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UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL ALDEN FELIPE GUIMARÃES DE OLIVEIRA BRUNA PEREIRA ALVES ELIZA ALEXANDRINO SILVA LUANA CAROLINA ROCHA E SILVA MONIQUE DE LIMA LIBÓRIO RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA DE TOPOGRAFIA LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO POR IRRADIAÇÃO JUAZEIRO-BA 2017 UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL ALDEN FELIPE GUIMARÃES DE OLIVEIRA BRUNA PEREIRA ALVES ELIZA ALEXANDRINO SILVA LUANA CAROLINA ROCHA E SILVA MONIQUE DE LIMA LIBÓRIO RELATÓRIOS DE AULA PRÁTICA DE TOPOGRAFIA LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO POR IRRADIAÇÃO Relatório de aula prática apresentado ao curso de Engenharia Agrícola e Ambiental da UNIVASF – Universidade Federal do Vale do São Francisco, como forma de avaliação da disciplina de Topografia e Planimetria. Prof.a M.Sc. Thais Pereira de Azevedo JUAZEIRO-BA 2017 2 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 3 2. OBEJETIVO GERAL ......................................................................................................... 4 3. OBJETIVO ESPECÍFICO ................................................................................................... 4 4. METODOLOGIA .............................................................................................................. 5 4.1. LOCAL DE ESTUDO ......................................................................................................... 5 4.2. MONTAGEM DO TRIPÉ E NIVELAMENTO DO TEODOLITO ............................................ 5 4.3. LEITURA DA DISTÂNCIA E ÂNGULOS HORIZONTAIS ...................................................... 8 4.4. REALIZAÇÃO DOS CÁLCULOS DA ÁREA ......................................................................... 8 4.5. AZIMUTES E RUMOS...................................................................................................... 9 4.6. PREPARO DO CROQUI ................................................................................................. 10 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................................... 10 6. CONCLUSÃO ................................................................................................................ 15 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................... 16 3 1. INTRODUÇÃO A Topografia tem por objetivo o estudo dos instrumentos e métodos utilizados para obter a representação gráfica de uma porção do terreno sobre uma superfície plana (DOUBEK, 1989). O levantamento topográfico trata-se de um conjunto de operações cuja finalidade é a de determinar a posição relativa de pontos na superfície terrestre, que neste caso são as áreas de estudo. Na Topografia trabalha-se com medidas (lineares e angulares) realizadas sobre a superfície da Terra e a partir destas medidas são calculados áreas, volumes, coordenadas, etc. Além disto, estas grandezas poderão ser representadas de forma gráfica através de mapas ou plantas. Para tanto é necessário um sólido conhecimento sobre instrumentação, técnicas de medição, métodos de cálculo e estimativa de precisão (KAHMEN, FAIG, 1988). O objetivo principal é efetuar o levantamento (executar medições de ângulos, distâncias e desníveis) que permita representar uma porção da superfície terrestre em uma escala adequada. Às operações efetuadas em campo, com o objetivo de coletar dados para a posterior representação, denomina-se de levantamento topográfico (FUNDAMENTOS DE TOPOGRAFIA, 2007). Nesta prática, foi utilizado o método de levantamento topográfico por irradiação, onde trata-se do levantamento de pequenas áreas, sendo escolhido um ponto estratégico para que possa ser feita a instalação do aparelho, sendo este ponto dentro ou fora do perímetro em questão; desse modo a partir de uma linha conhecida tratada como referência, é feita a medida dos ângulos e as distâncias de cada ponto em relação ao aparelho. 4 2. OBEJETIVO GERAL A prática realizada na presente data de 15 de setembro de 2017, teve por objetivo, efetuar o levantamento topográfico por irradiação por meio dos pontos de uma determinada área previamente escolhida. 3. OBJETIVO ESPECÍFICO O relatório contém informações que descrevem o levantamento topográfico planimétrico de uma área limitada do estacionamento que está localizado entre o Complexo Multieventos e o Restaurante Universitário (R.U.) da UNIVASF, deste modo tem por finalidade demonstrar os dados que determinem a área em questão. 