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Catalogação na publicação: Karin Lorien Menoncin – CRB 10/2147 Revisão técnica: Shanna Trichês Lucchesi Mestre em Engenharia de Produção Professora do curso de Engenharia Civil T673 Topografia e geoprocessamento / Priscila Marques Correa ... [et al.]; [revisão técnica: Shanna Trichês Lucchesi]. – Porto Alegre: SAGAH, 2017. 433 p. : il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-9502-270-6 1. Topografia. 2. Sistemas de informação geográfica. 3. Engenharia civil. I. Correa, Priscila Marques. CDU 624 Altimetria: representação altimétrica I Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Diferenciar representação por per� l e planta com curvas de nível. Reconhecer as formas de desenho do per� l altimétrico. Identi� car os per� s longitudinais. Introdução Neste capítulo, você vai estudar as representações altimétricas. Nas opera- ções topográficas, as elevações e depressões do terreno são denominadas relevo. O relevo pode ser representado por um perfil ou uma planta com curvas de nível (a partir de pontos cotados), seja no plano do papel ou no computador. Representação do relevo É fundamental conhecer o relevo da área a ser nivelada, o qual é composto por depressões e elevações. Desta forma, indiferentemente do tipo de projeto, eles somente poderão ser desenvolvidos caso o projetista, além de conhecer a localização dos elementos geográfi cos do terreno, tiver também uma repre- sentação do relevo indicando suas elevações e depressões. Desta forma, de acordo com Silva e Segantine (2015), os principais processos de representação do relevo são: do perfil do terreno; por pontos cotados; em curvas de nível; por vista em perspectiva. Porém, Tuler e Saraiva (2014) comentam que indiferentemente do pro- cesso de representação do relevo, este deve: realçar da forma mais expressiva possível as formas do relevo; permitir e determinar com precisão compatível com escala, cota ou altitude de qualquer ponto do terreno; e permitir elaborar projetos geométricos a partir dessa representação. Este capítulo irá tratar exclusivamente do perfil do terreno e das repre- sentações em curvas de nível. O nivelamento por perfil consiste em uma linha de diferenças de níveis com uma série de lances intermediários tomados durante o processo. Desta forma, a finalidade do nivelamento de perfil é fornecer informações necessárias para desenhar as cotas do terreno ao longo do percurso proposto (MCCORMAC, 2007). Um perfil é a interação gráfica de um plano vertical, ao longo de uma diretriz com a superfície da Terra. É muito utilizado em projetos de estradas, canais, ferrovias, tubulações, entre outros. O levantamento de um perfil, tanto para poligonais abertas como fechadas, é feito da seguinte forma: inicialmente toma-se o maior afastamento (fechada) ou o perímetro (aberta) de uma poligonal e determina-se a linha principal a ser levantada; em seguida, faz-se o estaqueamento desta linha em intervalos de 5, 10 ou 20 m, os quais podem ser feitos com auxílio de balizas e trena ou de teodolito. O próximo passo consiste no levantamento altimétrico desta linha, determinando todos os seus desníveis. É importante determinar também as linhas transversais às estacas da linha principal. Com a ajuda de um teodolito; faz-se o estaqueamento das linhas transversais com a mesma precisão da linha principal, ou seja, em intervalos de 5, 10 ou 20 m. Em seguida, faz-se o levan- tamento destas linhas transversais e determinam-se todos os seus desníveis. A representação dos valores dos desníveis obtidos e das distâncias horizontais entre as estacas em um sistema de eixos ortogonais ocorre da seguinte forma: no eixo x são lançadas todas as distâncias horizontais entre as estacas (perímetro da linha levantada) em escala apropriada; no eixo y são lançados todos os valores de cota/altitude das estacas levantadas também em escala apropriada. Altimetria: representação altimétrica I 188 A Figura 1 apresenta uma ilustração do perfil do terreno. Figura 