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Jonas de Oliveira Freire Engenheiro Agrônomo ► Curso: Técnico Subsequente em Edificações ► Disciplina: Topografia ► 90 horas (120 h/a) ► Interpretar e representar a superfície topográfica como recurso auxiliar nas obras de construção civil, saneamento e recursos hídricos; ► Manusear e instalar corretamente os equipamentos e instrumentos topográficos; ► Identificar as especificações técnicas dos equipamentos topográficos; ► Interpretar projetos topográficos; ►Aplicar as normas técnicas em topografia; ► Interpretar e representar a superfície topográfica com ênfase em Curvas de níveis como recurso auxiliar nas obras de construção civil, saneamento e recursos hídricos; ► Manusear e instalar corretamente os níveis ópiticos, GPS e outros instrumentos topográficos. ► Apresentação e conceitos do estudo da Topografia; ► O teodolito; ► Planimetria; ► Introdução ao desenho topográfico; ► Aplicação e teoria sobre Planimetria; ► Apresentação e conceitos do estudo da topografia ligados a nivelamento; ► Níveis ópticos; ► Altimetria; ► Taqueometria; ► Levantamento com GPS. ► Desenho de curvas de nível pra um levantamento topográfico. ► Aulas prátias e exposição participativa; ► Soluções de casos práticos de problemas ligados a Planimetria; ► Trabalhos topográficos realizados em equipe; ► Uso de recursos de multimídia; ► Soluções de problemas de topografia. BORGES, A. C. Topografia. v1. 3ª ed. São Paulo/SP: Blucher, 2013. 212p. BORGES, A. C. Topografia. v2. São Paulo/SP: Blucher, 1992. 232p. COMASTRI, J. A.; TULER, J. C. Topografia: altimetria. 3ª ed. Viçosa/MG: UFV, 2005. 200p. COSTA, A. A. Topografia. Curitiba/PR: Livro Técnico, 2011. 144p. 1.1- Conceito Topografia é a ciência que estuda uma área de terra limitada, com a finalidade de conhecer sua forma quanto ao contorno e ao relevo, sua orientação, sem levar em consideração a curvatura da terra (área de raio até 30km). 1.2- Origem a palavra "Topografia" deriva das palavras gregas "topos" (lugar) e "graphen" (descrever), o que significa, a descrição exata e minuciosa de um lugar. (DOMINGUES, 1979). . 1.3- Finalidade Determinar o contorno, dimensão e posição relativa de uma porção limitada da superfície terrestre, do fundo dos mares ou do interior de minas, desconsiderando a curvatura resultante da esfericidade da Terra. Compete ainda à Topografia a locação no terreno de projetos elaborados de engenharia. (DOMINGUES, 1979). . 1.4- Representação A porção da superfície terrestre, levantada topograficamente, é representada através de uma Projeção Ortogonal Cotada e denomina-se Superfície Topográfica. Isto equivale dizer que, não só os limites desta superfície, bem como todas as suas particularidades naturais ou artificiais, serão projetadas sobre um plano considerado horizontal. Esta projeção ou imagem figurada do terreno denomina-se de Planta ou Plano Topográfico. (ESPARTEL, 1987). . 1.5- Divisão do Levantamento topográfico: Planimétrico - Conjunto de operações necessárias para a determinação de pontos e feições do terreno que serão projetados sobre um plano horizontal de referência através de suas coordenadas X e Y (bidimensional); Altimétrico - Conjunto de operações necessárias para a determinação de pontos e feições do terreno que, além de serem projetados sobre um plano horizontal de referência, terão sua representação em relação a um plano de referência vertical ou de nível através de suas coordenadas X, Y e Z (tridimensional). 