5 4. METODOLOGIA Na aula prática que é descrita neste relatório, foi adotado o método da poligonal fechada, onde a poligonal pode significar por linhas consecutivas onde são conhecidos os comprimentos e direções, obtidos através de medições em campo. Portanto este método consiste em, a partir de uma linha de referência conhecida, medir um ângulo e uma distância; desse modo em Irradiação o equipamento fica estacionado sobre um ponto estrategicamente escolhido e assim é feita a leitura dos elementos de interesse próximos ao ponto ocupado, medindo direções e distâncias para cada elemento a ser representado. A grande vantagem em adotar o método de levantamento da poligonal fechada é justamente por permitir verificar se durante o levantamento houve algum erro angular e linear. 4.1. LOCAL DE ESTUDO A área escolhida pela professora Thais para a realização da primeira aula prática da disciplina de Topografia e Planimetria, utilizando-se do método de levantamento por Irradiação, foi situada no estacionamento entre o R.U. e o Complexo Multieventos do campus UNIVASF Juazeiro. Nesta área foram distribuídos seis pontos para ser feito o levantamento topográfico. 4.2. MONTAGEM DO TRIPÉ E NIVELAMENTO DO TEODOLITO Primeiramente, tendo em mãos os equipamentos necessários para a realização da prática, que são os seguintes: • 2 Balizas: é indispensável para qualquer trabalho topográfico, pois possibilitam a medida de distâncias, os alinhamentos de pontos e serve ainda para destacar o ponto sobre o terreno; • 1 Régua: é uma régua graduada de centímetro em centímetro que serve para obtenção dos desníveis do terreno. Podem ser de encaixe ou dobráveis, e possuem, geralmente, comprimento de três ou quatro metros; 6 • 1 Tripé: utilizado para a sustentação de instrumentos como o teodolito; • 1 Bússola: instrumento utilizado para determinar o ângulo horizontal formado entre o alinhamento do terreno e a direção do meridiano magnético; • 1 Teodolito: equipamento destinado à medição de ângulos horizontais ou verticais, objetivando a determinação dos ângulos internos ou externos de uma poligonal, bem como a posição de determinados detalhes necessários ao levantamento; • 1 Trena: instrumento utilizado para medição direta de distâncias; • Caderneta de campo: Documento onde são registrados todos os elementos levantados no campo. Levando em consideração também, os apetrechos indicados para a proteção pessoal: • Roupa com mangas compridas e proteção UV • Boné/chapéu • Filtro solar • Calça • Bota ou sapato fechado Tendo todosos itens à disposição, ao chegar na área escolhida observa- se um ponto central dentro desta, localizado estrategicamente para então facilitar a leitura dos pontos, desse modo o tripé será montado no local adotado para ser a estação. É necessário centralizar e nivelar o tripé sobre o ponto, para tanto inicialmente estende-se as pernas deste até onde for necessário para a altura de quem fará a leitura no teodolito, em seguida aperta-se com firmeza as travas e após os parafusos. É importante garantir que a base do tripé esteja o máximo na horizontal, bem como que as pernas estejam bem firmes no solo, para evitar erros na leitura. Feito isso, coloca-se o teodolito sobre o tripé (Figura 1), fixando-o com o parafuso de fixação. 7 Figura 1 – Instalando o instrumento O próximo passo é verificar através do prumo ótico do teodolito se o aparelho de fato está coincidindo com o ponto marcado no solo. Agora para garantir que todo o aparelho esteja devidamente nivelado, observamos se a bolha circular esteja no centro, quando está se encontrar no centro, o tripé estará nivelado. Para um nivelamento mais sofisticado gira-se dois parafusos calantes em direções opostas (Figura 2) ao mesmo tempo, a bolha do nível tubular deverá permanecer centralizada. Figura 2 – Nivelando o teodolito 8 4.3. LEITURA DA DISTÂNCIA E ÂNGULOS HORIZONTAIS Para levantamento de dados pelo método da Irradiação, utilizou-se o aparelho estacionado no interior da poligonal, neste caso a área escolhida. Após a montagem da estação, colocamos a mira em um dos pontos escolhido para ser o inicial, identificando-o com a baliza, em seguida trava-se o eixo da horizontal, desse modo pode ser colocada a régua no lugar da baliza, lembrando que a luneta deve estar travada em 90º. Feito isso, os levantamentos poderão ser feitos em cada ponto da poligonal ressaltando que antes de se iniciar o levantamento para um ponto seguinte deve clicar no botão OSET, afim de ler o ângulo horizontal do ponto anterior. Desse modo para a leitura dos fios, medimos inicialmente a altura do instrumento que no caso desta prática foi de 1,52 m e com mira na régua localizada no ponto será o fio médio, com base nessa leitura poderá ser feita as leituras dos fios superior e inferior. Também deve ser realizada a medida das distâncias entre a estação e cada ponto da poligonal, com o auxílio da trena. Os levantamentos das poligonais foram feitos acompanhados de croquis e os dados obtidos anotados na caderneta de campo. Após os dados obtidos do levantamento em campo, foram realizados os cálculos, determinados e corrigidos os erros e depois feito o desenho da planta topográfica. A conferência dos dados foi feita através da soma dos ângulos em torno do ponto de origem que deverá dar 360°. 