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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas Bruno Cherubini Fernandes Coelho Danilo Prates Coelho Guilherme de Melo Lozano Lucas José Pereira Marquesani Marcos Vinicius Ribeiro Reis Matheus Pereira Camargo Pedro José Trindade Campos Levantamento topográfico planimétrico do estacionamento 3 do ICTE Uberaba-MG 03/06/2015 2 Bruno Cherubini Fernandes Pereira Danilo Prates Coelho Guilherme de Melo Lozano Marcos Vinicius Ribeiro Reis Marcos Vinicius Matheus Pereira Camargo Pedro José Trindade Campos Levantamento topográfico planimétrico do estacionamento 3 do ICTE Relatório apresentado para fins avaliativos da disciplina de Topografia da Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Prof.ª Viviani Antunes Gomes Uberaba-MG 03/06/2015 3 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 4 2. OBJETIVOS ................................................................................................. 7 3. MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................ 8 3.1. MATERIAIS ............................................................................................ 8 3.2. MÉTODOS ............................................................................................. 8 3.2.1.Trabalho em Campo. ......................................................................... 8 3.2.2. Processamento de Dados ................................................................ 9 3.2.3. Representação ................................................................................. 9 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................. 10 4.1. TRABALHO DE CAMPO ...................................................................... 10 4.2. PROCESSAMENTO DOS DADOS ...................................................... 11 4.3. REPRESENTAÇÃO ............................................................................. 13 5. CONCLUSÃO ............................................................................................. 16 6. REFERÊNCIAS .......................................................................................... 17 4 1. INTRODUÇÃO Ao iniciar uma obra de engenharia, como galpões, pontes, viadutos, túneis e estacionamentos, por exemplo, é de fundamental importância conhecer as características do terreno selecionado para edificação da obra. Nesse sentido, a Topografia é uma ferramenta utilizada para obter dados dessa região para sua posterior representação. “[...] a Topografia tem por finalidade determinar o contorno, dimensão e posição relativa de uma porção limitada da superfície, sem levar em conta a curvatura resultante da esfericidade terrestre” (ESPARTEL, 1987, apud KOENIG, ZANETTI e FAGGION, 2007, p.15) O principal objetivo dessa ciência, em outras palavras, consiste em executar medições de ângulos, distâncias e desníveis, a partir da trigonometria e geometria plana, que permitem representar uma porção da superfície terrestre em uma escala adequada. Dessa forma, o conjunto de operações efetuadas em campo que tem por finalidade coletar dados para a posterior representação, denomina-se levantamento topográfico. O levantamento topográfico pode ser divido em dois tipos: o levantamento planimétrico, em que os pontos e feições de uma área são representados sobre um plano horizontal de referência e o levantamento altimétrico, cujo objetivo consiste em determinar a cota ou altitude de um ponto ou feição do terreno. Por outro lado, o levantamento planialtimétrico corresponde a combinação dos levantamentos planimétricos e altimétricos. A poligonação é um dos métodos de levantamento mais empregados para a determinação de coordenadas de pontos em Topografia, principalmente para a definição de pontos de apoio planimétricos. Utilizando-se uma poligonal é possível definir uma série de pontos de apoio ao levantamento topográfico, a partir dos quais serão determinadas coordenadas de outros pontos, utilizando, por exemplo, o método de irradiação, conforme evidencia a Figura 1, mostrada abaixo. 