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Topografia Eng. Vinicius Braga Pelissari Introdução Eng. Vinicius Braga Pelissari Introdução Definição de Topografia “Topografia” deriva das palavras gregas “topos” (lugar) e “graphen” (descrever), o que significa a descrição minuciosa e exata de um lugar. Finalidade da Topografia Determinar o contorno, a dimensão, as características do relevo e posição relativa de uma porção limitada da superfície terrestre, desconsiderando a curvatura da Terra. Compete ainda à Topografia, a locação, no terreno, de projetos de Engenharia e Arquitetura. Introdução Importância da Topografia O planejamento de qualquer atividade que de alguma forma se relaciona com o espaço físico que habitamos requer, inicialmente, o conhecimento deste espaço. É a base de qualquer projeto ou obra realizada por engenheiros ou arquitetos: obras viárias, núcleos habitacionais, edifícios, aeroportos, hidrografia, planejamento, urbanismo, paisagismo, cultura, sistemas de água e esgoto, irrigação, traçado de cidades, meio ambiente e etc. Formas de representação da terra Mapa Representa a Terra nos seus aspectos geográficos naturais ou artificiais e destina a fins culturais ou ilustrativos – Cartografia; Carta Representa os aspectos naturais e artificiais da Terra, destinada a atividades antrópicas, permitindo a realizações de projetos. Geodésia Topografia Planta de uma superfície da Terra que despreza sua curvatura, permitindo a realização de projetos - Topografia Mapa Carta Planta Formas de representação da terra Os mapas, cartas e plantas são feitas a partir da integração de diversas tecnologias concentrando-se em uma denominada GEOCIÊNCIAS e/ou GEOPROCESSAMENTO . • A Topografia • A Geodésia • A Cartografia • A Fotogrametria e Fotointerpretação • O Sensoriamento Remoto •Os Sistemas de Informações Geográficas (SIG) • Os Sistemas de Posicionamento Global (GPS) Tecnologias de Mapeamento da Terra • Superfície da Terra (Superfície Topografia - curva) é representada no plano através da Projeção Ortogonal. • Os objetos, ou seja, as características da superfície topográfica, são representados no plano topográfico por meio da intercessão das verticais dos pontos sobre esta superfície, gerando, desta forma, uma planta topográfica. Representação da Superfície Terrestre Planta Topográfica – Representação Superfície Topográfica Real Projeção Ortogonal Vertical do Ponto Representação da Superfície Terrestre Planta Topográfica – É a representação da superfície topográfica em um plano horizontal, imaginado a projeção dos pontos por meio de uma projeção uma ortogonal denominada de vertical de um ponto. Vertical de um Ponto – É uma linha, normal a superfície da terra, que passa por um ponto situado em qualquer parte do globo terrestre em direção ao centro do planeta - elipsoide (sentido de atuação da força da gravidade). Divisão da Topografia Topometria: conjunto de métodos (ângulos e distâncias) e instrumentos (teodolito, nível e etc) utilizados nos levantamentos topográficos. • planimétrico: compreende o conjunto de operações necessárias para a determinação de pontos e feições no terreno que serão projetados sobre um plano horizontal. Representação bidimensional ( x e y). • planialtimétrico: fornece, além das informações de planimetria, a representação vertical ou de nível (cota, altitude). Representação tridimensional (x, y e z). Modelos Terrestres Modelo Esférico: representada como uma esfera. Modelo Geoidal: representada por uma superfície fictícia definida pelo prolongamento do nível médio dos mares (NMM) por sobre os continentes. Referência para as medidas de altitude. Modelo Elipsoidal: representada por uma superfície formada a partir de um elipsoide de revolução (Imbituba, SC). Latitude (): ângulo formado entre o paralelo de um ponto e o plano do equador. Longitude (): ângulo formado entre o meridiano de um ponto e o meridiano de origem, Greenwich (Inglaterra) 1) Qual importância da topografia para a engenharia. 2) Qual a diferença entre topografia e geodésia. 3) Diferencie mapa, carta e planta topográfica. 4) Defina plano topográfico e vertical de um ponto. Exercícios 5) Quais são os modelos terrestres e suas principais características. 6) O que vem a ser um geóide e um elipsoide de revolução. 7) Qual o significado da latitude e longitude de um ponto na superfície da terra. 8) Explique o significado de Datum. Exercícios Unidades de Medida Eng. Vinicius Braga Pelissari Sistema Métrico Decimal A unidade base é o metro (m), cujas subdivisões são: • Kilômetro (km) – 1000 m • Hectômetro (hm) – 100 m • Decâmetro (dam) – 10 m • Decímetro (dcm) – 0,1 m • Centímetro (cm) – 0,01 m • Milímetro (mm) – 0,001 m Unidades de Medida Linear Sistema Antigo Brasileiro de Pesos e Medidas • 1 Légua – 6.600 m • 1 Braça – 2,2 m • 1 Pé – 0,33 m • 1 Palmo – 0,22 m Unidades de Medida Linear Sistema Métrico Decimal A unidade base é o metro quadrado (m2), cujas subdivisões são: • km2 – 1.000.000 m2 – 106 m2 • hm2 – 10.000 m2 – 104 m2 • dam2 – 100 m2 - 102 m2 • dcm2 – 0,01 m2 - 10-2 m2 • cm2 – 0,0001 m2 – 10-4 m2 • mm2 – 0,000001 m2 – 10-6 m2 Unidades de Superfície - Área Sistema Antigo Brasileiro de Pesos e Medidas • 1 hectare (há) – 10.000 m2 • 1 Alqueire – derivado da braça (mineiro 100x100 braças - 48.400 m2) • 1 Quarta – quarta parte do alqueire • 1 Litro – 605 m2 Unidades de Superfície - Área Sistema Sexagesimal A unidade base é o grau sexagesimal (°), cujas