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TOPOGRAFIA - NOTAS DE AULA PROF. LUCIANO ARQUITETURA E URBANISMO 1 Aula 2 – Escalas Unidades de medidas: Em Topografia, são medidas duas espécies de grandezas, as lineares e as angulares, mas, na verdade, outras duas espécies de grandezas são também trabalhadas, as de superfície e as de volume. A seguir encontram-se as unidades mais comumente utilizadas para expressar as medidas de comprimento e as medidas de superfícies. O sistema de unidades utilizado no Brasil é o Métrico Decimal, porém, em função dos equipamentos e da bibliografia utilizada, na sua grande maioria importada, algumas unidades relacionadas abaixo apresentarão seus valores correspondentes. Unidades de medida linear (comprimento): No sistema métrico decimal, a unidade fundamental para medir comprimentos é o metro, cuja abreviação é m. Existem os múltiplos e os submúltiplos do metro, veja na tabela: 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 km hm dam m dm cm mm 1.000m 100m 10m 1m 0,1m 0,01m 0,001m Existem outras unidades de medida, mas que não pertencem ao sistema métrico decimal. Vejamos as relações entre algumas dessas unidades e as do sistema métrico decimal: 1 polegada = 2,54 cm (aproximadamente) 1 milha = 1 609 metros (aproximadamente) 1 légua = 5 555 metros (aproximadamente) 1 pé = 30 centímetros (aproximadamente) Unidades de medida de superfície (área): No sistema métrico decimal, a unidade fundamental para medir superfícies é o metro quadrado, cuja representação é m2. O metro quadrado é a medida da superfície de um quadrado de um metro de lado. Como na medida de comprimento, na área também temos os múltiplos e os submúltiplos: 106 104 102 100 10-2 10-4 10-6 km2 hm2 dam2 m2 dm2 cm2 mm2 1.000.000m2 10.000m2 100m2 1m2 0,01m2 0,0001m2 0,0000001m2 A transformação de unidades de medida de área é semelhante ao da medida de comprimento, porém para cada unidade devemos multiplicar ou dividir por 102 e não 10. Veja os exemplos: 5 m2 = 5 x 102 dm2 = 500 dm2; 3 km2 = 3 x 106 m2 = 3.000.000 m2; 20 000 m2 = 20 000 x 10-6 km2 = 0,02 km2 Obs. Quando queremos medir grandes porções de terra (como sítios, fazendas etc.) usamos uma unidade agrária chamada hectare (ha). O hectare é a medida de superfície de um quadrado de 100 m de lado. TOPOGRAFIA - NOTAS DE AULA PROF. LUCIANO ARQUITETURA E URBANISMO 2 1 hectare (ha) = 1 hm2 = 10 000 m2 Em alguns estados do Brasil, utiliza-se também uma unidade não legal chamada alqueire. 1 alqueire mineiro é equivalente a 48 400 m2. 1 alqueire paulista é equivalente a 24 200 m2. Desenho Topográfico e Escala: Segundo ESPARTEL (1987) o desenho topográfico nada mais é do que a projeção de todas as medidas obtidas no terreno sobre o plano do papel. Neste desenho, os ângulos são representados em verdadeira grandeza (VG) e as distâncias são reduzidas segundo uma razão constante. Esta razão constante denomina-se ESCALA. A escala de uma planta ou desenho é definida pela seguinte relação: D d M E == 1 ⇒ Onde: - "E" é a escala; - "D" representa qualquer comprimento linear real, medido sobre o terreno; - "d" representa um comprimento linear gráfico qualquer, medido sobre o papel, e que corresponde ao comprimento medido sobre o terreno; - "M" é denominado Módulo da escala e representa o inverso de (d/D). Por exemplo, se uma feição é representada no desenho com 5 centímetros de comprimento e sabe-se que seu comprimento no terreno é de 500 metros, então a escala de representação utilizada é de 1:10.000. Ao utilizar a fórmula expressa acima para o cálculo da escala, deve-se ter o cuidado de transformar as distâncias para a mesma unidade. d = 5cm D = 500m = 50000cm 50000 511 =⇒== MD d M E 10000 5 50000 500005 = = = M M M 10000 1 =∴E dMD ⋅= M D d = d D M = D M d TOPOGRAFIA - NOTAS DE AULA PROF. LUCIANO ARQUITETURA E URBANISMO 3 Outro exemplo, uma escala de 1:500 informa que, o comprimento de um segmento representado em uma planta, equivale a quinhentas vezes este comprimento no campo. Assim, 10cm em planta (desenho) representa uma linha de quantos metros no terreno? d = 10cm D = ? E = 1:500 A escala pode ser apresentada sob a forma de: - fração: 1/100, 1/2000 etc. ou - proporção: 1:100, 1:2000 etc. Podemos dizer ainda que a escala é: - de ampliação: quando as dimensões do desenho (d) são maiores que as dimensões do objeto original (D). d > D (Ex.: 2:1) ou E = d/D > 1 - natural: quando as dimensões do modelo (d) são iguais as dimensões do objeto original (D). d = D (Ex.: 1:1) ou E = d/D = 1 - de redução: quando as dimensões do desenho (d) são menores que