Brevet FR2615614A1 — publié le 19881125

La présente invention est relative à un appareil pour tracer sur le terrain les limites d'emprise d'un projet de terrassement en déblai ou en remblai. Traditionnellement, ce traçage s'effectue en levant des profils en travers sur le terrain, en rapportant ces profils-sur plan, avec épurespuis trace des limites d'emprise et calcul des aires des profils en travers du projet, puis enfin report sur le terrain des résultats obtenus sur pl-an. Chacune de ces opérations fait appel à un matériel approprié tel que niveau, chaine d'arpenteur , profilomètre Bruyere pour le lever des profils en travers sur le terrain, diagramme Bruyerej roulette Dupuit, profilometre à curseur, planimetre pour le travail sur plan, chaine d'arpenteur, profilomètre Bruyère pour le report sur le terrain ; l'emploi successif de ces appareils, avec exécution de dessins et calculs longs et fastidieux,ne permet de déterminer que très approximativement les limites d'emprise et la surface des profils en travers, et le but de la présente invention est de proposer un appareil permettant de tracer directement sur le terrain, de façon rigoureuse et pratiquement instantanément , sans calcul fastidieux ni dessin préalable de profils en travers, les limites d'emprise des projets comportant l1exécution de déblais ou de remblais ; un autre but de l'invention est de permettre le calcul rapide, sans dessin, des aires des profils en travers. En répondant à ces objectifs,l'appareil selon l'invention fournit instantanement et de maniere absolument rigoureuse l'étendue d'expropriatiorsà réaliser, le lever direct e t précis sur le terrain des profils en travers du projet, avec calcul de leurs aires, sans dessin préalable, et permet de tracer immediatement des rectifications ou des alignements même si l'axe projet n'est pas accessible, par exemple dans le cas de rivières sinueuses à rectifier, et de réaliser des talus. absolument-uniformes, suivant l'inclinaison portée au projet, ce qui est important lorsque l'on desire revêtir ultérieurement ces talus au moyen d'eléments solides ; aux entrepreneurs de terrassement, l'appareil selon l'invention donne le moyen de fixer à couD sur des limites d'attaque du terrain par les engins de terrassement, sans quJilYait doute sur les cubages à extraire ou à rapporter. A cet effet, l'appareil selon l'invention, pour déterminer et tracer directement sur le terrain les limites d'emprise d'un projet de terrassement en déblai ou remblai, est caractérisé en ce qu'il comporte - un pied rectiligne vertical, rigide, susceptible d'être fiche dans le sol, - un coulisseau monté à coulissement vertical le long du pied et susceptible d'être immobilise à volonté par rapport à celui-ci, - une mire solidaire du coulisseau et materialisant une ligne horizontale de visee et un point de cette ligne visibles à distance, - un élément porté par la mire et définissant au moins une direction pas sant par le dit point et située dans le plan vertical de la ligne horizontale, cette direction présentant par rapport à la verticale la même orientation que la pente du talus en deblai ou remblai à realiser. On notera qu'un tel appareil se prête à un mode de réalisation rustique, à la fois simple et résistant, ce qui le rend tout à fait approprié à une utilisation en tout terrain, et par tout temps. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description cidessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif, ainsi qu'aux dessin annexés qui font partie intégrante de cette description. La figure 1 montre une vue de face d'un appareil selon l'invention, en cours d'utilisation pour determiner et tracer un point d'une limite d'emprise au sol d'un ouvrage en déblai. La figure 2 montre une vue en perspective illustrant cette détermination La figure 3 montre une coupe du terrain par un plan vertical perpendiculaire à la direction générale du projet et suivant lequel sont disposés deux appareils selon l'invention, respectivement de part et d'autre de ce projet. On notera que, bien que cet exemple concerne un projet ne comportant que des déblais, l'appareil selon l'invention et la méthode de travail lié à son utilisation s'appliquent avec la meme facilité dans le cas d'un projet ne compor tant que des remblais, ou d'un projet comportant des zones alternativement ou pa