subdivisões são o minuto (’) e o segundo (”). Unidades Angulares 0° 90° 180° 270° = 360° 1 grau = 60 minutos; 1 minuto = 60 segundos • Neste sistema o ângulo pode ser expresso em graus decimais, ou seja, sem a representação dos minutos e segundos. Por exemplo 50°30’ sexagesimal é equivalente a 50,5° decimais. • O grau decimal é expresso pelo grau e pelo decimal correspondente aos minutos e segundos do ângulo. Sistema Centesimal A unidade base é o grado e suas subdivisões são do decigrado e o decimiligrado. Unidades Angulares 0° 100° 200° 300° = 400° 1 graus = 1,1111 grados Sistema Radiano A unidade é o radiano, cujo valor que é baseado na constante . Unidades Angulares 0 /2 3 /2 = 2 1 grau = 1,7453x10-2 radianos 1) Um terreno onde deseja-se construir um loteamento possui 20,5 hectares de área superficial. Qual o valor da área no sistema métrico decimal. 2) Um lote rural possui área de 1,2 alqueires. Qual a sua área em hectares e no sistema métrico decimal. 3) Transforme os seguintes ângulos de sexagesimal para decimal e vice versa: a) 20,34º b) 180º20’30” c) 320, 95º e d) 265º10’45” 4) Faça as transformações anteriores utilizando a calculadora científica. Exercícios 5) Um terreno retangular possui 20m de largura por 30m de comprimento. Desenhar o terreno nas escalas: a) 1/250 b) 1/600 e c) 1/1000. 6) Em cada desenho anterior inserir uma casa quadrada com 15m de aresta, afastamento lateral esquerdo de 2m e afastamento frontal de 7,5m.7) Calcular a escala de uma planta topográfica sabendo-se que um comprimento gráfico na mesma vale 10cm e o real vale 100m. Se um edifício na planta mede 6x4cm, quais as suas dimensões e área. Exercícios Sistema de Coordenadas Eng. Vinicius Braga Pelissari Sistema de Coordenadas Retangulares Leitura de Coordenadas • Na leitura de coordenadas geográficas (Φ,λ) ou planimétricas (E,N) de um ponto, em uma carta ou mapa, empregamos conhecimento matemáticos simples tais como regra de três; * P 10 20 30m 20 40 30 Y, N ou Φ X, E ou λ Dh dh Dv dv Para direção horizontal – EP – 30 e 20 m h h h h D d x xd D 1010 xEP 30 Sistema de Coordenadas Retangulares Leitura de Coordenadas • A obtenção de um ponto, mediante suas coordenadas, é um processo usado no sentido de situar um detalhe topográfico, como cruzamento de estradas, foz de um rio, etc. * P 10 20 30m 20 40 30 Y, N ou Φ X, E ou λ Dh dh Dv dv Para direção Vertical – NP – 20 e 30 m v v v v D d y yd D 1010 yNP 20 Distância entre Pontos * P 10 20 30m 20 40 30 Y, N ou Φ X, E ou λ * Q NP EP EQ NQ DH EP – EQ = E NP – NQ = N Distância horizontal entre os pontos P e Q Passo 1: determinar as coordenadas de P e Q por meio de interpolação – método anterior. • o ponto P possui as coordenadas EP e NP • o ponto Q possui as coordenadas EQ e NQ Passo 2: aplicar o teorema de Pitágoras para o cálculo da distância. 22 QPQPH EENND Sistema de Coordenadas Retangulares P Orientação de um Alinhamento A orientação do alinhamento é o cálculo ou medida do ângulo entre a direção norte-sul com o alinhamento. Este ângulo é conhecido como azimute. * 20 30m 20 30 N (0°) Q * AZ E N 1°Q 2°Q 3°Q 4°Q L (90°) S (180°) O (270°) Sistema de Coordenadas Retangulares P Cálculo de Área A área de um polígono, terreno ou superfície topográfica, pode ser calculada usando as coordenadas dos seus vértices. Outra possibilidade e dividir o polígono em figuras geométricas conhecidas, calcular a área de cada um em separado e depois somá-las * 20 30m 20 30 N (0°) R * 1°Q 2°Q 3°Q 4°Q L (90°) S (180°) O (270°) Sistema de Coordenadas Retangulares S * Q * Cartas do IBGE Eng. Vinicius Braga Pelissari Carta / Folha do IBGE Carta ou Folha do IBGE é o resultado mapeamento sistemático do território brasileiro, que pode ser feito em diversas escalas. Sua obtenção se dá por meio do uso das Geociências. As cartas são georreferenciadas, ou seja, estão associadas a um sistema global de coordenadas. Carta / Folha do IBGE Uma carta pode vir a representar dois aspectos principais da superfície terrestre: • Aspecto Físico ou Natural – hidrografia, vegetação, solo, relevo, etc; • Cultural ou Artificial – sistema viário, construções, limites, etc. Ambos os aspectos são apresentados na carta por meio de simbologia de padrão universal, que se encontra no rodapé da folha. Carta / Folha do IBGE Hidrografia A representação dos elementos hidrográficos é feita, sempre que possível, associando-se esses elementos a símbolos que caracterizem a água, tendo sido o azul a cor escolhida para representar a hidrografia, oceanos, alagados, etc. Carta / Folha do IBGE Vegetação A cor verde é universalmente usada para representar a cobertura vegetal do solo. Na folha 1:50.000 por exemplo, as matas e florestas são representadas pelo verde claro. O cerrado e caatinga, o verde reticulado, e as culturas permanentes e temporárias, outro tipo de simbologia, com toque Figurativo. Carta / Folha do IBGE Unidades Político-Administrativa Unidades (Federal, estadual e Municipal) São representadas nas cartas e mapas por meio de linhas convencionais (limites) correspondente a situação das unidades no ano da edição do documento cartográfico. Consta no rodapé das cartas topográficas a referida divisão, em representação esquemática Carta / Folha do IBGE Unidades Político-Administrativa Carta / Folha do IBGE Áreas Especiais São áreas legalmente definidas subordinada a um órgão público ou privado, responsável pela sua manutenção, onde se objetiva a conservação ou preservação da