5 Figura 1 - Método da Irradiação Fonte: Elaborado pelo autor, 2015 No entanto, uma vez que a poligonal é polígono fechado é possível verificar se houve algum erro na medição dos ângulos após seu fechamento. O erro angular cometido é dado pela equação (1), em que n representa o número de estações da poligonal ea = Somatório dos Ângulos Medidos – (n + 2).180º (1) Esse erro terá que ser menor que a tolerância angular que pode ser entendida como o erro angular máximo aceitável nas medições. A tolerância angular ta pode ser calculada pela equação (2) adiante, em que d denota precisão nominal do equipamento utilizado para coletar as informações no campo e n número de estações da poligonal. ta = 3.d.n1/2 (2) 6 Se o erro cometido for menor que o erro aceitável, deve-se realizar uma distribuição do erro cometido entre as estações. Nessas condições, a correção angular será obtida dividindo-se o erro angular pelo número de vértices da poligonal conforme indica a equação (3) abaixo. ca = - ea/n (3) Após a execução de determinado levantamento e do preenchimento da caderneta de campo são executados os cálculos de interesse em escritório. Comumente, torna-se necessário conhecer as distâncias horizontais entre dois pontos quaisquer. Sendo assim, para computar essa distância medida indiretamente em equipamentos analáticos, utiliza-se a equação (4), em seguida. Aqui, DH denota a distância horizontal, g representa a constante estadimétrica do instrumento, m corresponde a diferença entre a leitura feita no fio estadimétrico superior e inferior e α equivale ao ângulo vertical reduzido. No contexto desse levantamento, considerou-se m em metros e g igual a um. DH = m.g.cos²α (4) Finalmente, após a etapa de cálculos e processamento, realiza-se o mapeamento ou representação dos dados coletados. Na maioria dos casos, essa tarefa envolve softwares computacionais, tais como o AutoCAD, TOPOGRAPH e GEO OFICCE que permitem representar mais facilmente a superfície levantada. Sabendo disso, esse relatório acadêmico se propões a representar por meio do levantamento topográfico o estacionamento 3, localizado próximo a biblioteca da Universidade Federal do Triângulo Mineiro. A Figura 2, em seguida, é uma imagem de satélite que retrata a área a ser levantada. 7 Figura 2 - Fotografia Aérea do Estacionamento da UFTM Fonte: Google Maps, 201? Ademais, descreve-se o método de levantamento por irradiação executado em campo e as etapas processamento de dados. Por fim, discute-se as técnicas e ferramentas empregadas para o mapeamento ou representação dos pontos coletados. 2. OBJETIVOS O presente relatório tem como objetivo descrever o método de levantamento topográfico planimétrico por irradiaçãorealizado para representação do estacionamento 3, localizado próximo a biblioteca, do Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas da Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Além disso, retratar as etapas referentes aos cálculos e processamentos de dados obtidos em campo com auxílio dos instrumentos topográficos. Por outro lado, esse relatório tem por finalidade elucidar as principais técnicas de desenho técnico utilizadas para projetar os dados coletados em campo por meio do software AutoCAD. Por fim, ainda com auxílio do software calcular a área e o perímetro da área levantada. 8 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. MATERIAIS Para a realização do levantamento utilizou-se os seguintes instrumentos listados abaixo: 1 Teodolito analático; 1 Tripé; 1 Baliza; 1 Mira; 1 Trena; 3.2. MÉTODOS 3.2.1.Trabalho em Campo. Primeiramente, definiu-se o local adequado para o posicionamento da poligonal fechada de três lados de modo que todos os pontos irradiados necessários para o levantamento, pudessem ser melhor visualizados. Esses pontos correspondem aos postes, pontos de canteiro, pontos auxiliares para o traçado das curvaturas do estacionamento e pontos para delimitar o alinhamento da