tiellement en déblai et en remblai, pour des projets d'axe rectiligne comme il est illustré et pour des projets d'axe sinueux. Si l'on se réfère plus particulierement à la figure 1, on a designé par 1 un pied rigide, rectiligne, fiché dans le sol 2 dans une position ou sa direction générale est verticale ; par exemple, le pied 1 est tubulaire et présente une périphérie cylindrique de révolution autour d'un axe 3 qui définit cette direction générale. A son extrémité destinée à être fichée dans le sol, le pied 1 porte une pointe 4 eventuellement amovible et interchangeable ; le cas échéant, il peut en outre être constitue de plusieurs tronçons assemblés bout à bout de façon à se prolonger mutuellement suivant l'axe 3, ces différents tronçons pouvant etre assemblés par exemple par vissage ou emboîtement. Sur une faible partie de -sa longueur, mesurée suivant l'axe 3, le pied 1 porte exterieurement un manchon creux 5 présentant une périphérie interne complémentaire de la périphérie externe du pied, c'est-à-dire ici une forme cylindrique de révolution autour d'un axe coincidant avec l'axe 3 avec un diametre intérieur voisin du diamètre extérieur du pied 1, de façon à permettre un coulic sement d; manchon 5 le long du pied, sur toute la longueur de celui-ci, paralle- lement à l'axe 3. Des dispositions sont prevues pour que l'on puisse immobiliser à volonté le manchon 5 sur le pied 1 ; par exemple, il peut y avoir contact à friction entre la périphérie intérieure du manchon 5 et la périphérie extérieure du pied 1 de telle sorte que le manchon 5 conserve naturellement, du fait de cette seule friction, la position à laquelle on l'amène manuellement par coulissement le long du pied ; on peut également prevoir des moyens autorisant une solidarisation et une désolidarisation à volonté du manchon et du pied, comme par exemple un dispositif porté par le manchon, susceptible d'occuper une position ou il applique une pression sur la périphérie du pied de façon à immobiliser le manchon et une position ou il est escamoté de façon à autoriser un libre coulissement du manchon le long du pied De préférence, lorsque le pied 1 présente une périphérie exterieure cylindrique de revolution autour d'un axe tel que 3, le manchon est susceptible d'une rotation autour de cet axe 3 avec possibilité d'immobilisation dans les mêmes conditions que vis-à-vis du coulissement relatif. Pour autoriser sa visée au moyen d'un appareil de type connu tel qu'une lunette réticulée, -le manchon 5 porte de façon solidaire une mire ici constituée par une plaque 6 dont le plan général est parallèle à l'axe 3, c'est-àdire vertical lorsque cet axe 3 est lui-meme vertical ; la plaque 6 est fixée par l'une de ses faces sur la périphérie extérieure du manchon 5, et porte sur son autre face des moyens tels que deux zones 7 et 8 de couleur différente matérialisant une ligne 9 située dans un plan toujours perpendiculaire à l'axe 3, c'est-à-dire toujours horizontal , quelle que soit la position du manchon 5 le long du pied 1, lorsque l'axe 3 est vertical, L'intersection de la ligne 9 avec un plan perpéndiculaire à celle-ci et incluant l'axe 3 définît un point de visée M, visible à distance et qui définit le centre de la mire. Au point M se coupentla ligne 9 et une ligne 10 matérialisée par une tige rectiligne 11, ici télescopique et par exemple formée de quatre tronçons lia, llb, lic lld dont le premier et le dernier définissent par l'une de leurs extrémités respectives les deux extrémités de la tige 11. Le tronçon lla est solidaire de la plaque 6 dans une position où son extrémité correspondant à l'une des extrémités de la tige 11 coincide avec le point M et en outre telleque la ligne 10 soit placee sensiblement dans le même plan parallele à l'axe 3 que la ligne 9 et forme , par rapport à une ligne de ce plan parallèle à lraxe 3 et passant par exemple par le point M, laquelle peut être considerée comme confondue avec l'axe 3, un angle prédéterminé ci qui coïncide avec l'angle que doit former par rapport à la verticale la pente du talus en déblai ou en remblai dont on désire déterminer et marquer l'emprise au sol. Cet angle ffi est généralement unique pour un même ouvrage mais peut varier d'un ouvrage à l'autre ; pour prévoir l'utilisation d'un méme appareil selon l'invention pour des angles d différents, on peut prévoir