fauna, flora ou de monumentos culturais, a preservação do meio ambiente e das comunidades indígenas. • Parques Nacional, Estadual e Municipal • Áreas de Proteção Ambiental • Áreas de Preservação Permanente • Monumentos Naturais e Culturais • Áreas, Colônias, Reservas, Parques e Terras Indígenas Carta / Folha do IBGE Estradas de Rodagem e de Ferro • No caso particular das rodovias, sua representação em carta não traduz sua largura real uma vez que a mesma rodovia deverá ser representada em todas as cartas topográficas desde a escala 1:250.000 até 1:25.000 com a utilização de uma convenção. Uma ferrovia é representada na cor preta. Carta / Folha do IBGE Linhas de Comunicação e outros Elementos Planimétricos As linhas de comunicação resumem-se à linha telegráfica ou telefônica e às linhas de energia elétrica (de alta ou baixa tensão). Carta / Folha do IBGE Linhas de Limite • Em uma carta topográfica é de grande necessidade a representação das divisas interestaduais e intermunicipais. Na carta em 1:25.000 é possível a representação de divisas distritais, o que não acontece nas demais escalas topográficas. • Numa carta geográfica, a CIM, por exemplo, só há possibilidade do traçado dos limites internacionais e interestaduais. Exercícios 3 4 2 1 10 20 30m 20 40 30 1) Dado o terreno abaixo (1-2- 3-4), determinar: a) As coordenadas dos vértices do terreno; b) A distância dos alinhamentos “1-2” e “2-3”; c) A orientação do alinhamento “3-4”; d) O perímetro do terreno e; e) A área do terreno. Usar as coordenadas para a realização dos cálculos. Sistema de Coordenadas Globais Eng. Vinicius Braga Pelissari Sistema de Mapeamento UTM Consiste de um sistema de coordenadas globais e de nomenclatura de cartas que é a base da cartografia. Nomenclatura – Letras e Números – Escala da Carta Vitória - SF24VBI3 – 1/50.000 Globo – Dividido em Fusos e Zonas – 4°Latitude e 6°Longitude (Carta do Mundo ao Milionésimo – Escala: 1:1.000.000) A região mapeada em cada carta 1/1.000.000 é subdividida e novamente mapeada em escalas maiores. Sistema de Coordenadas UTM Exercícios 1) Determinar a nomenclatura da carta que contempla a cidade de Viçosa, MG, na escala 1/25.000, sabendo-se que suas coordenadas geográficas são = -20 32’35’’ sul e = 43 17’16’’ oeste. 2) O que são coordenadas georreferenciadas e o que significa georreferenciamento. 3) Explique a projeção cartográfica UTM e o significado do quadriculado UTM. 4) Qual o significado da nomenclatura das cartas UTM. Exercícios 5) Determine “via internet” as coordenadas geográficas da cidade de São Mateus. Faça um croqui relacionando-as com a origem do sistema de coordenadas global. 6) Determinara nomenclatura da carta que contempla a cidade de Madri, na Espanha, na escala 1/250.000. Equipamentos Topográficos Eng. Vinicius Braga Pelissari Equipamentos Topográficos Teodolito - equipamento usado principalmente para a medição de ângulos. Possuem recursos para a medição de distâncias através dos seus fios estadimétricos e do uso de uma mira graduada. Equipamentos Topográficos Estação Total - equipamento usado na medição de ângulos e distâncias. Possuem recursos para gravação e indicação de atributos sobre os pontos medidos. Possuem também programas aplicativos internos para operações topométricas. Equipamentos Topográficos Receptor GPS - instrumento utilizado para a obtenção das coordenadas geográficas (Φ,λ) ou planimétricas (E,N) de um ponto na superfície da terra. Equipamentos Topográficos Nível Geométrico - instrumento utilizado para medição de diferença de nível entre pontos topográficos. Equipamentos Topográficos Equipamentos Topográficos Exercícios 1) Cite o nome e a utilidade de alguns equipamentos topográficos. 2) Diferencie teodolito, estação total e nível geométrico. 3) Faça um resumo sobre os passos para a instalação de um teodolito. 4) Cite os principais componentes de um teodolito. Ângulos Eng. Vinicius Braga Pelissari Ângulos Goniologia Parte da topografia em que se estuda os ângulos, os instrumentos e processos de medida angular. Elementos Geométricos • Pontos; • Segmentos de reta; • Vértice; Ponto Topográfico – é todo ponto no terreno que serve de apoio para a execução das medidas angulares e lineares. Ângulos Alinhamento – segmento de reta que une dois pontos topográficos. Tipos de Ângulos • Horizontais - relacionado com a localização das feições topográficas (plano); • Verticais – relacionado com os níveis (alturas) e medidas de distância indireta; • Azimutais – orientação dos alinhamentos (orientação em relação ao norte). Ângulos Horizontais Interno e Externo – são formados pelo alinhamento de ré (origem ou partida) para o alinhamento de vante (chegada). Se ocorrer na parte interna de um polígono e denominado de ângulo interno, ao contrário, externo. Deflexão – formado pelo prolongamento do alinhamento de ré com o alinhamento de vante. Varia de 0° a 180° a direita ou a esquerda. Este tipo de ângulo é muito utilizado em projetos de estradas, loteamentos, urbanismo, traçado de cidades, linhas de energia elétrica, saneamento, etc. Azimutais – objetivam a orientação de uma planta topográfica ou uma carta, bem como projetos de engenharia e arquitetura. São classificados em azimutes e rumos. Ângulos Horizontais Ângulos Interno e Externo P1 P2 P3 n = número de vértices da poligonal 2180 2180 nê nî Ângulos Horizontais Ângulos de Deflexão A B C D dd de Ângulos Horizontais Azimute Ângulo formado pela direção norte-sul, com