4.4. REALIZAÇÃO DOS CÁLCULOS DA ÁREA Após a conclusão do levantamento dos dados, foi necessário a utilização de fórmulas, para enfim se obter o cálculo da área; primeiramente foi compensado os ângulos horizontais entre os pontos da poligonal, para que a soma total destes equivalesse a 360°, neste caso foi o equivalente a 360°0’51” que segundo o cálculo do erro de fechamento angular, cuja fórmula estará posteriormente nos resultados, é um erro cometido tolerável. Logo, realizou-se os cálculos dos azimutes bem como os rumos dos ângulos anteriormente compensados. Para fins estéticos e resultados mais 9 precisos, o croqui da área escolhida, foi desenvolvida através do AutoCAD, que está demonstrada nos resultados deste relatório. A seguir, é demonstrada o passo a passo para ser realizado o cálculo recomendado da área de qualquer poligonal fechada escolhida: • Distâncias ➢ Primeiro passo: efetuar a leitura dos fios estadimétricos superior – FS, médio – FM, e inferior – FI; ➢ Segundo passo: verificar os valores lidos na régua, tendo uma tolerância de 4mm entre o FM e o FMC; ➢ Terceiro passo: calcular as distâncias horizontais entre o teodolito e cada ponto, assim como as distâncias entre os pontos da poligonal. • Ângulos ➢ Primeiro passo: determinar o azimute inicial; ➢ Segundo passo: medir os ângulos internos; ➢ Terceiro passo: fazer o somatório dos ângulos lidos (360°); ➢ Quarto passo: corrigir e compensar os ângulos; ➢ Quinto passo: calcular os azimutes e rumos (verificando os quadrantes); ➢ Sexto passo: calcular as coordenadas parciais, finais (iniciar em 100); ➢ Sétimo passo: calcular a área. 4.5. AZIMUTES E RUMOS Os azimutes foram calculados no momento da prática, em cada ponto da poligonal com o auxílio de uma bússola de um aplicativo do smartphone. Portanto, tendo em mãos todos os azimutes, é simples a realização dos cálculos para a obtenção dos rumos, então foi utilizado as seguintes fórmulas: • 1º QUADRANTE: R = Az • 2º QUADRANTE: R = 180° - Az • 3° QUADRANTE: R = Az - 180° • 4° QUADRANTE: R = 360° - Az 10 4.6. PREPARO DO CROQUI O croqui foi desenvolvido através do programa AutoCAD, foi determinado o ponto central onde o teodolito estaria, após isso para a determinação do primeiro ponto colocou-se na direção do azimute e foi feito uma linha com a distância medida pela trena do teodolito ao ponto zero, para os pontos seguintes colocou- se os ângulos horizontais entre os pontos e feito as linhas novamente com as medidas entre o teodolito e os pontos até o último ponto. Logo após a determinação dos pontos foi feita a ligação entre eles formando a área que foi realizada o levantamento e medidas as distâncias entres os pontos (Figura 3). 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO O levantamento topográfico que teve execução na última aula prática da disciplina, possibilitou ao nosso grupo uma melhor compreensão sobre os conteúdos teóricos dado em sala de aula; bem como nos permitiu presenciar a experiência de trabalhar e pensar em grupo, concluindo que todos juntos obtemos ótimos resultados. Independentemente das dificuldades que encontramos inicialmente para instalar os equipamentos e efetuar as leituras, foi importante manter a calma e não desistir, desse modo iniciamos tudo mais uma vez. Assim, em frente a essas dificuldades que surgiram no processo, podemos ter uma noção da complexidade de um levantamento topográfico na realidade do mercado de trabalho, bem como observar qual é a melhor maneira de se realizar cada passo da prática. A primeira dificuldade que tivemos foi de encontrar uma altura ideal do tripé que favorecesse a observação de toda a equipe, assim como mantê-lo bem nivelado para evitar erros futuros na leitura; após certo esforço esse problema foi logo resolvido. Observamos o quão sensível é o teodolito, pois qualquer descuido pode ocasionar o desnível, foi justamente o momento de nivelar a bolha que consumiu boa parte do tempo, contudo obtendo sucesso nesta parte, prosseguiu-se o próximo passo. Para o manuseio do aparelho, deve-se manter o foco constantemente, pois qualquer