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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS - CTRN UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL - UAEC ESTUDO TOPOGRÁFICO: Projeto Planimétrico, Altimétrico e de Terraplenagem Aline Monteiro Costa Amanda de Cantalice Mendes Anderson Rener Pereira da Silva Carlos Alberto Arcenio da Costa Junior Danilo Soares Leite de Medeiros Gabriel Hugo Silva de Lima Gustavo Emiliano de Sousa Gonçalves José Jailton dos Santos Medeiros Neto Mariana Silva Nascimento Vinicius Rodrigues Pacheco de Lima Campina Grande – PB Junho de 2019 Aline Monteiro Costa Amanda de Cantalice Mendes Anderson Rener Pereira da Silva Carlos Alberto Arcenio da Costa Junior Danilo Soares Leite de Medeiros Gabriel Hugo Silva de Lima Gustavo Emiliano de Sousa Gonçalves José Jailton dos Santos Medeiros Neto Mariana Silva Nascimento Vinicius Rodrigues Pacheco de Lima ESTUDO TOPOGRÁFICO: Projeto Planimétrico, Altimétrico e de Terraplenagem Projeto planimétrico, altimétrico e de terraplenagem apresentado à disciplina de Topografia para obtenção de uma das notas da 3ª unidade do presente período letivo. Orientadora: Izabelle Marie Trindade Bezerra. Campina Grande – PB Junho de 2019 Lista de Figuras Figura 1 – vista aérea do terreno Figura 2 – vista esquerda do terreno Figura 3 – vista direita do terreno Figura 4 – vista traseira do terreno Figura 5 – representação do método de caminhamento Figura 6 – representação do método de irradiação Figura 7 – representação dos pontos fixos Figura 8 – malha quadriculada Figura 9 – curvas de nível Figura 10 – proposta para o terreno Lista de Tabelas Tabela 1 – Ângulos lidos e distâncias Tabela 2 – Ângulos corrigidos, Azimutes e Rumos Tabela 3 – Coordenadas Parciais Tabela 4 – Correções das Coordenadas Parciais Tabela 5 – Coordenadas Parciais Corrigidas Tabela 6 – Coordenadas Totais Tabela 7 – Azimutes e Rumos do método de Irradiação Tabela 8 – Coordenadas Parciais e Coordenadas Totais Tabela 9 – Ângulos e leituras dos fios para detalhamento Tabela 10 – Distâncias dos Pontos Fixos Tabela 11 – Transferência de altitude Tabela 12 – Altitudes dos Pontos Lista dos Gráficos Perfil A Perfil B Perfil C Perfil D Perfil E Perfil F Perfil G Introdução Etimologicamente a palavra TOPOS, em grego, significa lugar e GRAPHEN descrição, assim, de uma forma bastante simples, Topografia significa descrição de lugar, podemos caracterizá-la como a ciência que descreve, de forma exata, todas as características existentes na superfície de um território ou de um respectivo terreno. Algumas de suas possíveis definições são: “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). “A Topografia tem por finalidade determinar o contorno, dimensão e posição relativa de uma porção limitada da superfície terrestre, sem levar em conta a curvatura resultante da esfericidade terrestre” ESPARTEL (1987). Portanto, podemos inferir que ela tem como finalidade efetuar o levantamento de medidas de ângulos, distância verticais, pontos fixos e distâncias horizontais na região que propiciem a representação gráfica em cartas ou plantas topográficas. Para isso, é fundamental o entendimento, com total precisão, para que seja possível planejar o projeto ou a locação da área. Isto posta, a topografia é apta a caracterizar os terrenos a serem trabalhados, os quais podem ser introduzidos diversos tipos de obras na construção civil. “Na Topografia trabalha-se com medidas (lineares e angulares) realizadas sobre a superfície da Terra e a partir destas medidas calculam- -se coordenadas, áreas, volumes, etc” FUNDAMENTOS DE TOPOGRAFIA (Luis A. K. Veiga/Maria A. Z. Zanetti/Pedro L. Faggion 2). 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). Devido a sua primordial participação na área da construção civil, a topografia torna-se um dos primeiros passos para o andamento de uma obra. O levantamento topográfico tem como seu o propósito a medição de ângulos, delimitação dos limites do terreno, como também as distâncias e níveis do mesmo, sendo estes, os elementos encarregados para uma elaboração de projetos em todo o campo da construção à serem executados. Não somente, ela é a base para diversos trabalhos de Engenharia, onde o conhecimento das formas e dimensões do terreno é importante. Alguns exemplos de aplicação: Projetos e execução de estradas; Grandes obras de engenharia, como pontes, viadutos, túneis, portos, etc.; Locação de obras; Trabalhos de terraplenagem; Monitoramento