1. Exemplo de uma representação de perfil do terreno. Fonte: Tuler e Saraiva (2014). Representação do terreno por curvas de nível Uma curva de nível é uma linha desenhada em planta, representando uma sequência de pontos com o mesmo valor altimétrico. Elas normalmente são representadas com valores inteiros de altimetria. A distância vertical que separa dois planos horizontais consecutivos deve ser constante. Ela determina a equidistância das curvas de nível no desenho, onde o valor irá depender das diretrizes do projeto para o qual as curvas estão sendo representadas e da escala do desenho (SILVA; SEGANTINE, 2015). Tuler e Saraiva (2014) comentam que a construção de uma planta com curvas de nível geralmente segue o seguinte processo: a) levantamento de campo dos pontos cotados, ou seja, pontos com coordenadas tridimensionais (X, Y e cota) (a partir do nivelamento trigonométrico); b) interpolação manual ou interpolação automatizada (interpoladores); c) traçado manual ou automatizado. Silva e Segantine (2015) ressaltam que, em alguns casos, além das curvas de nível, é necessário indicar também alguns pontos notáveis sobre o desenho, visando representar seus pontos críticos, como picos, depressões e outros pontos de interesse para o projeto. A ordem crescente ou decrescente dos 189Altimetria: representação altimétrica I valores das curvas de nível indica se elas representam elevação ou depressão, respectivamente. Caso as curvas de nível de menor valor envolverem as curvas de maior valor, tem-se elevação. Caso contrário, tem-se depressão. A Figura 2 apresenta uma ilustração de ambos os casos. Figura 2. Interpretação das curvas de nível, em que (A) representa depressão, (B) representa elevação. Fonte: Silva e Segantine (2015). Silva e Segantine (2015) comentam que para as curvas de nível serem corretamente representadas, elas devem possuir as seguintes características: Toda curva de nível deve ser fechada em si mesma, embora isto, muitas vezes, ocorre fora da planta topográfica em que ela está sendo desenhada. As curvas de nível são perpendiculares à direção de máxima declividade do terreno. As declividades entre duas curvas de nível consecutivas são conside- radas uniformes. A distância horizontal entre as curvas de nível indica a taxa de de- clividade do terreno. Maior espaçamento indica menor declividade e vice-versa. Curvas de nível irregulares indicam terreno rugoso, enquanto curvas de níveis suaves indicam terreno uniforme. Duas curvas de nível nunca se encontram, exceto em muros de arrimo ou em casos raros de cavidade. Uma curva de nível nunca se divide em duas de mesma altitude. (A) (B) Altimetria: representação altimétrica I 190 Diferentes formas de desenho do perfil altimétrico O desenho de um perfi l pode ser obtido a partir de três procedimentos, con- forme relatam Silva e Segantine (2015), sendo estas: por intermédio de um levantamento altimétrico; por intermédio da interpolação de pontos sobre uma planta com curvas de nível; por intermédio de um modelo numérico de terreno. Em relação ao levantamento altimétrico, este procedimento consiste em calcular as altitudes dos pontos característicos do alinhamento do perfil, a partir da aplicação de um método de nivelamento. A operação de campo é relativamente simples, consistindo apenas na definição do alinhamento sobre o terreno e do nivelamento dos seus pontos característicos a partir de um caminhamento misto. A escolha do método de nivelamento dependerá da precisão especificada para o projeto. A definição dos pontos que devem ser nivelados depende do propósito para o qual o perfil está sendo levantado. Caso o projeto exigir detalhamento completo da variação do desnível do terreno, deverá ser optado pela medição das altitudes de todos os pontos que indicam variações do desnível do terreno. Já para os demais pontos, deverá ser optadopela medição das altitudes de pontos equidistantes do perfil, normalmente a cada 20 m (SILVA; SEGANTINE, 2015). Em alguns casos, o projeto exige o levantamento de seções transversais ao longo do perfil (Figura 3). Como forma inicial, o profissional deverá definir o alinhamento no campo, a partir de um método de levantamento topográfico que melhor se adapte à forma do terreno e aos equipamentos disponíveis. O auxiliar deverá percorrer o alinhamento posicionando a mira (ou o refletor) de nivelamento nos pontos indicados. O operador do nível, ou da estação total, irá realizar o nivelamento dos pontos ocupados pelo auxiliar, sempre consi- derando as pregorrativas indicadas nas seções anteriores para cada método de nivelamento (SILVA; SEGANTINE, 2015). 