erro, seja na leitura, travar algum ângulo, manuseio, distração 11 fazendo com que haja o desnível do equipamento poderá fazer com que seja realizada outra leitura novamente e, foi justamente isso que ocorreu com nosso grupo, ocasionando o cansaço, tempo esgotando e refazer tudo que já foi efetuado antes. Porém, já na terceira tentativa de realizar a prática, tudo transcorria perfeitamente e ogrupo já conseguia pegar o ritmo para fazer as leituras dos pontos; a natureza resolveu colaborar para ser um dos fatores que viria a interferir mais uma vez a prática do nosso grupo. Inicialmente era apenas uma abelha (Anthophila) que se debatia-se contra a face de um dos integrantes, segundos após, o local que estava sendo realizada a prática de Irradiação foi atacada por um enxame de abelhas, o que impossibilitou a continuidade da leitura, que já estava no terceiro ponto de um total de sete. Finalizando o ocorrido, um integrante foi ferroado por uma das abelhas e outro sofreu ataque de uma grande maioria de abelhas, mas para o bem de todos não houve nada grave; porém pelo fato de não poder retomar com a prática, a professora Thais permitiu que usássemos os dados da outra equipe, que realizou a prática no mesmo dia, porém com uma área diferente. Diante de todos os acontecimentos neste dia, com os dados em mãos foram analisados os dados da caderneta de campo, realizamos os cálculos necessários coletados em campo, podendo assim concluir que a área que vai do ponto 0 ao ponto 5 é equivalente a 535,139 m2 e perímetro de 100,01 m. Tabela 1 – Dados de campo Contudo para verificar se o fechamento angular é tolerável, antes de desmontar a estação é de suma importância realizar este cálculo, cuja fórmula está logo abaixo: ∑Ai = (n-2) x 180º Estações Distância trena(m) FS FM FI Âng. Vertical 0 13,68 1,589 1,52 1,455 89°25'36" 1 23,62 1,635 1,52 1,405 89°39'41" 2 24,43 1,642 1,52 1,4 89°47'28" 3 8,85 1,565 1,52 1,475 89°14'53" 4 7,7 1,56 1,52 1,482 89°00'22" 5 11,48 1,578 1,52 1,462 89°19'23" 12 Onde: ∑Ai: somatório dos ângulos internos N: número de estações (pontos) da poligonal EA: erro angular Inserindo os dados do levantamento temos que: ∑Ai = (6-2) x 180° = 720° EA = ∑AiLIDOS - ∑Ai EA = 183°32’37” EA TOLERÁVEL = 1’ X √ n EA TOLERÁVEL = 1’ X √6 = 0°2’26,97” Sabendo que a soma dos ângulos horizontais deu um total de 360°0’51”, o erro é tolerável. Agora para os cálculos das distâncias horizontais, utilizamos a seguinte fórmula: DH = 100 x H x cos2 (90°- AV) Onde: DH: distância horizontal H: (FS – FI) AV: ângulo vertical Esta fórmula foi aplicada em todos os seis pontos da poligonal, os resultados estão contidos na tabela 2. Tabela 2 – Dados de campo Ângulo Horizontal Altura do inst. (m) Rumo Azimute Diferença de nível Distância Horizontal (m) 1,52 44° NW 316° 0,13407 13,39 103°52'15" 1,52 64° NE 64° 0,13592 22,99 53°47'51" 1,52 74° SE 106° 0,08822 24,19 4°09'46" 1,52 75° SE 105° 0,1181 8,99 74°14'11" 1,52 12° SW 192° 0,13527 7,79 36°41'00" 1,52 58º SW 238° 0,06852 11,59 87°15'48" 13 A fórmula seguinte é utilizada para calcular as distancias entre os pontos da área que foi realizado o levantamento. C² = a² + b² - 2ab x cos c Onde: C: distância entre os dois pontos a: ponto anterior b: ponto seguinte c: ângulo entre os dois pontos Que também foi aplicada em todos os pontos para determinação das distâncias entre os pontos. Esse cálculo das distâncias obteve resultados diferentes das medidas obtidas pelo AutoCAD como é demostrado na Tabela 3. Tabela 3 – Distância entre os pontos Estações Distância Calculada pela Distância horizontal (DH) Distância Calculada pela Distância da trena AutoCAD 0 – 1 29,24 29,99 29,93 1 – 2 21,37 21,75 21,66 2 – 3 15,53 15,61 14,55 3 – 4 10,17 10,02 9,44 4 – 5 7,08 7,02 7,02 5 – 0 17,28 1743 17,41 14 Imagem 3 – Croqui (planta baixa) AutoCAD 15 6. CONCLUSÃO Finalmente, concluímos que o relatório foi idealizado para a nossa aprendizagem e fixação do conteúdo que envolve a Irradiação. Além disso, foi importante ter uma experiência prática onde se observou a aplicabilidade de todo conteúdo visto em sala de aula e proporcionou a interação do grupo para a execução do levantamento topográfico, apesar das dificuldades enfrentadas. Os resultados obtidos foram satisfatórios, com erros aceitáveis. Foi possível fazer observações de vários métodos de medição da distância horizontal, mas mesmo assim as comparações foram toleráveis. Dessa maneira, foi de suma importância a realização do levantamento topográfico para agregar conhecimento e principalmente constatar a efetividade do método da Irradiação.
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