calçada. Em seguida, desenhou-se um esboço da área a ser representada para facilitar o trabalho em campo. Depois disso executou-se o fechamento da poligonal. Inicialmente, instalou-se o teodolito no ponto A zerou-se em B e visou-se o ponto C. Assim, fizeram-se as leituras dos fios estadimétricos, dos ângulos horizontal e vertical anotando-se os resultados obtidos. Logo após isso, instalou-se o aparelho no ponto C, zerou-se em A, e visou-se em B. Fizeram-se as leituras dos fios estadimétricos, dos ângulos horizontal e vertical anotando-se os resultados obtidos. Por fim, instalou-se o equipamento em B, zerou-se em C e visou-se o ponto A. Fizeram-se as leituras dos fios estadimétricos, dos ângulos horizontal e vertical anotando-se os resultados obtidos. Para cada estação, irradiaram-se o maior número possível de pontos para uma melhor visualização das estádias, sendo que, para cada um deles executaram- se também as leituras dos fios e dos ângulos horizontal e vertical anotando-se os 9 resultados. Finalmente, com auxílio da trena mediram-se a largura da calçada e do canteiro central. 3.2.2. Processamento de Dados Organizam-se os dados coletados em campo por meio um quadro construído no software Excel-2015. Então, a partir das grandezas referentes ao ângulo vertical reduzido e aos fios estadimétricos, calcularam-se as distâncias horizontais entre os pontos irradiados e os ponto de referência, tomados a partir de cada estação, pela equação (4). Em seguida, a partir da equação (1) verificou-se o erro cometido no fechamento da poligonal. Por meio da equação (2) checou-se esse erro não ultrapassava a tolerância para o levantamento e, por fim, com a equação (3) efetuou- se a correção angular para cada uma das estações definidas. 3.2.3. Representação Com auxílio do software AutoCAD 2015, primeiramente, desenhou-se a poligonal com os ângulos horizontais devidamente compensados. Então, a partir de cada uma das estações irradiaram-se os pontos definidos em croqui por intermédio da distância horizontal previamente calculada. Ao término, calculou-se a área e o perímetro desse estacionamento 3 da Universidade. 10 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1. TRABALHO DE CAMPO Para a representação dos pontos que simbolizam os postes, o alinhamento da calçada do estacionamento e de pontos auxiliares, utilizou-se o método de irradiação, tendo-se como referência uma poligonal fechada de três lados. No caso desse levantamento, o emprego de uma poligonal fechada revelou-se bastante vantajoso. De fato, como a poligonal é fechada, torna-se possível verificar o erro de fechamento linear e angular permitindo avaliar a relevância do levantamento topográfico. Para levantar os pontos que correspondiam aos postes e de dos pontos auxiliares, valeu-se da técnica de medidas indiretas de distâncias. Conforme cita KOENIG, ZANETTI e FAGGION (2007, p.39), no campo, uma distância é medida de maneira indireta quando são observadas grandezas que se relacionam com esta, através de modelos matemáticos previamente conhecidos. Nesse contexto, como ferramentas, utilizou-se o tripé como instrumento de suporte, o teodolito, para a realização de visadas e medições de ângulos horizontais e verticais, a baliza, a fim de manter o alinhamento entre dois pontos e a estádia, para leitura dos fios estadimétricos. Inicialmente, optou-se por posicionar a poligonal de forma que fosse possível, a partir dela, irradiar todos os pontos necessários. Ao lado disso, efetuou-se um croqui, contendo todos os pontos a serem levantados, para facilitar a posterior representação dos dados coletados no AutoCAD. Ao instalar o teodolito, tomaram-se todos os cuidados, tais como a verificação do nível tubular e de bolha e a materialização adequada da vertical do lugar, para evitar a propagação de erros no decorrer do trabalho de campo. Ao lado disso, decidiu- se por realizar a irradiação dos pontos simultaneamente ao fechamento da poligonal para impedir sucessivas desinstalações e também para possibilitar o levantamento do maior número possível de pontos. Por outro lado, para ilustrar o alinhamento das calçadas que circundam o estacionamento, empregou-se a medida direta de distâncias. Ainda de acordo com KOENIG, ZANETTI e FAGGION (2007, p.34), a medida de distâncias de forma direta consiste em comparar a distância medida com uma grandeza padrão, previamente estabelecida, por meio de trenas ou diastímetros. 