soit une possibilité de pivotement et de blocage à volonté de la ligne 10, c'est-à-dire de la tige 11 ou plus précisément de la tige lla dans l'exemple illustré, autour du point M dans le plan parallele à l'axe 3 incluant la ligne 9, ou encore prévoir un jeu de plaques 6 du type illustré dont les tiges 11 respectives définissent des lignes 10 d'orientations respectives differentes dans le plan parallèle à l'axe 3 et incluant la ligne 9. L'autre extrémité de la tige 11, qui coïncide avec une extrémité du tron çon lld désignée par la référence P, présente la forme d'une pointe apte à péné- trer légèrement dans le sol pour y laisser une trace, et en pratique pour marquE au sol un point de la limite d'emprise du projet, selon un mode d'utilisationde l'appareil qui sera décrit plus loin. Pour augmenter les possitjlités de cet appareil, celui-ci comporte en outre dans son mode de realisation illustré des moyens d'affichage de la distanc M N et de la surface S du triangle rectangle M P N, où N est défini par l'inter section d'une ligne parallèle à l'axe 3 et passant par le point M et de la perpendiculaire abaissée sur cette ligne du point P ; l'intérêt de cet affichage apparaîtra plus loin. On notera que la longueur M N et la surface S du triangle M N P sont des fonctions linéaires de la distance M P puisque M N = M P cos a S = M p2 sin 2 > ou o( est4constant pour un projet donné. L'affichage de la distance M N et de la surface S se déduit ainsi par simple changement d'echelle d'un affichage de la longueur M P, et cet affichage est réalisé dans le cas du mode de réalisation illustré au moyen d'un disque 12 monte à rotation autour de son axe 13, situe dans un plan parallèle au plan passant par le point M et incluant l'axe 3, derrière une fenêtre 14 d'un boîtie 15 solidaire de la plaque 6 ; le disque 12 est solidaire en rotation,autour de l'axe 13,d'un tambour d'enroulement pour un lien souple 16 qui est engagé suivant la ligne 10 à l'intérieur de la tige 11, dont au moins les tronçons lia, llb, lic sont creux de telle sorte que l'extrémité du lien souple 16 opposée au tambour d'enroulement puisse être solidarisée avec le tronçon lld et qu'une variation de la distance MP par coulissement mutuel de différents tronçons de la tige 11 se traduise par une rotation, suivant un angle proportionnel à cette variation, du tambour d'enroulement et du disque 12 autour de l'axe 13 ; lors de cette rotation, derrière la fenêtre 14 défilent deux échelles circulaires du disque, à savoir une échelle 17 indiquant la longueur MN correspondant à la longueur effective MP de la tige 11, et une échelle 18 indiquant la surface S du triangle MPN correspondant. Le tambour est rappelé élastiquement à l'enroulement L'utilisation de l'appareil va a présentêtre décrite en référence aux figures 2 et 3. La figure 2 illustre à titre d'exemple non limitatif le traçage des limites d'emprise d'un projet en déblai, tel qu'un canal ; dans ce cas, comme-il est illustré, on trace de préférence simultanément les limites d'emprise du canal projeté respectivement de part et d'autre de celui-ci, en utilisant deux appareils selon l'invention, respectivement 19 et 19', avec au moins un dispositif de visee, et de préférence deux dispositifs de visee respectivement 20 et- 20' comme il est illustré. Une opération préliminaire au traçage consiste à déterminer l'aplomb et la cote, par rapport ausol existant, d'un point X de l'axe 21 de la plateforme 22 du canal projeté. Si oR est l'angle que doit former par rapport à la verticale un flan 23a du cahal projeté et ss l'angle que doit former par rapport à la verticale le deuxième flan 23b de ce canal, si 1 est la largeur de la plateforme 22 également répartie horizontalement de part et d'autre de l'axe 21 de celle-ci et si h est une hauteur mesurée verticalement à partir du point X et choisie arbitrairement supérieure a la profondeur a laquelle celui-ci se situe par rapport au sol existant, on place alors les lunettes 20 et 20' en des points A et B, respectivement, situés dans un même plan vertical incluant le point X et,perpen- di culai re au plan vertical incluant l'axe 21, respectivement du même côte que derniers le flan 23a projeté et du même coté que le flan 23b projeté par rapport a ce plan, et à une distance de celui-ci respectivement égale à1+ h.tg out et 1 + h.tg Q ; les points A et B sont par ailleurs situés à 2 un même niveau horizontal h au-dessus du point X. Comme il apparaît à la figure 2, deux droites abaissées respectivement des points A et B, dans le plan vertical incluant les points A B X, suivant des directions convergeant vers le bas et formant respectivement un angle Oc et un angle 9 par rapport à la verticale délimitent en dessous du sol existant , avec une ligne horizontale passant par le point X et située dans le plan A B X, le profil transversal du canal projeté à ce niveau ; ces deux droites coupent le soT respectivement en C et D, qui définissent respectivement un point de l'emprise du projet du côte du flan 23a et un point de l'emprise du projet du côté du flan 23b. Le canal projeté etant supposé d'axe 21 rectiligne, on place alors les axes de visee respectifs des lunettes 20 et 20' suivant une orientation parallèle à celle de l'axe 21 projeté, ce qui définit deux directions parallèles de visée, respectivement 24 et 24', généralement en pente par rapport à un plan horizontal de façon à donner une pente analogue à la plateforme 22 du canal. Le tracé au sol de l'un quelconque P des points de l'emprise au sol du flan 23a du projet s'effectue alors en plaçant l'appareil selon l'invention 19 dans une position ou l'axe de son pied est vertical, où la ligne 9 de sa mire 6 est perpendiculaire à la direction de visée 24 et où le point M de cette mire est placé sur cette direction 24 ; la direction générale de la tige téles copique 11 de l'appareil, laquelle forme l'angle par rapport à l'axe alors vertical du pied 1 de celui-ci, est alors située dans le même plan incluant la direction 24 et le flan 23a du canal projeté que la ligne A C, et le point P auquel la tige 11 touche le sol après qu'on l'ait developpéeau maximum possible constitue un point de l'emprise au sol 25a du flan 23a du canal projet ; comm il a été dit plus haut, les cadrans portés par la mire 6 indiquent la distance M N et la surface S du triangle M N P, où N est la projection, suivant une direction horizontale , du point P sur la verticale du point M. De même, on détermine un point quelconque Q de l'emprise au sol 25b du flan 23b du canal projeté au moyen d'un appareil selon l'invention 19' dont la tige 11' est placée de telle façon qu'elle forme un angle Q par rapportà l'axe du pied 1' de cet appareil. De préférence, on trace simultanément un point P de l'emprise 25a et un point Q de l'emprise 25b correspondant à une même section transversale du canal projeté, en plaçant toujours pour ce tracé l'appareil 19 et l'appareil 19' dan un même plan vertical oriente transversalement par rapport au plan vertical incluant l'axe 21, de telle sorte que la lecture directe de la surface S du triangle M N P et de la surface S' du triangle QRT ou T est le centre de la mire 6' de l'appareil 19', defini comme le point M de la mire 6 de l'appare 19 , et R la projection du point Q suivant une direction horizontale sur la ver ticale du pantffuS41 asy- du profil en travers du canal projeté correspondant à sa section transversale au niveau des ponts T et Q, de la façon qui va être décrite à présent en référence à la figure 3 qui se situe dans un plan vertical incluant les points M, N, P et Q, R, T. On notera que, pour des raisons de construction géométrique , la ligne horizontale MT se situe au niveau de cette section transversale à un niveau h au-dessus de la plateforme du canal définie par le point Y de celle-ci située suivant l'axe 21 et par les points V et W correspondant à l'intersection de la plateforme 22 respectivement avec les flans 23a et 23b ; pour les mêmes raison la distance séparant les points V et W est égale à 1 et le point Y est placé à mi-distance de ces deux points. il apparaît que l'aire du profil en travers du projet dans la zone illu trée à la figure 3 est la zone hachure délimitee par la ligne PSGHIQWV, oU F, G H, I sont les projections sur le sol, suivant une direction verticale, de point Fl, G1, H1, I1 subdivisant à intervalle constant x un segment P1, Q1 de la ligne MT, ou P1 et Q1 sont à l'aplomb vertical respectivement de P et de Q.