1.5- Divisão do Levantamento topográfico: Planimétrico - Conjunto de operações necessárias para a determinação de pontos e feições do terreno que serão projetados sobre um plano horizontal de referência através de suas coordenadas X e Y (bidimensional); Altimétrico - Conjunto de operações necessárias para a determinação de pontos e feições do terreno que, além de serem projetados sobre um plano horizontal de referência, terão sua representação em relação a um plano de referência vertical ou de nível através de suas coordenadas X, Y e Z (tridimensional). Topografia é muitas vezes confundida com a Geodésia pois se utilizam dos mesmos equipamentos e praticamente dos mesmos métodos para o mapeamento da superfície terrestre. • A Topografia tem por finalidade mapear uma pequena porção daquela superfície (área de raio até 30 km). • A Geodésia, tem por finalidade, mapear grandes porções desta mesma superfície, levando em consideração as deformações devido à sua esfericidade. Limitação da Topografia A representação gráfica da superfície estudada num trabalho topográfico não leva em consideração a curvatura da terra em consequência da sua esfericidade, assim, se a distância entre dois pontos extremos desse terreno for muito grande, o erro decorrente de se considerar, torna-se significativo. Representação esquemática da superfície da terra de segundo diferentes formas de interpretação Importância da Topografia • O trabalho topográfico é a base para qualquer projeto e de qualquer obra realizada por agrônomos, engenheiros ou arquitetos. • A Topografia fornece os métodos e os instrumentos que permitam o conhecimento do terreno e assegurem uma correta implantação da obra ou serviço. • Os trabalhos de obras viárias, núcleos habitacionais, edifícios, aeroportos, hidrografia, usinas hidrelétricas, telecomunicações, sistemas de água e esgoto, planejamento, urbanismo, paisagismo, irrigação, drenagem, cultura, reflorestamento etc. Ângulo Horizontal (Hz): é medido entre as projeções de dois alinhamentos do terreno, no plano horizontal. Ângulo Vertical (α): é medido entre um alinhamento do terreno e o plano do horizonte. Pode ser ascendente (+) ou descendente (-), conforme se encontre acima (aclive) ou abaixo (declive) deste plano. O ângulo vertical, nos equipamentos topográficos modernos (teodolito e estação total), pode também ser medido a partir da vertical do lugar (com origem no Zênite ou Nadir), daí o ângulo denominar-se Ângulo Zenital (V ou Z) ou Nadiral (V’ ou Z’). Nomenclatura em Topografia Durante o trabalho topográfico são utilizados vários termos específicos da Topografia: Ponto topográfico: Ponto escolhido no terreno e materializado pelo piquete e individualizado pela tachinha, colocada na parte superior do piquete. Alinhamento topográfico: É a linha que une dois pontos topográficos materializados, medido no plano horizontal de projeção, são os lados da poligonal. Ponto de partida: É o ponto onde tem início o levantamento, também chamado de estação zero. Estação: São os demais vértices da poligonal. Amarração de detalhes: É o relacionamento dos detalhes artificiais e naturais da região levantada, com os lados e vértices da poligonal. Planta topográfica: É a representação gráfica de parte da superfície terrestre a que se refere o levantamento. Divisão da Topografia A Topografia é dividida em duas partes, de acordo com as formas de representação de um trabalho topográfico, sendo que ambas fazem parte de um mesmo trabalho. Topometria É o conjunto de métodos empregados para medição de uma determinada superfície, a fim de se obter dados, para representação gráfica do terreno em estudo. Na topometria são realizadas medidas de distâncias, ângulos e diferenças de nível e a representação do relevo em plantas topográficas A topometria divide-se em Planimetria e Altimetria. Planimetria – É a representação em projeção horizontal dos detalhes naturais e artificiais da superfície terrestre, determinando-se a planta baixa