11 4.2. PROCESSAMENTO DOS DADOS Após o trabalho executado em campo, construiu-se o Quadro 1, representado abaixo, que relaciona os dados obtidos em campo. Quadro 1- Dados Obtidos em Campo Estaçã o Ponto Visado Ângulo horizontal m (mm) Ângulo Vertical Ângulo vertical reduzido DH A B 0 322 92,4719444 -2,4719444 32,17009 P6 18d09'44" 462 91,0083333 -1,0083333 46,19285 P7 19d45'31" 177 94,6475 -4,6475 17,64219 P9 58d31'01" 342 91,5977778 -1,5977778 34,18671 P8 170d51'07" 97 96,48 -6,48 9,638818 P4 324d01'04" 378 91,2769444 -1,2769444 37,79062 P5 349d53'31" 579 90,5863889 -0,5863889 57,89697 P1 333d50'57" 750 90,3127777 -0,3127777 74,99888 A1 336d23'46" 843 89,7188888 0,2811112 84,29899 C1 335d27'27" 861 89,7341666 0,2658334 86,09907 P2 348d43'18" 737 90,4563888 -0,4563888 73,69766 C5 344d29'48" 700 91,0036111 -1,0036111 69,98926 C6 348d39'19" 760 90,4202777 -0,4202777 75,99796 C7 353d29'55" 708 89,8047222 0,1952778 70,79959 C3 348d02'04" 855 89,8477777 0,1522223 85,4997 C4 0d42'10" 890 89,6380555 0,3619445 88,99822 A2 359d59'49" 870 89,6672222 0,3327778 86,99853 P3 2d43'44" 800 89,6680555 0,3319445 79,99866 P10 104d21'12" 305 92,4075 -2,4075 30,47313 C9 349d37'02" 695 90,3855555 -0,3855555 69,49843 C8 348d34'47" 700 89,9580555 0,0419445 69,99998 C 98d34'47" 451 91,5797222 -1,5797222 45,08287 C A 0 462 91,345 -1,345 46,18728 12 B 31d56'04" 600 89,8075 0,1925 59,99966 P12 91d7'37" 160 93,955 -3,955 57.901 P13 206d22'54" 297 92,5627777 -2,5627777 29,67035 P11 274d07'08" 276 92,0313888 -2,0313888 27,58268 P14 222d46'45" 520 90,8822222 -0,8822222 51,99384 A3 218d14'37" 564 91,0511111 -1,0511111 56,39051 A4 216d23'57" 544 91,2044444 -1,2044444 54,38799 P15 199d28'00" 526 90,8702777 -0,8702777 52,59393 C13 199d21'10"500 91,5327777 -1,5327777 49,98212 C12 200d55'22" 500 91,2419444 -1,2419444 49,98826 C11 206d49'56" 509 91,4611111 -1,4611111 50,88346 C14 193d06'51" 490 91,2813888 -1,2813888 48,98775 C10 199d13'18" 560 90,915 -0,915 55,99286 A5 212d13'43" 705 90,9669444 -0,9669444 70,48996 A6 210d22'04" 710 91,1130555 -1,1130555 70,98661 A7 198d02'18" 750 89,6780555 0,3219445 74,99882 A8 185d37'48" 810 89,4905555 0,5094445 80,9968 A9 182d09'42" 502 91,1058333 -1,1058333 50,19065 A10 180d05'03" 400 90,665 -0,665 39,99731 I1 71d45'41" 140 94,2408333 -4,2408333 13,96188 I3 11d08'52" 305 92,6805555 -2,6805555 30,4667 I5 326d27'04" 339 91,6713888 -1,6713888 33,88559 I6 7d17'24" 604 90,8394444 -0,8394444 60,39352 B C 0 600 91,2836111 -1,2836111 59,98495 A 49d30'49" 320 92,4108333 -2,4108333 31,97173 Em topografia, ter a noção do erro cometido ao se fazer uma medida de ângulos é essencial verificar a veracidade do trabalho realizado em campo. No contexto do levantamento dos pontos para a representação do estacionamento checou-se o erro angular através da equação (1) e notou-se que esse erro cometido foi de 1’40” em excesso. 13 Em contrapartida, sabendo que a precisão nominal do equipamento equivale a 1’ e que foram definidas três estações, verificou-se, com a equação (2), que a tolerância angular corresponde a 5’ 11,57’’. Nessas condições como o valor do erro angular é menor do que o valor da tolerância garante-se a validade do trabalho de campo. Deve-se, portanto, distribuir o valor do erro pelos três ângulos internos e subtraí-los, obtendo, então, os ângulos corretos. A partir dessa constatação, por intermédio da equação (4), executaram-se os cálculos das distâncias horizontais (DH), relacionadas na última coluna do Quadro 1. Dessa forma, após a realização do processamento de dados, foi possível representar os pontos de