191Altimetria: representação altimétrica I Figura 3. Representação de um alinhamento com indicação de seções transversais. Fonte: Tuler e Saraiva (2014). Em se tratando do desenho de um perfil a partir da interpolação de pontos sobre uma planta com curvas de nível, Silva e Segantine (2015) ressaltam que este consiste em traçar o alinhamento do perfil sobre as curvas de nível de uma planta topográfica, e interpolar os valores das altitudes dos pontos equidistantes do alinhamento ou os valores inteiros das curvas de nível que interceptam o alinhamento, como mostra a Figura 4. O passo seguinte é desenhar o perfil, considerando as altitudes interpoladas com suas distâncias correspondentes. A precisão das altitudes irá depender da qualidade da representação das curvas de nível. Normalmente, um perfil definido por este método apresenta qualidade inferior ao método de levantamento altimétrico direto sobre o terreno, o que o torna recomendável sua utilização apenas em estudo de viabilidade de um projeto. Altimetria: representação altimétrica I 192 Figura 4. Representação de um perfil topográfico traçado a partir de uma planta com curvas de nível. Fonte: Carvalho e Araújo (2008). O desenho de um perfil a partir de um Modelo Numérico de Terreno (MNT) permite obter o traçado de qualquer perfil definido sobre o modelo, bastando apenas que o usuário indique o alinhamento desejado sobre a super- fície modelada. Desta forma, são empregadas funções matemáticas, as quais são denominadas funções de interpolação, e a superfície a ser representada é denominada de superfície modelada e ao conjunto formado pelos dados discretos, mais as funções de interpolação e mais os recursos de uso prático da superfície modelada recebe o nome de Modelo Numérico do Terreno (MNT) ou Modelo Digital do Terreno (MDT), conforme ressaltam Silva e Segantine, (2015). O uso de MNT ocorre por intermédio de um programa aplicativo de computador, desenvolvido para tal fim. Este programa deve considerar os acidentes geográficos do relevo, como talvegues, espigões, divisores de água, taludes, muros de arrimo, zonas construídas e outros. 193Altimetria: representação altimétrica I O estudo da MNT compreende os seguintes tópicos: aquisição dos dados de campo; estruturação dos dados tendo em vista a modelagem; modelagem a partir do emprego de funções de interpolação; geração de produtos derivados. O desenho de um perfil também deve considerar a escolha das escalas. Para isto, na grande maioria dos casos, para evidenciar as elevações e as depressões do relevo, utilizam-se escalas diferentes para as distâncias, no eixo (X), e para as altitudes, no eixo (Y). A relação mais comum é representar a vertical com um exagero de 10 vezes em relação à horizontal (SILVA; SEGANTINE, 2015). Uma vez adotada a escala para a elaboração dos perfis, eles são inter- ceptados com linhas paralelas ao eixo horizontal numa equidistância igual à equidistância adotada para as curvas de nível. Anotam-se os valores da altura e da distância correspondente daquele ponto para a sua localização em planta. Assim, para cada alinhamento da poligonal e para cada irradiação levantada em campo, confecciona-se um perfil e interpolam-se os pontos de altura cheia (CARVALHO; ARAÚJO, 2008). Obtidos todos os pontos de altura cheia e lançados em planta, o próximo passo é unir todos os pontos de mesma altura com uma linha contínua. As linhas produzidas