do terreno.Altimetria – É a determinação das distâncias verticais de um certo número de pontos sobre a superfície a ser levantada, tendo como referência o nível médio dos mares ou o próprio plano topográfico. Topologia É o conjunto de métodos empregados com o objetivo de estudar as formas exteriores da superfície terrestre e das leis a que rege o seu modelado. Sua aplicação principal é na representação da altimetria pelas curvas de nível, que são as intersecções obtidas por planos equidistantes paralelos ao plano de representação. Materiais utilizados em levantamentos topográficos Trenas: São instrumentos utilizados para medição direta de distâncias. São graduadas em múltiplos e submúltiplos do metro, com comprimento variando de 20 a 50 m. São fabricadas em fiberglass (fibra de vidro) ou aço, com carretéis fechados ou abertos. Piquetes: São estacas de madeira com secção transversal quadrada, com comprimento de 15 a 25 cm, apontados em uma das extremidades. Tem por finalidade a materialização de um ponto topográfico, sendo cravado no solo, ficando apenas 1cm ou 2cm para fora, sem possíveis movimentos laterais. Estaca Testemunha: São estacas de madeira com 50 cm de comprimento, com um chanfro na parte superior, onde é colocado o nome ou número do piquete a que esta estaca se refere. Tem por finalidade, possibilitar a identificação e localização do piquete, ficando a mesma cravada a uma distância de 50 cm do referido piquete, com o chanfro voltado para o mesmo. Balizas: São hastes metálicas ou de madeira de secção transversal circular ou oitavada, respectivamente, com 2 m de comprimento, pintadas de branco e vermelho alternadamente em faixas de 50 cm. Servem para materializar a vertical nos pontos topográficos (piquetes). Bússolas: Dentro de uma grande variedade de tipos, são constituídas basicamente de uma agulha magnética e um círculo graduado. Divide-se em tipo americano (Rumos), e tipo francês (Azimutes). Tem por finalidade a orientação do alinhamento em relação ao Norte Magnético. Estádias: São construídas em forma de paralelepípedos em alumínio ou madeira, com 4m de comprimento, graduadas em metros e centímetros, nos tipos de encaixar e telescópica. Servem para as leituras estadimétricas na determinação dos desníveis e distâncias indiretas. Níveis: São aparelhos óticos destinados a determinação de desníveis entre pontos topográficos. Níveis de cantoneira: São níveis de bolha esféricos destinados a proporcionar a verticalização das estádias e/ou balizas. Teodolitos: São goniômetros apropriados para a determinação numérica dos ângulos verticais e horizontais, bem como a determinação direta de distâncias (distanciômetro eletrônico) e indireta (taqueometria). Tripé: Etapas do trabalho topográfico Todo trabalho topográfico é realizado em duas etapas: Uma de campo e a outra de escritório. No trabalho de campo são feitas as medidas necessárias para representar a área objeto do levantamento topográfico através de uma representação gráfica (planta topográfica). Etapas do trabalho topográfico No trabalho de escritório são realizados trabalhos utilizando-se de equipamentos e software para realização de cálculos utilizando os dados obtidos na etapa de campo. Através destes cálculos são determinados e compensados os erros cometidos nas medidas de campo, e confecção de plantas baixa. Grandeza medidas num levantamento topográfico As medidas realizadas em campo são basicamente de duas naturezas: Lineares (determinação da distância linear entre esses dois pontos de um alinhamento) Angulares (determinação de ângulos entre dois pontos de um alinhamento). As principais medidas lineares são: Distância Horizontal (DH): é a distância medida entre dois pontos, no plano horizontal. Este