser ou un niveau à bulle placé sur une règle de maçonnerie posée sur les cordeaux de fondation. - Ajuster la hauteur des piquets de fondation (enfoncer ou ajouter du remblai) jusqu’à obtenir un plan horizontal conforme au niveau de référence (NGF ou niveau de chantier). - Semelle généralement posée à une profondeur de 0,60 m à 0,80 m selon la portance du sol ; vérifier avec une sonde pénétrométrique si nécessaire. ### 5. Exemple complet (bâtiment 10,00 m × 6,00 m, mur 0,20 m, débordement 0,10 m) - Largeur de fondation f = 0,20 + 2·0,10 = 0,40 m. - Depuis le tracé extérieur du côté longueur (10 m) : mesurer 0,10 m vers l’intérieur → piquet F₁ à 0,10 m du cordeau extérieur. - Même procédé sur le côté opposé → piquet F₂ à 9,90 m du même cordeau extérieur (10 m – 0,10 m). - Largeur de fondation mesurée entre F₁ et F₂ = 9,80 m (10 m – 2·0,10 m). - Pour la largeur (6 m) : mêmes étapes → piquets F₃ et F₄ à 0,10 m du cordeau extérieur, donnant une longueur de fondation de 5,80 m. - Diagonale de fondation théorique : √(9,80² + 5,80²) = √(96,04 + 33,64) = √129,68 ≈ 11,389 m. - Mesure réelle : 11,392 m → écart +3 mm (acceptable). ### 6. Contrôles intermédiaires et réception - **Contrôle d’équerrage** : diagonales égales. - **Contrôle de planéité** : niveau laser indique une variation < 5 mm sur 10 m. - **Contrôle de profondeur** : sonde ou règle de maçonnerie montre une profondeur uniforme entre 0,60 m et 0,80 m selon le sol. - **Nettoyage** : enlever les débris de terre et de pierre autour des fouilles avant le bétonnage. ### 7. Sécurité spécifique aux fouilles - Shorer les fouilles profondes (> 1,20 m) avec des étais ou des planches si le sol est meuble. - Porter un harnais de sécurité lorsqu’on travaille à proximité d’une excavation non protégée. - Interdire le stockage de matériaux lourds près du bord de la fouille (risque d’effondrement). - Vérifier la présence de réseaux souterrains (eau, électricité, télécom) à l’aide d’un détecteur de réseaux avant de creuser. --- ## Synthèse du chapitre - **Techniques du traceur** : mise en station, nivellement, zéro des cercles, pointage, mesure de distance avec correction atmosphérique (formule D = K·(s‑s₀)+C + ΔD, où ΔD = D·[0,0000366·T – 0,0000366·(P/1013,25)]). - **Implantation d’un bâtiment simple (1)** : tracé du périmètre à l’aide de cordeau, niveau à bulle, fil à plomb ; vérification de l’équerrage par égalité des diagonales ; nivellement du tracé. - **Implantation d’un bâtiment simple (2)** : report des axes de fondation en fonction de l’épaisseur du mur et du débordement ; calcul de la largeur de fondation f = e + 2·d ; vérification d’équerrage et de planéité des fouilles ; précautions de shoring et de détection de réseaux. - **Sécurité** : EPI (casque, lunettes, gants, chaussures de sécurité), vérification du matériel, signalisation de zone, shoring des fouilles profondes, contrôle des réseaux souterrains. - **Formules clés** : - D = K·(s‑s₀)+C - ΔD = D·[0,0000366·T – 0,0000366·(P/1013,25)] - f = e + 2·d - Diagonale d’un rectangle : √(L² + l²) --- ## Glossaire - **Traceur** : instrument opto‑électronique mesurant les angles horizontaux et verticaux ainsi que les distances (théodolite ou station totale). - **Stadimeter** : dispositif de lecture interne du traceur permettant d’obtenir la lecture *s* utilisée dans la formule de distance. - **Nivellement** : opération rendant l’axe vertical de l’instrument parfaitement vertical grâce aux vis de nivellement et à la bulle circulaire. - **Zéro du cercle** : réglage du cercle horizontal ou vertical à 0° 00′ 00″ ou 90° 00′ 00″ selon l’axe de référence. - **Équerrage** : propriété d’un rectangle où les deux diagonales sont égales ; utilisée pour contrôler la rectitude d’un tracé. - **Débordement de fondation (d)** : distance supplémentaire prévue de chaque côté du mur pour assurer la stabilité de la semelle. - **Largeur de fondation (f)** : largeur totale de la semelle, calculée f = e + 2·d. - **NGF (Nivellement Général de la France)** : référence altimétrique utilisée en topographie pour définir les niveaux de chantier. - **Shore** : étais ou planches utilisés pour soutenir les parois d’une fouille profonde et prévenir l’effondrement. - **Détecteur de réseaux** : appareil permettant de localiser les conduites enterrées (eau, gaz, électricité) avant toute excavation. --- ## Exercices d’application corrigés ### Exercice 1 – Mesure de distance avec traceur Un opérateur utilise une station totale dont K = 100, C = 0. Il vise un prisme et obtient une lecture du stadimeter *s* = 2,340 mm. La température relevée est 18 °C et la pression 1008 hPa. **Calculer la distance corrigée entre l’instrument et le prisme.