- La surface 6 recherchée est égale à la surface du trapèze MTWV, diminuée de celle de la figure géométrique MTQIHGFP. On démontre que la surface du trapèze MTWV est égale à h Ll + lh(tg&alpha; + + tg ss R )J et que la surface de la figure MTQIHGFP, qui est la somme des surfaces éléments Si du triangle MP1P, S2 de la figure PlFlFP, S3 de la figure FlGlGF, S4 de la figure GlHlHG, S5 de la figure HillIH, S6 de la figure IlQlQI et S7 du triangle Q1TQ peut être approximée, de façon d'autant plus satisfaisante que la valeur x choisie arbitrairement est faible,à S1 + S7 + x (yl + y6 ) + x (y2 + y3 + y4 + y5) où yl, y2, y3, y4, y5, y6, sont les longueurs respectivement de PIP, F1F, G1G, H1H, I1I, Q1Q aisément mesurables en déplaçant sur le terrain, dans le plan vertical des points MT, une mire parlante et en lisant directement sur celle-ci les valeurs cherchées au moyen d'une lunette placée en M ou en T. Pour des raisons géométriques, S1 et 57 sont respectivement égales à la surface S du triangle MNP, donnée directement par lecture sur l'appareil 19 et à la surface S' du triangle TRQ, lue directement sur l'appareil 19'. Les valeurs de la distance MN et de la distance TR lues sur ces appareils permettent de situer avec précision le niveau des points PQ par rapport à la zone correspondante de la plateforme 22 du canal projeté, compte tenu de la valeur de h choisie arbitrairement. On notera que la même méthode de traçage des emprises au sol peut être utilisée en courbe, avec une approximation suffisante, si l'on oriente convenablement les directions 24 et 24t de visee des lunettes 20 et 201. REVENDICATIONS 1) Appareil pour déterminer et tracer directement sur le terrain les limites d'emprise d'un projet de terrassement en déblai et/ou en remblai, caracterise en ce qu'il comporte - un pied rectiligne vertical, rigide, susceptible d'être fiché dans le sol, - un coulisseau monté à coulissement vertical le long du pied et susceptible d'être immobilisé à volonté par rapport à celui-ci, - une mire solidaire du coulisseau et matérialisant une ligne horizontal de visée et un point de cette ligne visibles à distance, - un élément porté par la mire et définissant au moins une direction située dans le plan vertical de la dite ligne horizontale, passant par le dit point et présentant par rapport à la verticale la même orientation que la pente du talus en déblai ou en remblai à réaliser. 2) Appareil selon la revendication 1, caracterise en cequ'il comporte des moyens pour piquer le sol suivant la dite direction. 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément définissant la dite direction consiste en une tige télescopique. 4) Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérise en ce qu'il comporte des moyens pour indiquer le niveau du point piqué par rapport au niveau de la dite ligne horizontale. 5) Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caracteri- sé en ce qu'il comporte des moyens pour indiquerla surface du triangle defini par le point piqué, le dit point de la ligne horizontale de visee, et la projection horizontale du point piqué sur la verticale du dit point de la ligne horizontale de visée. 6) Appareil selon la revendication 3 et l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens pour indiquer respectivement le dit niveau et/ou la dite surface comportent un tambour d'enroulement rotatif, des graduations de ce tambour, un lien souple guidé à coulissement le long de la tige et comportant une première extrémité solidaire del'e:tremite télescopiqui de celle-ci et une deuxième extrémité apte à s'enrouler autour du tambour, et des moyens de rappel elastique du tambour dans le sens de l'enroulement. 7) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, cara térisé en ce que l'élément définissant la dite direction est orientable dans le plan vertical de la ligne horizontale de visée, autour du point d'intersection avec celle-ci. 8) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément définissant la dite direction est solidaire de la mire dans une orientation constante par rapport à la ligne horizontale. 9) Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs mires interchangeables dont chacune matérialise une ligne horizontalede visée et un point de cette ligne, visibles à distance, et porte de façon solidaire un élement définissant une direction passant par le dit point et situé dans le plan vertical de la dite ligne horizontale de visée, la dite direction présentant par rapport à la verticale une orientation déterminée differente d'une mire à l'autre.