plano pode, conforme indicado na figura abaixo, passar pelo ponto A e pelo ponto B. Distância Vertical ou Diferença de Nível (DV ou DN): é a distância medida entre dois pontos, num plano vertical que é perpendicular ao plano horizontal. Este plano vertical pode passar por qualquer um dos pontos A/A’ ou B/B’ já mencionados. Esquemas de medidas de distâncias inclinadas (DI), Horizontais (DH) e verticais (DV) entre dois pontos num mesmo alinhamento topográfico (GARCIA, 1984) Distância Inclinada (DI): é a distância medida entre dois pontos, em planos que seguem a inclinação da superfície do terreno. É importante relembrar que as grandezas representadas pela planimetria são: distância e ângulo horizontais (planta); enquanto as grandezas representadas pela altimetria são: distância e ângulo verticais, representados em planta através das curvas de nível, ou, através de um perfil. • Para as medidas lineares (distâncias), a unidade empregada universalmente é o metro, com seus submúltiplos (decímetro, centímetro e milímetro). Apesar do quilômetro (km) ser uma das medidas mais utilizadas para medidas lineares da superfície terrestre, o mesmo não é empregado em trabalhos topográficos, pois a Topografia não é empregada para grandes distâncias. • Os ângulos medidos em topografia são classificados em “horizontais” e “verticais”. Os ângulos Horizontais são formados pelas projeções dos alinhamentos no plano topográfico. Ângulos verticais são formados pelas projeções dos alinhamentos no plano vertical Sistema Angular Sistema sexagesimal (Grau) Grau (°) Minuto (‘) Segundo (“) 1° = 60’ 1’ = 60” Ex: 60° 30’ 50” + 90° 15’ 40” = 150° 46’ 30” 86° 43’ 28” - 39° 52’ 41” = 46° 50’ 47” 90° 30’ 45” + 20° 18’ 23” = 45° 13’ 27” + 12° 21’ 33” = 65° 26’ 54” - 55° 13’ 21” = 33° 22’ 21” + 65° 43’ 22” = 66° 43’ 55” - 33° 11’ 43” = Exercícios: 110° 49’ 08” 57° 35’ 00” 10° 13’ 33” 99° 05’ 43” 33° 32’ 12” Classificação dos ângulos horizontais Os ângulos horizontais podem ser classificados de acordo com o ponto de referência no qual se iniciou um alinhamento, sendo classificados em: - ângulo Externo; - ângulo Interno; - Azimute e - Rumo. Ângulos horizontais externos medidos em todos os vértices (pontos) de uma poligonal fechada Ângulo Externo (Ae): É o ângulo contado a partir do alinhamento anterior para o posterior, externamente a poligonal. Ae = (n+2).180° Ae = ( n + 2) . 180° Ae = ( 3 + 2) . 180° Ae = 900° Ae = ( n + 2) . 180° Ae = ( 4 + 2) . 180° Ae = 1080° Ângulos horizontais internos medidos em todos os pontos de uma poligonal fechada Ângulo Interno (Ai): É o ângulo contado a partir do alinhamento anterior para o posterior, internamente a poligonal. Ai = (n-2).180° Ai = ( n - 2) . 180° Ai = ( 3 - 2) . 180° Ai = 180° Ai = ( n - 2) . 180° Ai = ( 4 - 2) . 180° Ai = 360° Exemplo 1: Ai = ( n - 2) . 180° Ai = ( 5 - 2) . 180° Ai = 3 .180° = 540º X = 540º – (95º + 145º + 105º + 99º) = 96º Ai = ( n + 2) . 180° Ai = ( 5 + 2) . 180° Ai = 7 .180° = 1260º X = 1260º – (265º + 215º + 255º + 261º) = 264º Exemplo 2: Ângulos azimute contados a partir da direção norte do meridiano no sentido horário Azimute (Az): É o ângulo orientado, contado da direção norte para o alinhamento posterior, variando de 0° a 360° no sentido horário. Rumo (R): É o menor ângulo que a projeção horizontal do alinhamento foram com o meridiano magnético que passa na origem desse alinhamento. Esse ângulo é contado a partir da direção norte ou sul em direção ao alinhamento, variando de 0° a 90°, recebendo as letras correspondentes ao quadrante que pertence (Nordeste – NE, Sudeste – SE, Noroeste – NO e Sudoeste – SO). Ângulos Rumo contados a partir da direção norte ou sul do meridiano no sentido horário ou anti-horário Classificaçãodos