** **Corrigé** : 1. Distance brute : D₀ = 100·(2,340 – 0) = 234 000 mm = 234,00 m. 2. Correction température : ΔT = 0,0000366·18 = 0,000659. 3. Correction pression : ΔP = 0,0000366·(1008/1013,25) = 0,0000366·0,995 ≈ 0,0000364. 4. Facteur = 1 + ΔT – ΔP = 1 + 0,000659 – 0,0000364 = 1,000623. 5. Distance corrigée : D = 234,00 m × 1,000623 ≈ 234,15 m. **Réponse** : 234,2 m (arrondi au décimètre). --- ### Exercice 2 – Implantation d’un bâtiment simple Un bâtiment de 15,00 m de longueur et 9,00 m de largeur doit être implanté. Le mur a une épaisseur de 0,22 m et le débordement de fondation prévu est de 0,12 m. **a) Déterminer la largeur de fondation f.** **b) Calculer la longueur intérieure de la fondation (côté longueur) après report du débordement.** **c) Vérifier l’équerrage en calculant la diagonale théorique de la fondation.** **Corrigé** : a) f = e + 2·d = 0,22 + 2·0,12 = 0,22 + 0,24 = 0,46 m. b) Longueur intérieure = L – 2·d = 15,00 – 2·0,12 = 15,00 – 0,24 = 14,76 m. Largeur intérieure = l – 2·d = 9,00 – 2·0,12 = 9,00 – 0,24 = 8,76 m. c) Diagonale théorique = √(14,76² + 8,76²) = √(217,86 + 76,74) = √294,60 ≈ 17,16 m. **Réponses** : a) f = 0,46 m. b) Longueur intérieure = 14,76 m ; largeur intérieure = 8,76 m. c) Diagonale ≈ 17,16 m. --- ### Exercice 3 – Nivellement d’une fouille Une fouille de fondation doit être réalisée à une profondeur uniforme de 0,70 m. Le niveau de référence (NGF) est pris au point A, dont l’altitude connue est 124,50 m. Au point B, situé à 12,00 m de A dans le sens de la longueur du bâtiment, la lecture du niveau sur une mire placée au fond de la fouille donne 1,35 m. **Déterminer l’altitude du fond de la fouille au point B et vérifier si la profondeur respecte la consigne.** **Corrigé** : Altitude du point A (référence) = 124,50 m. Lecture de la mire au point B = 1,35 m (c’est la hauteur de la mire au-dessus du sol de référence). Altitude du sol naturel au point B = altitude A – lecture = 124,50 – 1,35 = 123,15 m. Profondeur de la fouille = altitude du sol naturel – altitude du fond. On veut une profondeur de 0,70 m, donc altitude du fond souhaitée = 123,15 – 0,70 = 122,45 m. Si la lecture de la mire au fond de la fouille était, par exemple, 2,05 m, alors altitude du fond = 124,50 – 2,05 = 122,45 m, conforme. Dans l’énoncé, la lecture donnée (1,35 m) correspond à la mire placée **au sol naturel**, pas au fond. Donc il faut ajouter la profondeur désirée : Altitude du fond = altitude du sol naturel – profondeur = 123,15 – 0,70 = 122,45 m. **Réponse** : L’altitude du fond de la fouille au point B doit être 122,45 m NGF. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | Situation | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |-----------|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1. Mise en station du traceur | Négliger le nivellement de l’instrument (bulle non centrée) | Erreur angulaire pouvant atteindre plusieurs centimètres sur 20 m | Toujours vérifier la bulle circulaire et ajuster les vis de nivellement avant toute visée ; contrôler le zéro des cercles après nivellement. | | 2. Lecture du stadimeter | Confondre la lecture du stadimeter avec celle du cercle horizontal | Distance totalement fausse (facteur K appliqué à une mauvaise valeur) | Lire clairement le stadimeter (souvent une petite échelle latérale) et noter séparément les valeurs des cercles ; utiliser un carnet de terrain avec colonnes distinctes. | | 3. Tracé du bâtiment | Oublier de vérifier l’équerrage par mesure des diagonales | Bâtiment en parallélogramme, problèmes de montage des murs | Après avoir placé les quatre piquets, mesurer les deux diagonales ; elles doivent être égales dans la tolérance prévue (± 5 mm pour un bâtiment de < 20 m). | | 4. Fondation | Sous‑estimer le débordement (d) et placer la semelle trop près du mur | Risque de fissure ou d’affaissement du mur sous charge | Respecter les valeurs du projet (souvent définies par DTU 13.1 ou normes locales) ; vérifier sur le terrain avec un ruban avant de creuser. | | 5. Fouille profonde | Ne pas shorer une fouille > 1,20 m dans un sol meuble | Éboulement pouvant blesser les ouvriers | Installer des étais ou des planches de bois dès que la profondeur dépasse 1,20 m ; contrôler régulièrement la stabilité des étais. | | 6. Présence de réseaux | Creuser sans détecter les conduites enterrées | Dommages aux réseaux, coupure d’eau/electricité, risque d’explosion | Utiliser un détecteur de réseaux avant toute excavation ; marquer les réseaux détectés avec des piquets de couleur et respecter les distances de sécurité indiquées par les exploitants. | --- *Fin du cours.*