origem no norte, e o alinhamento, medido no sentido horário. A B N S W E AZAB O azimute pode ser: • Magnético • Verdadeiro ou geográfico • Quadrícula. Ângulos Horizontais Rumo Menor ângulo que o alinhamento forma com a direção norte-sul, tanto no sentido horário quanto no sentido anti- horário. N S W E A B C E D RAB - NE RAc - SE RAE - NW RAD - SW O rumo pode ser: • Magnético • Verdadeiro ou geográfico • Quadrícula. Ângulos Horizontais Azimute x Rumo N S W E A B C E D RAB - NE RAc - SE RAE - NW RAD - SW No quadrante (NE) – AZ = R No quadrante (SE) – AZ = 180° - R (SE) No quadrante (SW) – AZ = 180° + R (SW) No quadrante (NW) – AZ = 360° - R (NW) Ângulos Horizontais Norte Magnético (NM) – é o plano que passa pelo eixo longitudinal de uma agulha imantada (bússola ou declinatória) em equilíbrio. Bússola e Declinatória – são instrumentos específicos para a determinação de ângulos formados entre o norte magnético e um alinhamento. Norte Verdadeiro (NV) – é o plano que passa pelo ponto e pêlos pólos norte e sul da terra. Declinação Magnética – é o ângulo formado entre os nortes verdadeiro e magnético. NV NM doc Declinação Ocidental (-) NV NM Declinação Nula NV dor Declinação Oriental (+) Ângulos Horizontais Ângulos Horizontais Variação da Declinação Magnética • Variação Geográfica – observada com a variação da latitude e longitude do local; • Variação Temporal – ocorre com o passar do tempo (anual); • Interferências Locais – linhas de alta tensão, objetos de aço, equipamentos eletrônicos, etc. Ângulos Horizontais Curva Isogônica – são linhas de mesma declinação magnética. Geralmente são apresentadas na forma de mapas (Mapa magnético do Brasil). Curva Isopórica – são linhas de mesma variação anual da declinação magnética. Também são apresentadas na forma de mapas. Estas curvas são determinadas pelo IBGE e são apresentadas na forma de um mapa conhecido como carta magnética do Brasil. Ângulos Horizontais Conversão entre Rumo/Azimute magnético em Verdadeiro. P Q NV NM dor AZm AZv • AZv = AZm + dor • AZv = AZm - doc P Q NV NM doc AZm AZv • Rv = Rm d NV S E W Doc (-) Dor (+) Doc (+) Dor (-) Doc (+) Dor (-) Doc (-) Dor (+) Ângulos Horizontais Ângulos Horizontais Determinação do Norte Verdadeiro • Cartas Isogônicas e Isopóricas • Astronomia • Visadas ao Sol • Estilete Universal Os ângulos verticais são obtidos para o cálculo da diferença de nível e distância horizontal entre pontos topográficos (taqueometria). Ângulo de Inclinação (α): é o ângulo em que a linha de visada do teodolito forma com a horizontal, medido a partir da horizontal. Ângulo Zenital (Z): é o ângulo formado entre a direção de uma visada e a vertical de um ponto, medido a partir do zênite. Ângulos Verticais • o ângulo de inclinação é positivo quando a visada for ascendente e negativo quando for descendente. Varia de 0° a 90°. • o ângulo zenital é sempre positivo e varia de 0° a 360°. Ângulos Verticais Exercícios 1) Diferenciar azimute de rumo. 2) O que é declinação magnética. 3) Converter os seguintes ângulos azimutais. Faça o croqui. a) 89 30’ b) 36 10’ NO c) 166 47’ d) 45 01’ SE 4) Qual a diferença entre os nortes magnético, verdadeiro e de quadrícula. 5) Através das curvas isogônica e isopórica obter a declinação magnética da cidade de São Paulo para o ano de 2013. Exercícios 5) Um engenheiro deseja projetar um loteamento de forma que a rua principal fique alinhada a 45 NE. Sabendo-se que a declinação magnética local vale 23 54’ oriental e que a locação será feita com a bússola, qual o valor do azimute magnético a ser usado na orientação. 6) Um engenheiro é chamado para projetar uma casa sobre uma planta topográfica confeccionada em 1980. Qual azimute magnético ele deverá direcionar à bússola para aviventar um alinhamento que nesta data tinha um azimute magnético de 234 18’. Dados: doc – 1980 = 21 10’ e doc – 2005 = 23 39’ Distâncias Eng. Vinicius Braga Pelissari Distâncias Distância Horizontal (DH) É a distância medida entre doispontos, no plano horizontal. Distância Vertical ou Diferença de Nível (DN) É a distância medida entre dois pontos, em um plano vertical que é perpendicular ao plano horizontal. Distâncias Distância Inclinada (DI) É a distância medida entre dois pontos, em planos que seguem a inclinação da superfície do terreno. Processo de Medição Direto O processo de medição de distâncias é direto quando esta distância é determinada em comparação a uma grandeza padrão previamente estabelecida, ou seja, quando o instrumento de medida é aplicado diretamente sobre o terreno. Os dispositivos utilizados neste processo são conhecidos por diastímetros. Processo de Medição Indireto O processo de medição de distâncias é indireto quando esta distância é calculada em função da medida de outras grandezas, não havendo, portanto, necessidade de percorrê- las para compará-las com a grandeza padrão. Processo de Medição Eletrônico A distância pode ser medida eletronicamente por meio de instrumentos que emitem energia eletromagnética. Distâncias Diastímetros São os instrumentos utilizados na medição das distâncias diretamente sobre a superfície. Distâncias – Processo Direto Acessórios de Medida São utilizados no auxílio das tomadas de distâncias. Distâncias – Processo Direto Medidas com Diastímetros - Lance Único – Pontos Visíveis Neste caso a trena possui comprimento maior do que o alinhamento e a diferença de nível entre os pontos é pequena. A distância horizontal AB é a projeção