ângulos horizontais Algumas vezes se dispõe de ângulos medidos como Rumo, mas necessita-se do Azimute, ou vice-versa, dispõe-se de Azimute, mas necessita-se de Rumo. Assim, é de fundamental importância conhecer as relações entre esses ângulos para, caso necessário, fazer as conversões. Na Figura são mostrados os diferentes Rumos/azimutes de acordo com o quadrante no qual está localizado o ponto do alinhamento em questão. Exemplo 1: Calcule os azimutes correspondentes aos seguintes rumos: Rumos Azimutes 37° 30’ SE 45° 00’ NO 52° 00’ NE 89° 00’ SO 18° 30’ SO 23° 15’ NE 15° 15’ SE 88° 30’ SO 65° 45’ NO 76° 30’ SE 142° 30’ 315° 00’ 52° 00’ 269° 00’ 198° 30’ 23° 15’ 164° 45’ 268° 30’ 294° 15’ 103º 30’ Exemplo 2: Determine os rumos correspondentes seguintes azimutes: Azimutes Rumos 237° 00’ 180° 00’ 25° 00’ 132° 30’ 302° 30’ 355° 33’ 108° 23’ 76° 21’ 198° 45’ 120° 12’ 57° 00’ SO 00° 00’ SE 25° 00’ NE 47° 30’ SE 57° 30’ NO 04° 57’ NO 71° 37’ SE 76° 21’ NE 18° 45’ SO 59° 48’ SE Os teodolitos são equipamentos destinados 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. SISTEMA DE EIXOS: VV : Eixo vertical, principal ou de rotação do teodolito; ZZ : Eixo de colimação ou linha de visada; KK : Eixo secundário ou de rotação da luneta. Enquanto os equipamentos não estiverem sendo utilizados, deve-se evitar deixá-los apoiados em paredes, muros, árvores, automóveis, etc, pois estes podem cair e sofrer alguma avaria. O ideal é deixar os equipamentos sempre “deitados” no chão, conforme ilustra a figura 2. Inicialmente o tripé deve ser aberto e posicionado sobre o ponto. Deve-se procurar deixar a base do tripé numa altura que posteriormente, com a instalação do teodolito, o observador fique em uma posição confortável para manuseio e leitura do equipamento. É fundamental cravar bem as pontas das pernas do tripé para evitar que o mesmo seja deslocado posteriormente durante as medições (figura 3). Duas considerações devem ser feitas para facilitar a posterior instalação do teodolito: - A base do tripé deve estar o mais horizontal possível (figura 4-a); - Que através do orifício da base do tripé deve-se enxergar o ponto topográfico (figura 4-b). O teodolito deve ser retirado com cuidado do seu estojo. É importante deixar o estojo fechado em campo para evitar problemas com umidade e sujeira, além de dificultar a perda de acessórios que ficam guardados no estojo, como ilustrado na figura 5. Depois de posicionado sobre a base do tripé, o teodolito deve ser fixado à base com o auxílio do parafuso de fixação (figura 6). Enquanto o teodolito não estiver acoplado ao tripé, o mesmo deve sempre estar sendo segurado com uma das mãos para evitar queda do mesmo. Após a fixação do teodolito é necessário realizar a centragem e o nivelamento (calagem). Centrar um equipamento sobre um ponto significa que, uma vez nivelado (calado), o prolongamento do seu eixo vertical (também chamado principal) está passando exatamente sobre o ponto topográfico (figura 7). Para fins práticos, este eixo é materializado pelo fio de prumo, prumo ótico ou prumo laser. Para prumos óticos não se deve esquecer de realizar a focalização e centrar os retículos sobre o ponto. Errado Certo Calar o teodolito é um dos procedimentos fundamentais antes da realização de qualquer medição. Podendo ser dividida em duas etapas: - Inicial ou grosseira, utilizando-se o nível esférico (figura 8-a); - De precisão ou "fina", utilizando-se níveis tubulares mostrados na (figura 8-b). Nivelamento dos parafusos calantes de acordo com a mesa. Fonte: Veiga, L. A. Koenig Et al. (2012, p.115) Nivelamento do terceiro parafuso calante. Fonte: Veiga, L. A. Koenig Et al. (2012, p.116).
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