são denominadas curvas de nível e representam o relevo do terreno levantado, conforme apresentado na Figura 5. Figura 5. Representação altimétrica através das curvas de nível do terreno. Fonte: Carvalho e Araújo (2008). Altimetria: representação altimétrica I 194 Perfil longitudinal O perfi l de uma linha do terreno pode ser de dois tipos: Longitudinal: determinado ao longo do perímetro de uma poligonal (aberta ou fechada), ou, ao longo do seu maior afastamento (somente poligonal fechada). Transversal: determinado ao longo de uma faixa do terreno e perpen- dicularmente à direção longitudinal. Neste capítulo, será estudado o perfil longitudinal, o qual é denominado como a intersecção do terreno com planos verticais, perpendiculares ao plano topográfico, que passam pelos alinhamentos. Aos perfis normais ao eixo do caminhamento, dá-se o nome de perfis transversais. A finalidade de se levantar um perfil é estudar o relevo do terreno, no que se refere à determinação de declives, locação de rampas, movimento de terras, etc. Um perfil não é necessariamente uma linha reta. É constituído por seg- mentos de reta, alinhados sucessivamente. Para se obter um perfil, é preciso que sejam conhecidas as distâncias horizontais (DH) e diferenças de nível (DN) entre os pontos do terreno a serem nele representados. O estaqueamento é feito geralmente na direção do caminhamento, sendo o espaçamento mais comum o de 20 m, mas podendo variar conforme a pre- cisão requerida pela finalidade do trabalho. Estacas regularmente espaçadas denominam-se estacas inteiras. Entre as estacas inteiras, comumente há ne- cessidade de se cravar estacas intermediárias para possibilitar o nivelamento de pontos importantes (depressões e elevações), estas estacas são referenciadas em distância horizontal com relação à estaca inteira anterior. Para definir o perfil longitudinal, deve-se ter em conta: topografia; traçado em planta; distâncias de visibilidade; segurança; drenagem; integração ao meio ambiente; custos de construção; custos de exploração. 195Altimetria: representação altimétrica I Desta forma, o perfil longitudinal consiste na representação gráfica do nivelamento, tendo como objetivo geral estudar o relevo do terreno, quando se tem como propósito a determinação de declives, a locação de rampas, o movimento de terra, as locações das curvas de nível e em desnível, entre outros. Construção de um perfil topográfico Os relevos apresentam diferentes variações, sendo necessário construir um perfi l topográfi co. Com auxílio das curvas de nível, pode-se construir perfi s topográfi cos do relevo. Este por sua vez, consiste na representação gráfi ca de um corte vertical do terreno, segundo uma direção previamente escolhida. Diversas aplicações podem ser obtidas com o perfi l topográfi co, por exem- plo: a delimitação de áreas; na construção de estradas, edifícios, barragens, urbanização, saneamento e loteamentos; construção de canais de irrigação, pontes, túneis, viadutos; planejamento de linhas de transmissão e eletrifi cação, entre outros. Mas como ocorre a construção de um perfil topográfico? As seguintes etapas são compreendidas: 1. Sobre o mapa topográfico, é traçado uma reta, a qual corresponde à seção transversal do perfil que se pretende construir. 2. É colocado sobre o mapa, uma folha de papel milimétrico ou quadri- culado, de maneira que o eixo horizontal sobre o qual se vai construir o perfil seja paralelo à linha reta que foi traçada no mapa. 3. Projeta-se sobre o eixo horizontal a intersecção de cada curva de nível com a linha reta, tendo em conta a cota de altitude correspondente. 4. Traça-se um eixo vertical, que representa a altitude ou cotas. 5. Recorrendo ao eixo vertical,localiza-se e marca-se o valor de cada curva de nível projetada. 