ortogonal, no plano horizontal HH, do segmento de reta AB. Distâncias – Processo Direto Medidas com Diastímetros - Vários Lances Neste caso a trena possui comprimento menor do que o alinhamento e/ou a diferença de nível entre os pontos é grande. Distâncias – Processo Direto Erros na Medição Direta de Distâncias • Erro de dilatação; • Falta de horizontalidade do diastímetro; • Desvio lateral do diastímetro; • Desvio vertical da baliza; • Erro de catenária. Distâncias – Processo Direto Processo que se baseia na trigonometria para a determinação das distâncias. Neste caso é necessário obter informações no campo que, posteriormente, são usadas para calcular as distâncias. O aparelho fundamental é o teodolito. Distâncias – Processo Indireto Distâncias – Processo Indireto São necessários alguns acessórios para auxiliar na medição, tais como o tripé e a mira. O processo indireto mais utilizado é denominado de estadimetria )(2 ZmgsenDH DH – distância horizontal m – Fio Superior (FS) – Fio Inferior (FI) g – constante estadimétrica = 100 Z – ângulo zenital. FMi Zmgsen DN 2 )2( DN – distância horizontal i – altura do instrumento; FM – fio médio Distâncias – Estadimetria Erros na Medição Estadimétrica • Erros na medição da mira (depende da distância, da capacidade de aumento da luneta, espessura dos fios do retículo, da refração atmosférica); • Verticalidade da mira; • Erro na leitura dos ângulos verticais; Distâncias – Estadimetria Processo que tem por base os medidores eletrônicos de distâncias (MED) Distâncias – Processo Eletrônico Desenho Topográfico Eng. Vinicius Braga Pelissari Tipos de Plantas Topográficas • Planimétrica – duas coordenadas lineares - ortogonais (x,y); • Planialtimétricas – coordenadas ortogonais (x,y) e coordenada vertical (z); • Perfis Topográficos – uma coordenada linear (x) e coordenada vertical (z). Tipos de Plantas e Coordenadas Tipos de Coordenadas • Coordenadas Ortogonais ou Retangulares (x, y) - são calculadas a partir das coordenadas polares. • Coordenadas Polares (Az, Dh) - são os ângulos (azimutes) e as distâncias obtidas no levantamento topográfico da área. y x Poste px py Árvore ax ay dh y x P1* *P2 dh N Az Tipos de Plantas e Coordenadas Legenda Quadro de Convenções Desenho Orientação em relação ao Norte Escala Gráfica Componentes de uma Planta Topográfica Componentes de uma Planta Topográfica Escala A representação da superfície topográfica na forma de mapas, cartas e plantas topográficas exige a redução de suas dimensões através de uma lei. Esta lei denomina-se Escala Topográfica. Definição: É a lei que relaciona um desenho representativo de um objeto e o próprio objeto, ou seja, é a relação entre o comprimento gráfico e o real. A escala pode ser numérica ou gráfica. Componentes de uma Planta Topográfica Escala Numérica • E = 1/1000 – uma unidade no desenho representa mil unidades na superfície terra. • se uma rua no desenho mede 1cm o seu comprimento real é de 1000cm ou 10m. )_(_ )_(_ objetorealdistância desenhográficadistância D d E EscaladeFator d D f f E __ 1 Componentes de uma Planta Topográfica Exercício Sabendo-se que o muro de um terreno possui 200m de comprimento e que o comprimento gráfico do mesmo muro vale 10cm, calcule: a) A escala da planta topográfica; b) Qual o comprimento real da lateral de uma casa que possui 2cm na planta. Componentes de uma Planta Topográfica Escala Gráfica Qualquer forma que represente graficamente a lei de relacionamento existente entre um desenho de um objeto e o próprio objeto, ou seja a escala é representa por um segmento de reta e não por um número. Componentes de uma Planta Topográfica Escala Gráfica O manuseio da escala gráfica é feito por meio de um compasso, linha ou tira de papel, através do qual é fixado o segmento desejado. Na escala gráfica faz-se com que um dos extremos do segmento pertença a um dos pontos da direita da origem e o outro dentro do talão da escala. Exemplo: construir a escala gráfica 1/50 sabendo-se que a unidade é o metro. Legenda Indica as principais características da área levantada topograficamente. Tipo: Local: Data: Proprietário: Responsável Técnico: Crea: Desenhista: Crea: Escala: Área: Perímetro: Componentes de uma Planta Topográfica Quadro de Convenções Indica as principais características da área levantada topograficamente através de um simbologia, ou seja, construções, estradas, relevo, vegetação, são, na maioria das vezes apresentados na planta na forma de símbolos. Componentes de uma Planta Topográfica Orientação Serve para orientar a superfície terrestre em relação a direção norte sul. Geralmente numa planta topográfica são apresentados dois tipos de norte: o magnético e o verdadeiro. Componentes de uma Planta Topográfica Coordenadas Polares • Neste caso a planta topográfica é construída usando-se os ângulos e as distâncias medidos (caderneta de campo ou de escritório) e do croqui da área. • Para fazer o desenho basta pegar uma folha compatível com a escala a ser utilizada, fixar o ponto inicial de forma a centralizar o desenho e coincidir a direção do norte com a vertical da folha. • No AutoCad basta fixar o ponto inicial e lançar os ângulos e distâncias diretamente no computador. Técnicas de Desenho Técnicas de Desenho Exercício Dada a caderneta de campo e o croqui de um levantamentodesenhar a planta topográfica da área. Técnicas de Desenho Exercício Croqui Coordenadas Retangulares Neste caso a planta topográfica é construída usando-se