as dimensões reais do terreno (D). d < D (Ex.: 1:50) ou E = d/D < 1 Uma escala é dita grande quando apresenta o denominador pequeno (por exemplo, 1:100, 1:200, 1:50, etc.). Já uma escala pequena possui o denominador grande (1:10.000, 1:500.000, etc.). O valor da escala é adimensional, ou seja, não tem dimensão (unidade). Escrever 1:200 significa que uma unidade no desenho equivale a 200 unidades no terreno. Assim, 1cm no desenho corresponde a 200cm no terreno ou 1 milímetro do desenho corresponde a 200 milímetros no terreno. Como as medidas no desenho são realizadas com uma régua, é comum estabelecer esta relação em centímetros: Desenho Terreno 1 cm 200 cm 1 cm 2 m 1 cm 0,002 km Escala para superfícies (áreas): É comum medir-se uma área em um desenho e calcular-se sua correspondente no terreno. Isto pode ser feito da seguinte forma: Onde: - "E" é a escala; - "AD" área real, medida sobre o terreno; - "Ad" área do desenho, medida no papel; - "M" é módulo da escala. DD d M E 10 500 11 =⇒== mDcmD D 505000 105001 =∴= ⋅= AdMAD ⋅= 2 2M AD Ad = Ad AD M =2 AD M 2 Ad AD Ad M E = = 2 2 1 TOPOGRAFIA - NOTAS DE AULA PROF. LUCIANO ARQUITETURA E URBANISMO 4 Por exemplo, a área de um terreno é de 2 500 m2 e deve ser representada na escala 1:250. Qual deve ser a área em projeto (no desenho)? Ad = ? AD = 2500m2 E = 1:250 Se imaginarmos o terreno do exemplo anterior de forma quadrada, teríamos os mesmos resultados expressos: Escolha da Escala de uma planta: Para a representação de uma área do terreno, terão que ser levadas em consideração as dimensões reais desta (em largura e comprimento), bem como, as dimensões x e y do papel onde ela será projetada. Assim, ao aplicar a relação fundamental de escala, tem-se como resultado duas escalas, uma para cada eixo. A escala escolhida para melhor representar a porção em questão deve ser aquela de maior módulo, ou seja, cuja razão seja menor. A NBR 8196, que trata do emprego deescalas, afirma que a escala a ser adotada em um determinado desenho depende do grau de complexidade do desenho e da finalidade dessa representação. Uma restrição é que a escala selecionada deve ser suficientemente grande para permitir uma interpretação fácil e clara das informações e representações. A escala e o tamanho da área em questão definem o formato da folha para o desenho. É importante ressaltar que os tamanhos de folha mais utilizados para a representação da superfície terrestre seguem as normas da ABNT, que variam do tamanho A0 (máximo) ao A5 (mínimo). Quando a área levantada e a ser projetada é bastante extensa e, se quer representar convenientemente todos os detalhes naturais e artificiais a ela pertinentes, procura-se, ao invés de reduzir a escala para que toda a porção caiba numa única folha de papel, dividir esta porção em partes e representar cada parte em uma folha. É o que se denomina representação parcial. A escolha da escala para estas representações parciais deve seguir os critérios abordados no item anterior. Exemplo: Determinar uma escala para representar um terreno com dimensões de 60m x 200m, numa folha de papel com dimensões de 40cm x 80cm. 2500250 1 2500 1 1 2 2 2 2 2 Ad Ad M AD Ad M E =⇒ =⇒ = = 2 2 2 040,0 62500 2500 250 2500 2500)250( mAdAd Ad Ad =⇒= = =⋅ 2400cmAd =∴ 2500m 2 50m 50m Escala 1:250 M D d = mdd 20,0 250 50 =⇒= 0,20m (ou 20cm) 0,20m (ou 20cm) 0,040m 2 ou 400cm 2 TOPOGRAFIA - NOTAS DE AULA PROF. LUCIANO ARQUITETURA E URBANISMO 5 Para que o terreno possa ser representado nessa folha, a escala escolhida deve ser a menor delas, ou seja, 1/250. Principais escalas e suas aplicações: A seguir encontra-se um quadro com as principais escalas utilizadas e as suas respectivas aplicações. É importante perceber que, dependendo da escala, a denominação da representação muda para planta, carta ou mapa. Erro e precisão de uma escala: O erro de graficismo (eg) é uma função da acuidade visual, habilidade manual e qualidade do equipamento de desenho. De acordo com a NBR 13133 (Execução de Levantamentos Topográficos), o erro de graficismo admissível na elaboração do desenho topográfico para lançamento de pontos e traçados de linhas é de 0,2 mm e equivale a duas vezes a acuidade visual, ou seja, é a menor dimensão gráfica percebida pela vista humana (menor dimensão capaz de ser representada em planta). Em função deste valor é possível definir o valor da precisão da escala (pe), ou seja, o menor valor representável em verdadeira grandeza, em uma escala. Dimensões da folha de papel 80cm (ou 0,80m) 40cm (ou 0,40m) Dimensões do terreno 200m 60m 150 1 60 40,01 =⇒== D d M E