interesse utilizando o software AutoCAD obtendo-se a forma do terreno estudado 4.3. REPRESENTAÇÃO DOS DADOS Para representação dos dados coletados utilizou-se o AutoCAD 2015, um software do tipo CAD, ou desenho auxiliado por computador, utilizado, majoritariamente, para a elaboração de peças de desenho técnico em duas dimensões e para criação de modelos tridimensionais. Primeiramente, com auxílio de coordenadas polares, representou-se a poligonal de três lados, com ângulos internos devidamente compensados. Após isso, a partir das arestas de referência da poligonal e dos comandos Line e Rotate definiram-se os pontos irradiados. Em seguida, com auxílio do recurso Spline definiu-se o alinhamento dos pontos, pois essa ferramenta permite a criação de segmentos contínuos mais suaves, permitindo a melhor representação do contorno do estacionamento. Então, a partir das medidas da largura da calçada e do canteiro central, que correspondem a 1,62m e 1,30m, respectivamente, e por meio dos pontos auxiliares coletados, desenhou-se a calçada e o canteiro central. Para isso, usou-se o comando Offset, tendo-se por base o alinhamento dos postes. A Figura 3 evidenciada abaixo, representa o desenho do contorno do estacionamento, obtido a partir da ligação do pontos irradiados. 14 Figura 3 - Desenho do Contorno do Estacionamento da UFTM Fonte: Elaborado pelo autor, 2015 A Figura 3, mostrada acima, ilustra os contorno da calçada, em azul, do canteiro central, em amarelo, a poligonal, em roxo, assim como todos os pontos coletados durante o trabalho em campo. É necessário salientar que os pontos designados por P simbolizam os postes. Por outro lado, aqueles designados por C e A denotam pontos tomados na calçada e no asfalto, respectivamente. Por último, os que foram denominados por I representam pontos auxiliares ou intermediários tomados com o intuito de facilitar o desenho de curvas sinuosas. A Figura 4, evidenciada adiante, mostra o desenho final do estacionamento 3 do ICTE. Nessa etapa, adicionaram-se certos detalhes, tais como as vagas, a rodovia e regiões próximas que permitem compreender a abrangência da área levantada. 15 Figura 4 - Desenho Finalizado do Estacionamento da UFTM Fonte: Elaborado pelo autor, 2015 Finalmente, utilizou-se a ferramenta área aplicada a um objeto para definir a área e o perímetro da região levantada, considerando o alinhamento externo da calçada. Sendo assim, o valor aproximado da área corresponde a 7274,55m e o do perímetro equivale a 459,31m 16 5. CONCLUSÃO Partindo-se do projeto proposto de representação planimétrica de um estacionamento, averiguou-se que a utilização do teodolito, com o intuito de determinar a localização de diversos pontos característicos do local, se tornou suficiente para uma adequada e fiel exposição do trecho solicitado, sendo possível, até, inserir ao exposto, detalhes encontrados no ambiente. É normalmente esperado que qualquer proposta empírica acumule deliberado montante de erros, visto que fatores aleatórios são de difícil determinação e, portanto, parcialmente inevitáveis. Especificamente ao relatado, é possível apontar diversas variáveis, como a incorreta utilização de equipamentos, a declividade do terreno, imperfeições nos apetrechos, limitação de escala da mira e diversos outros. Ao efetuar os cálculos prescritos, observou-se que o erro permitido ficou razoavelmente abaixo do teto estabelecido, o que nos permite afirmar a validez do propósito, além de torná-lo apresentável. Sendo assim, desconsiderando empecilhos, é plausível consolidar o projeto imposto, o qual ocorreu conforme esperado e, enfim, foi executado com sucesso. 17 6. REFERÊNCIAS KOENIG, L. A.; ZANETTI, M. A.; FAGGION, P. L. Fundamentos de Topografia (Apostila), 2007. 1 p. KOENIG, L. A.; ZANETTI, M. A.; FAGGION, P. L. Fundamentos de Topografia (Apostila), 2007. 39 p. KOENIG, L. A.; ZANETTI, M. A.; FAGGION, P. L. Fundamentos de Topografia (Apostila), 2007. 34 p.
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