as coordenadas dos pontos topográficos levantados em campo (caderneta de Escritório). As coordenadas são calculadas através dos ângulos e distâncias medidos. Técnicas de Desenho x y 10 20 30 40 50 50 60 70 80 Caderneta de Escritório Ponto X Y Observação 1 15 55 Quina de lote 2 45 55 Quina de lote 3 45 80 Quina de lote 4 15 65 Quina de lote 5 35 65 Árvore 1 2 3 65 45 15 55 4 35 Técnicas de Desenho Exercício Desenhar a planta topográfica para o terreno abaixo. Cálculo de Poligonal Eng. Vinicius Braga Pelissari Caderneta de Campo Estação Ponto Visado Ângulo Horário Fio Superior Fio Médio Fio Inferior Ângulo Zenital Distância Diferença de Nível Observações P0 I = 1,340 NM 0°00’ Orientação P1 137°09’ Azimute Inicial P5 0°00’ Poligonal P1 86°23’ 1,720 1,340 0,960 85°00’ 75,423 6,599 Poligonal P1 I = 1,460 P0 0°00’ P2 151°24’ 1,600 1,460 1,320 74°29’ 25,996 7,218 Poligonal a 140°15’ 1,520 1,460 1,400 105°10’ 11,179 -3,030 Casa P2 I = 1,420 P1 0°00’ P3 78°27’ 1,590 1,420 1,250 86°12’ 33,851 2,248 Poligonal P3 I = 1,500 P2 0°00’ P4 210°52’ 1,650 1,500 1,350 93°01’ 29,917 -1,577 Poligonal P4 I = 1,340 P3 0°00’ P5 99°42’ 1,730 1,340 0,950 101°04’ 74,810 -14,694 Poligonal P5 I = 1,560 P4 0°00’ P0 93°06’ 1,910 1,560 1,210 89°57’ 70,000 0,061 Poligonal Erro Angular de Fechamento - EAF Estação Ponto Visado Azimute Ângulo Horário P0 P1 137°09’ 86°23’ P1 P2 151°24’ a 140°15’ P2 P3 78°27’ P3 P4 210°52’ P4 P5 99°42’ P5 P0 93°06’ Na verificação do EAF utiliza-se somente os ângulos da poligonal. Ângulo Horário/Anti-horário • n = número de vértices da poligonal. )2(180 )2(180int nêEAF nîEAF externo erno Erro Angular de Fechamento - EAF Estação Ponto Visado Azimute Ângulo Horário P0 P1 137°09’ 86°23’ P1 P2 151°24’ a 140°15’ P2 P3 78°27’ P3 P4 210°52’ P4 P5 99°42’ P5 P0 93°06’ '54719'0693'4299'52210'2778'2411'2386 î '060)26(180 îEAF '060EAF Exemplo Obs: o resultado mostra que o somatório dos ângulos medidos no campo ficou menor do que a referência, ou seja o erro foi para menos. Compensação do EAF Para compensar o EAF é necessário comparar o erro obtido com uma tolerância angular. Na literatura existe várias equações para expressar a tolerância angular de um levantamento topográfico, dentre elas podemos destacar: - d = menor leitura angular do teodolito/estação total - n = número de vértices da poligonal ndTangular 5 Compensação do EAF Exemplo '126'1*55 ndTangular • Como o EAF foi menor do que a Tangular o trabalho de campo pode ser corrigido. • Caso o EAF fosse maior que a Tangular o trabalho de campo deveria passar por uma revisão para a verificação dos erros cometidos. Compensação do EAF A compensação do EAF é feita diretamente sobre os ângulos medidos, somando-se ou subtraindo-se, a correção angular. A correção angular é calculada por: Obs: quando o EAF é positivo a correção angular é subtraída dos ângulos, caso contrário, soma-se a correção aos ângulos. n EAF Cangular Compensação do EAF Estação Ponto Visado Ângulo Horário Ângulo Horário Corrigido P0 P1 86°23’ 86°24’ P1 P2 151°24’ 151°25’ a 140°15’ 140°15’ P2 P3 78°27’ 78°28’ P3 P4 210°52’ 210°53’ P4 P5 99°42’ 99°43’ P5 P0 93°06’ 93°07’ Exemplo '010 6 '060 angular angular C n EAF C • como o EAF foi negativo vamos somar 0 01’ a cada ângulo da poligonal. • P0-P1corrigido = 86 23’ + 0 01’ = 86 24’ Cálculo dos Azimutes Ângulo Interno polígono no sentido anti-horário polígono no sentido horário horárioantcal horárioantcal ANGAZAZ ANGAZAZ Ângulo Externo polígono no sentido anti-horário polígono no sentido horário horárioantcal horárioantcal ANGAZAZ ANGAZAZ Cálculo dos Azimutes Observações • caso a soma acima de abaixo de 180 soma-se 180 ; • caso a soma acima de acima de 540 subtrai-se 540 ; • caso a soma fique entre 180 e 540 subtrai-se 180 ; • caso alguma soma de um valor negativo somar 360 . Estação Ponto Visado Azimute Lido Ângulo Horário Corrigido Azimute Calculado P0 P1 137°09’ 86°24’ 137°09’ P1 P2 151°25’ 108°34’ a 140°15’ 97°24’ P2 P3 78°28’ 7°02’ P3 P4 210°53’ 37°55’ P4 P5 99°43’ 317°38’ P5 P0 93°07’ 230°45’ Cálculo dos Azimutes Exemplo Como a poligonal se desenvolveu no sentido anti- horário e os ângulos horários são internos a equação a ser utilizada é: horárioantcal ANGAZAZ '34108180'34288'34288'25151'09137211021 PPPPPP ANGAZAZ '2497180'24277'24277'15140'091371101 aPPPaP ANGAZAZ '027180'02187'02187'2878'34108322132 PPPPPP ANGAZAZ Erro Linear de Fechamento - ELF Estação Ponto Visado Azimute Calculado (AZ) Distância (Dh) Coordenadas Relativas X Y P0 P1 137°09’ 75,423 P1 P2 108°34’ 25,996 A 97°24’ 11,179 P2 P3 7°02’ 33,851 P3 P4 37°55’ 29,917 P4 P5 317°38’ 74,810 P5 P0 230°45’ 70,000 Somatório 309,997 Coordenadas Relativas )cos( )( AZDY AZsenDX h h 22 )()( )()( EyExELF YYEy YXEx )()( kmkmTlinear Cálculo do - ELF Estação Ponto Visado Azimute Calculado (AZ) Distância (Dh) Coordenadas Relativas X Y P0 P1 137°09’ 75,423 51,294 -55,295 P1 P2 108°34’ 25,996 24,643 -8,277 A 97°24’ 11,179 11,086 -1,440 P2 P3 7°02’ 33,851 4,145 33,596 P3 P4 37°55’ 29,917 18,384 23,602 P4 P5 317°38’ 74,810 -50,412 55,273 P5 P0 230°45’ 70,000 -54,207 -44,289 Somatório 309,997 -6,153 4,610 mY msenX Y msenX PP PP PP PP 277,8)'34108cos(996,25 643,24)'34108(996,25 295,55)'09137cos(423,75 294,51)'09137(423,75 21 21 10 10 Passo 1: calcular as coordenadas relativas de todos os pontos; Passo 2: calcular o erro linear nas direções X e Y; Passo 3: Calcular o ELF; Passo 4: calcular a tolerância linear; Passo 5: comparar o erro cometido com a