de estruturas; Planejamento urbano; Reflorestamentos De acordo com a NBR 13133 (ABNT, 1991, p. 3), Norma Brasileira para execução de Levantamento Topográfico, o levantamento topográfico é definido por: “Conjunto de métodos e processos que, através de medições de ângulos horizontais e verticais, de distâncias horizontais, verticais e inclinadas, com instrumental adequado à exatidão pretendida, primordialmente, implanta e materializa pontos de apoio no terreno, determinando suas coordenadas topográficas. A estes pontos se relacionam os pontos de detalhe visando a sua exata representação planimétrica numa escala pré-determinada e à sua representação altimétrica por intermédio de curvas de nível, com equidistância também pré-determinada e/ou pontos cotados. ” Dentre os parâmetros utilizados na Topografia, temos a planimetria e altimetria. O primeiro trata-se de um sistema de medição que visa o detalhamento da área em estudo sobre um plano horizontal de referência, com o auxílio das distâncias e ângulos horizontais. Enquanto a altimetria, é um conjunto de métodos e técnicas para a medição de distâncias no plano vertical, demonstrando a alteração nos níveis do terreno. O trabalho foi dividido em alguns tópicos, dentre eles os objetivos, a metodologia, projeto de terraplenagem e conclusão. Cada tópico foi introduzido por uma parte de teoria relacionando-a diretamente com o terreno em questão, assim foi feito a relação eficaz entre a teoria dada em sala de aula e a prática em campo. O tópico da metodologia é divido entre três sub tópicos, o planimetria, altimetria e o de terraplenagem, tendo a parte planimétrica dois métodos de levantamento e o detalhamento. Além disso, no final do trabalho, após a conclusão, será mostrado o projeto de um espaço de lazer para a comunidade acadêmica. Objetivo geral Esse projeto tem como objetivo mostrar como a teoria de levantamento de dados é aplicada em campo ao analisar um terreno já determinado da Universidade Federal de Campina Grande e por último sugerir um projeto para ser implantado no terreno estudado. Objetivos específicos Verificação e definição dos vértices da poligonal. Coleta de dados. Levantamento planimétrico. Cálculo das distâncias horizontais e verticais Levantamento Altimétrico. Estudo de terraplenagem. Exposição de maquetes topográficas representantes. Descrição do Terreno O terreno a ser estudado situa-se na Universidade Federal de Campina Grande, Rua Aprígio Veloso, 882, Universitário, entre Laboratório de Saneamento (Bloco - CV) e o Laboratório de estruturas (Bloco - CW). A localização está representada na figura abaixo. Analisando o terreno nota-se a presença de algumas árvores e também de caixas de água e esgoto, com algumas inclusive quebradas, entulhos jogados, e também percebe-se certa elevação. Vendo que o terreno está entre dois blocos, percebe-se partes de dele tem a presença de pedras de calçamento que foram usadas para fazer um lateral para a escada do bloco CV. Figura 1 - visualização aérea do terreno / Fonte: Google Maps. Figura 2 - vista esquerda do terreno / Fonte: Autores Figura 3 – vista direita do Terreno / Fonte: Autores Figura4 – vista traseira do Terreno / Fonte: Autores 2. Metodologia Neste tópico iremos detalhar os procedimentos realizados seguindo as instruções dadas em sala de aula e executadas em campo para o levantamento de dados. Para tal, o projeto foi realizado, de forma que pudemos dividi-lo em três partes principais, que são: Planimetria, com o método do caminhamento, o método da irradiação e o detalhamento; Altimetria e o projeto de terraplenagem. Os equipamentos utilizados em todo o projeto foram o teodolito, onde é possível coletar o ângulo horizontal, o ângulo vertical, e com o auxílio da mira, que é uma régua milimetrada, é possível fazer as leituras do fio superior e do fio inferior que são usados para os cálculos das distâncias. Usou também o nível, aparelho usado para fazer as leituras do fio médio e calcular as altitudes de cada ponto para o projeto de altimetria. E utilizamos uma bússola, balizas e piquetes para auxiliar todo o levantamento. 