Determinação da escala para as dimensões verticais: 250 1 200 80,01 =⇒== D d M E Determinação da escala para as dimensões horizontais: Megpe ⋅= TOPOGRAFIA - NOTAS DE AULA PROF. LUCIANO ARQUITETURA E URBANISMO 6 A tabela a seguir, ilustra o valor da precisão da escala (pe) para diferentes escalas. Em casos onde é necessário representar elementos com dimensões menores que as estabelecidas pela precisão da escala, podem ser utilizados símbolos. Escala Gráfica: A escala gráfica é a representação gráfica de uma escala numérica. Ela constitui-se em um segmento de reta dividido de modo a mostrar graficamente a relação entre as dimensões de um objeto no desenho e no terreno. É um ábaco formado por uma linha graduada dividida em partes iguais, cada uma delas representando a unidade de comprimento escolhida para o terreno ou um dos seus múltiplos. Esta forma de representação da escala é utilizada, no acompanhamento da dilatação ou retração do papel no qual o desenho da planta ou carta foi realizado. Esta dilatação ou retração se deve, normalmente, a alterações ambientais ou climáticas do tipo: variações de temperatura, variações de umidade, manuseio, armazenamento, etc. Assim, mesmo que haja dilatação ou retração do papel onde se desenhou, a mesma acompanhará essas variações. A escala gráfica apresenta as dimensões utilizadas no desenho independente de eventuais alterações sofridas pelo papel. Fornece, rapidamente e sem cálculos, o valor real das medidas executadas sobre o desenho, qualquer que tenha sido a redução ou ampliação sofrida por este. Para a construção de uma escala gráfica a primeira coisa a fazer é conhecer a escala do mapa. Por exemplo, seja um mapa na escala 1:4000. Deseja-se desenhar um retângulo no mapa que corresponda a 100 metros no terreno. Aplicando os conhecimentos mostrados anteriormente deve- se desenhar um retângulo com 2,5 centímetros de comprimento: cmd cm d D d M 5,2 100004000 11 =⇒=⇒= Isto já seria uma escala gráfica, embora bastante simples. É comum desenhar-se mais que um segmento (retângulo), bem como indicar qual o comprimento no terreno que este segmento representa, conforme mostra a figura a seguir. TOPOGRAFIA - NOTAS DE AULA PROF. LUCIANO ARQUITETURA E URBANISMO 7 No caso anterior determinou-se que a escala gráfica seria graduada de 100 em 100 metros. Também é possível definir o tamanho do retângulo no desenho, como por exemplo, 1 centímetro. Existe também uma parte denominada de talão, que consiste em intervalos menores, conforme mostra a figura abaixo. Uma forma para apresentação final da escala gráfica poderia ser: Exercícios: 1) Qual das escalas é maior 1:1.000.000 ou 1:1000? 2) Qual das escalas é menor 1:10 ou 1:1000? 3) Determinar o comprimento de um rio onde a escala do desenho é de 1:18000 e o rio foi representado por uma linha com 17,5cm de comprimento. 4) Determinar qual a escala de uma carta sabendo-se que distâncias homólogas na carta e no terreno são, respectivamente, 225mm e 4,5km. 5) Com qual comprimento uma estrada de 2500m será representada na escala 1:10000? 6) Calcular o comprimento no desenho de uma rua com 30m de comprimento nas seguintes escalas: 1:100 - 1:200 - 1:250 - 1:500 e 1:1000. 7) As dimensões de um terreno foram medidas em uma carta e os valores obtidos foram: 250mm de comprimento por 175mm de largura. Sabendo-se que a escala do desenho é de 1:2000, qual é a área do terreno em m2? 8) Se a avaliação de uma área resultou em 2575cm2 para uma escala de 1:500, a quantos metros quadrados corresponderá a área no terreno? 9) Construa uma escala gráfica para as seguintes escalas numéricas: 1:600 – 1:25000 e 1:1000000. 10) Um lote urbano tem a forma de um retângulo, sendo que o seu comprimento é duas vezes maior que a sua altura e sua área é de 16.722,54m2. Calcular os comprimentos dos lados se esta área fosse representada na escala 1:10560. TOPOGRAFIA - NOTAS DE AULA PROF. LUCIANO ARQUITETURA E URBANISMO8 Bibliografia: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 13133: Execução de levantamento topográfico. Rio de Janeiro, 1994. 35p. BRANDALIZE, M. C. B. Topografia – Notas de aula. Pontífica Universidade Católica do Paraná. Disponível em: <http://www.topografia.com.br/topografia_conteudo.asp?cat=dow&det=Download>. Acesso em: 19 fev. 2014. ESPARTEL, L. Curso de Topografia. 9 ed. Rio de Janeiro, Globo, 1987. VEIGA, L.A.K, ZANETTI, M.A.Z., FAGGION, P.L. Fundamentos de Topografia – Notas de aula. Disponível em: <http://www.gpeas.ufc.br/disc/topo/apost04.pdf>. Acesso em: 19 fev. 2014.
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