tolerância. mT mELF mEy mEx linear 557,0309997,0 688,7)610,4()153,6( 610,4)(861,107)(471,112 153,6)(619,104)(446,98 22 Compensação do ELF Estação Ponto Visado Azimute Calculado (AZ) Distância (Dh) Coordenadas Relativas Coordenadas Relativas Corrigidas X Y Xcorr Ycorr P0 P1 137°09’ 75,423 51,294 -55,295 P1 P2 108°34’ 25,996 24,643 -8,277 A 97°24’ 11,179 11,086 -1,440 P2 P3 7°02’ 33,851 4,145 33,596 P3 P4 37°55’ 29,917 18,384 23,602 P4 P5 317°38’ 74,810 -50,412 55,273 P5 P0 230°45’ 70,000 -54,207 -44,289 Somatório 309,997 -6,153 4,610 Perímetro Ey Cy Perímetro Ex Cx )( )( DhCyYYcorr DhCxXXcorr Compensação do ELF Estação Ponto Visado AzimuteCalculado (AZ) Distância (Dh) Coordenadas Relativas Coordenadas Relativas Corrigidas X Y Xcorr Ycorr P0 P1 137°09’ 75,423 51,294 -55,295 52,791 -56,417 (6) P1 P2 108°34’ 25,996 24,643 -8,277 25,159 -8,664 A 97°24’ 11,179 11,086 -1,440 11,308 -1,606 P2 P3 7°02’ 33,851 4,145 33,596 4,817 33,093 P3 P4 37°55’ 29,917 18,384 23,602 18,978 23,157 P4 P5 317°38’ 74,810 -50,412 55,273 -48,927 54,160 P5 P0 230°45’ 70,000 -54,207 -44,289 -52,818 -45,330 Somatório 309,997 -6,153 4,610 0,000 -0,001 (0,000) ...01487,0 997,309 610,4 ...01984,0 997,309 153,6 Cy Cx mCyYcorr mCxXcorr PP PP 417,56)423,75(295,55 791,52)423,75(294,51 10 10 Cálculo das Coordenadas Absolutas Estação Ponto Visado Azimute Calculado (AZ) Distância (Dh) Coordenadas Relativas Coordenadas Relativas Corrigidas Coordenadas Absolutas X Y Xcorr Ycorr X Y P0 P1 137°09’ 75,423 51,294 -55,295 52,791 -56,417 (6) P1 P2 108°34’ 25,996 24,643 -8,277 25,159 -8,664 A 97°24’ 11,179 11,086 -1,440 11,308 -1,606 P2 P3 7°02’ 33,851 4,145 33,596 4,817 33,093 P3 P4 37°55’ 29,917 18,384 23,602 18,978 23,157 P4 P5 317°38’ 74,810 -50,412 55,273 -48,927 54,160 P5 P0 230°45’ 70,000 -54,207 -44,289 -52,818 -45,330 1000,000 2000,000 Somatório 309,997 -6,153 4,610 0,000 -0,001 (0,000) YcorrYY XcorrXX anterior anterior Obs: nesta etapa deve-se adotar as coordenadas X e Y de um ponto da poligonal (ponto inicial). Cálculo das Coordenadas Absolutas Estação Ponto Visado Azimute Calculado (AZ) Distância (Dh) Coordenadas Relativas Coordenadas Relativas Corrigidas Coordenadas Absolutas X Y Xcorr Ycorr X Y P0 P1 137°09’ 75,423 51,294 -55,295 52,791 -56,417 (6) 1052,791 1943,584 P1 P2 108°34’ 25,996 24,643 -8,277 25,159 -8,664 1077,950 1934,920 A 97°24’ 11,179 11,086 -1,440 11,308 -1,606 1064,099 1941,978 P2 P3 7°02’ 33,851 4,145 33,596 4,817 33,093 1082,767 1968,013 P3 P4 37°55’ 29,917 18,384 23,602 18,978 23,157 1101,745 1991,170 P4 P5 317°38’ 74,810 -50,412 55,273 -48,927 54,160 1052,818 2045,330 P5 P0 230°45’ 70,000 -54,207 -44,289 -52,818 -45,330 1000,000 2000,000 Somatório 309,997 -6,153 4,610 0,000 -0,001 (0,000) 584,1943416,56)0(000,2000 791,1052791,52)0(000,1000 1 1 PY PX P P Representação do Relevo Topográfico Eng. Vinicius Braga Pelissari Dentre os vários métodos de representação do relevo de um terreno, o mais utilizado é o de curvas de nível, que consiste em reproduzir os pontos de interseção de planos horizontais equidistantes no terreno, determinando as linhas que unem pontos da mesma cota/altitude. Curva de Nível Curvas de Nível Curvas de Nível São curvas imaginárias cujos pontos que a constituem têm a mesma cota ou altitude. Aplicações Práticas • Escolha de traçados convenientes para ruas; • posicionamentos de projetos de engenharia sobre o terreno; • escolha de traçados de loteamentos; • cálculo do volume de movimentação de terra. Planos em Nível Curvas de Nível Equidistância Vertical - Ev É a diferença de nível entre curvas de nível consecutivas (1m, 2m, 5m, ..., 50m). Ev Cotas e/ou Altitudes Diferença de Nível É a diferença de altitude/cota entre pontos no terreno. Inclinação É o ângulo que um alinhamento forma com a horizontal. A inclinação pode ser em declive (negativa) ou em aclive. A inclinação é calculada pela razão entre a diferença de nível e a distância horizontal entre pontos. Dh n i * P *Q d h dh QPPQ CCn *Q * P n i Diferença de Nível e Inclinação Interpretação de curvas de Nível Afastamento entre Curvas de Nível Quando as curvas de nível de um terreno forem bem afastadas uma das outras indica que a superfície topográfica possui uma inclinação suave, o contrário indica uma inclinação forte. Inclinação Suave Inclinação Forte A B A B C D C D CDAB ii Interpretação de curvas de Nível Elevações e Depressões As elevações e depressões isoladas do terreno distinguem-se, graficamente, pelo envolvimento das curvas de nível. Quando as curvas de nível de menor valor envolverem as de maior valor, trata- se de uma elevação, em caso contrário, de uma depressão. Interpretação de curvas de Nível 10 9 8 7 6 5 7 6 5 8 9 • Vertentes: superfícies laterais das elevações ou depressões; • Linha de cumiada: linha comum a duas vertentes ascendentes. Em torno dela, curvas de cotas menores envolvem curvas de cotas maiores; Interpretação de curvas de Nível 10 9 8 7 6 5 7 6 5 8 9 • Talweg: linha comum a duas vertentes descendentes. Em torno dela, curvas de cotas maiores envolvem curvas de cotas menores; • Garganta: ponto comum de uma linha de cumiada com um talweg. Interpretação de curvas de Nível Interpretação de curvas de Nível Altimetria Eng. Vinicius Braga Pelissari Definição Estudo dos processos utilizados nas determinações das altitudes/cotas dos pontos topográficos, permitindo estudar o comportamento do relevo do terreno. Nivelamento É a operação topográfica utilizada para determinar