6. Depois de marcados, unem-se todos os pontos correspondentes às curvas de nível projetadas dando origem a um perfil topográfico. Altimetria: representação altimétrica I 196 Atualmente, com as facilidades dos aplicativos dos sistemas de Modelagem Numérica de Terreno e os CAD, os traçados das curvas de nível são gerados automaticamente. Por esta razão, não faz mais sentido preocupar-se com detalhes sobre o desenho manual de curvas de nível. A equidistância entre as curvas de nível deve ser escolhida em função do projeto para o qual as curvas estão sendo geradas e em função da escala da representação gráfica. Já para terrenos com pouca variação de altitude, as curvas de nível podem ser representadas com equidistâncias de 10 m com a inclusão de alguns pontos cotados relevantes, ou somente por pontos cotados (SILVA; SEGANTINE, 2015). 1. A respeito de altimetria, assinale a alternativa correta. a) Altitude e cota têm o mesmo significado. b) A diferença de leitura sobre duas réguas graduadas (ΔH = Ré – Vante) fornece a altitude do ponto vante. c) Entre dois pontos de cotas (35,03 m e 39,92 m) passam cinco curvas de cotas cheias com equidistância de 1 metro. d) Quanto mais afastadas estiverem duas curvas de nível, mais íngreme é o terreno. e) No cálculo do desnível de dois pontos afastados de uma distância de 500 m, pelo método do nivelamento trigonométrico, precisamos efetuar a correção da refração atmosférica e da curvatura terrestre. 2. Das alternativas a seguir, sobre curvas de nível e perfil, qual é verdadeira? a) Três curvas de nível fechadas têm a seguinte numeração, de dentro para fora: 30, 40 e 50. Podemos afirmar, então, que se trata de um vale. b) É comum que duas curvas de nível se encontrem e continuem em uma só linha. c) Para traçarmos o perfil de uma linha ABCD do terreno, desenhamos no eixo X as distâncias entre os pontos AB, BC e CD, e no eixo Y as distâncias CD, BC e AB. d) No traçado de perfil, as escalas para os eixos X e Y devem ser as mesmas. e) Se a equidistância entre duas curvas de nível é de 5 metros, 197Altimetria: representação altimétrica I então qualquer ponto que estiver sobre uma curva está 5 m mais alto ou mais baixo que qualquer ponto da curva mais próxima. 3. Com o que está relacionada a precisão dos perfis construídos a partir de dados extraídos da planta de curvas de nível? a) A precisão está relacionada à escala da planta ou carta e à equidistância vertical. b) A precisão está relacionada com as técnicas de campo. c) A precisão está relacionada com o número de pontos coletados. d) A precisão está relacionada com o equipamento de levantamento. e) A precisão está relacionada com a posição norte/sul do local. 4. Qual deve ser a cota em P1? a) 15 m. b) 7,5 m. c) 12 m. d) 10 m. e) 20 m. 5. Sabendo que a cota em P2 é 22,60 m, qual o valor das curvas C3 e C4? a) 15 e 30 m. b) 20 e 30 m. c) 10 e 20 m. d) 20 e 25 m. e) 5 e 10 m. Altimetria: representação altimétrica I 198 CARVALHO, E. A.; ARAÚJO, P. C. Leituras cartográficas e interpretações estatísticas I: as formas de representação do terreno. 2. ed. Natal: EDUFRN, 2008. MCCORMAC, J. C. Topografia. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. SILVA, I.; SEGANTINE, P. C. L. Topografia para engenharia: teoria e prática de geomática. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015. TULER, M.; SARAIVA, S. Fundamentos de topografia. Porto Alegre: Bookman, 2014. Leituras recomendadas CASACA, J.; MATOS, J.; BAIO, M. Topografia geral. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017. SILVA, J. L. B. Nivelamento geométrico. Porto Alegre, 2003. Disponível em: http://www. ufrgs.br/igeo/departamentos/geodesia/trabalhosdidaticos/Topografia_I/Nivela- mento_Geometrico/Nivelamento_Geometrico.pdf>. Acesso em: 22 set. 2017. VEIGA, L. A. K.; ZANETTI, M. A. Z.; FAGGION, P. L. Fundamentos de topografia. 2012. Dis- ponível em: <http://www.cartografica.ufpr.br/docs/topo2/apos_topo.pdf>. Acesso: 23 set. 2017. 199Altimetria: representação altimétrica I http://ufrgs.br/igeo/departamentos/geodesia/trabalhosdidaticos/Topografia_I/Nivela- http://www.cartografica.ufpr.br/docs/topo2/apos_topo.pdf Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra.
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