as diferenças de nível ou distâncias verticais entre pontos topográficos. Conceitos Altitude A altitude de um ponto da superfície terrestre pode ser definida como a distância vertical deste ponto à superfície média dos mares (geóide). Cota A cota de um ponto na superfície da terra é definida como sendo a distância vertical deste ponto à uma superfície qualquer de referência, podendo esta ser real ou fictícia. Conceitos Superfícies de Comparação Plano de Referência – cotas (arbitrário); • Nível Médio dos Mares (NMM) – altitude ortométrica (real); • Elipsóide de Revolução – altitude geométrica. Conceitos Conceitos Diferença de Nível É a relação de distância vertical entre dois pontos quaisquer na superfície terrestre, ou seja, é a diferença entre as cotas ou altitudes dos pontos topográficos. Referência de Nível São pontos fixos no terreno, por meio de marcos, que se destinam a comparar níveis, verificar erros de nivelamento e determinar futuros níveis. Conceitos Processo de Nivelamento • Geométrico (simples ou composto); • Barométrico; • Trigonométrico; • Taqueométrico – estadimetria. Nivelamento Geométrico Características Gerais • É um processo de nivelamento efetuado por instrumentos (nível geométrico) que fornecem visadas paralelas ao plano horizontal. Envolve a leitura de réguas ou miras graduadas, não sendo necessária a medição de ângulos. • O nivelamento geométrico é divido em nivelamento simples, quando o equipamento é instalado uma única vez no campo e nivelamento composto, quando é exigido mudanças na posição do equipamento. Os níveis geométricos são classificados em: • ótico • digital • laser Nivelamento Geométrico Características Gerais Nivelamento Geométrico Simples Características Gerais • Neste método, instala-se o nível uma única vez em um ponto estratégico, situado ou não sobre a linha a nivelar e equidistante dos pontos de nivelamento.• Deve-se tomar o cuidado para que o desnível do instrumento aos pontos a nivelar não supere o tamanho da régua, bem como a altura de instalação do nível (plano horizontal). Nivelamento Geométrico Simples RN Cota de A Cota de B Plano de Visada ou Referência - PR decliveN acliveN LeituraLeituraN LeituraPRCota LeituraaPR vanteré vante ré )( )( cot Nivelamento Geométrico Simples Estacas Ré Vante PR NParcial NTota l Cota 0 3,100 103,100 100,000 1 0,620 2,480 2,480 102,480 2 0,600 0,020 2,500 102,500 3 0,980 -0,380 2,120 102,120 4 1,360 -0,380 1,740 101,740 5 2,570 -1,210 0,530 100,530 RN 0 2 3 4 5 Cota de 0 Cota de 2 1 PR 3,100 0,620 0,600 0,980 1,360 2,570 mCota LeituraPRCota m LeituraaPR vante ré 480,102620,0100,103 100,103100,3000,100Pr cot 1 Cota PR Nivelamento Geométrico Composto 1,660 0,500 0,460 2,200 Estaca Ré Vante PR Nparcia l Cota A 1,660 101,600 100,000 I 0,500 101,160 I 2,200 103,360 B 0,460 102,90 RN CA I B A CPR1 CPR2 CI CB Observações • O nivelamento composto é constituído por uma série de nivelamentos simples amarrados um ao outro pela estaca de mudança; • a estaca de mudança pode ser um ponto qualquer do terreno desde que seja bem materializado; • toda visada inicial (após instalação do nível) em nivelamento geométrico é denominada de “visada de ré. Nivelamento Barométrico Características Gerais É baseado na relação existente entre as variações de pressão atmosférica com a altitude, tendo em vista que a pressão do ar decresce a medida que a altitude aumenta. O instrumento utilizado nas medidas de pressão e o barômetro. mmHgmc PcH ponto /518,10 )760( Nivelamento Barométrico NMM 760mm/Hg A 710 B 650 C 685 HA HB HC m mH mH BC B A 13,368)685650(518,10 980,1156)650760(518,10 900,525)710760(518,10 Exemplo Nivelamento Trigonométrico Características Gerais Baseia-se na medida de distâncias horizontais e ângulos de inclinação para a determinação da cota ou altitude de um ponto por meio de relações trigonométricas. B A N Dh α )( tgDhN Dh N tg Perfis Topográficos Eng. Vinicius Braga Pelissari Definições • Perfil Longitudinal – é a representação altimétrica do relevo topográfico ao longo de um alinhamento pré-determinado. Esta representação é obtida pela intercessão de um plano vertical sobre o alinhamento de interesse. • Perfil Transversal – é a representação do relevo transversalmente a um eixo longitudinal pré-determinado. Definições Características de um Perfil • representação bidimensional do relevo (x,y) onde x representa as distâncias horizontais (estacas) e y as cotas (altitudes); • estacas são pontos determinados no terreno com distâncias iguais (10m, 20m,..., 50m); • geralmente a escala vertical é dez vezes maior do que a horizontal, insto é, se a escala horizontal Eh = 1/1000 a escala vertical é de Ev = 1/100 Cotas Ev Estacas Eh 0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 25 30 Perfil Topográfico 5 10 15 20 25 30 0 PLANO VERTICAL A B Obtenção de um Perfil 2 4 4 6 8 6 4 Obtenção de um Perfil Longitudinal Mantendo a Cota Constante Pontos Distâncias Cotas A 0 2 d ad 3 e de 4 b eb 4,5 f bf 5 g fg 6 h gh 7 I hi 8 J ij 7 C jc 6 a b c d e g h i j f Dist. (m) - Eh Cotas (m) - Ev b a d e f g h i j c 2 4 6 8 Obtenção de um Perfil 2 4 4 6 8 6 4 Obtenção de um Perfil Mantendo a Distância Constante a = 0 b = 3+d c = 8+d 1 2 3 4 5 6 7 8 Estacas Distâncias Cotas 0 0 2,0 1 20 3,0 2 40 3,7 3 60 4,2 3+d 60+d 4,5 4 80 5,1 5 100 5,7 6 120 6,5 7 140 7,5 8 160 7,2 8+d 160+d 6,0 Est -20m - Eh Cotas (m) - Ev 2 4 6 8 b 1 2 3 4 5 6 7 8 c a =
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