2.1. Planimetria A planimetria consiste no estudo de maneiras de representar a área no plano topográfico e analisar sua forma e detalhes com a determinação de ângulos horizontais, e cálculo das distâncias horizontais entre os dois pontos que formam um alinhamento. Sendo essa representação do terreno feita no software Autodesk Autocad. A planimetria possui diversos métodos planimétricos usados para o levantamento de dados, sendo que apenas dois foram usados no projeto, o método do caminhamento e o método da irradiação. Os dados para localizar os pontos fixos do terreno foram incluídos no levantamento planimétrico pelo fato de que, para representar os pontos fixos é necessário coletar os ângulos horizontais e distâncias horizontais, fazendo com que o levantamento se enquadre na parte de planimetria, sendo chamado de detalhamento. 2.1.1. Método do caminhamento O método do caminhamento consiste em determinar ângulos horizontais e distâncias horizontais, em áreas relativamente grandes e de relevo acidentado, seguindo os passos que que serão detalhados a seguir de acordo como foram coletados no campo. Inicialmente foi realizado um estudo sobre o terreno para determinar onde seriam colocados os quatro pontos que delimitaria a poligonal. Com os pontos principais piquetados e nomeados de 1 a 4 no sentido anti-horário, formando trapézio, iniciou o levantamento planimétrico instalando o teodolito em cada vértice de modo a ser possível coletar os ângulos horizontais internos, os ângulos verticais, chamado de zenital, e realizar as leituras da mira. Usou a bússola para determinar o azimute do alinhamento 1-2, que seria usado para calcular os demais azimutes. Após a coleta de todos os dados foi feita a correção angular, para posteriormente, computar as distâncias horizontais, os azimutes, e os rumos. E assim, estimou as projeções parciais e suas devidas correções de fechamento linear, que foram usadas em conjunto com o desenho da poligonal para encontrar o ponto mais a oeste, que seria a origem do sistema, quando o terreno fosse projetado no plano XY. Usando as relações trigonométricas encontramos as projeções totais, e então calculamos a área do terreno usando as distâncias indiretas, que são medidas determinadas a partir dos ângulos zenital coletados e das leituras da mira. Todos os cálculos estão na ‘Memória de cálculo’ em apêndice. Em campo também foi determinado as distâncias diretas, que são o somatório de pequenos espaços medidos com a trena e com o auxílio do teodolito e das balizas, para evitar erros de medida e da catenária. 2.1.2. Método de irradiação O método de irradiação consiste em instalar o teodolito em um único ponto que possa visualizar todos os vértices do terreno. É um método que não é possível fazer correção angular ou linear, visto que não se sabe onde o erro pode ter sido cometido, no entanto, o somatório dos ângulos internos tem que ser igual a 360°, sendo a única forma de verificar se a coleta foi realizada corretamente. Em campo nivelamos o teodolito em um ponto que nomeamos de A, e com a bússola encontramos o norte magnético (N), fazendo o alinhamento inicial A-N, que a partir dele e com as balizas posicionadas em cada ponto que delimita o terreno, determinamos os azimutes dos vértices e realizamos as leituras da mira para o cálculo das distancias indiretas, chegando a 360° quando posicionamos o teodolito novamente no alinhamento A-N. Coletados todos os dados, seguimos para o escritório onde calculamos os azimutes, os rumos, as projeções parciais, as projeções totais e a área, seguindo os passos do método do caminhamento. 2.1.3. Detalhamento O detalhamento é o posicionamento dos pontos fixos da poligonal em planta a partir de um ângulo horizontal determinado em relação a um ou mais alinhamentos escolhidos, que no caso foram os alinhamentos 1-4 e 1-2. O terreno em questão possuía apenas caixas de água e esgoto e algumas árvores como pontos fixos. Observou em campo que os troncos das arvores tinham um diâmetro considerável, de forma que para ter uma precisão maior de sua localização optou-se por determinar três pontos, três ângulos horizontais e três distancias horizontais para cada árvore. E o mesmo foi feito para as caixas de água e esgoto do terreno. 2.2. Altimetria A altimetria consiste em determinar as altitudes ou cotas de vários pontos em um terreno para representa-lo em planta a partir das curvas de níveis, que são linhas no plano com distância determinada que conecta pontos de mesma altitude para representar as elevações e depressões que o terreno possui. Antes de detalhar os procedimentos executados no terreno estudado, diferenciaremos altitude e cota. Cota é a altura do ponto em relação a um plano imaginário escolhido, e a altitude é a altura do ponto em relação ao nível médio do mar, que é demarcado em cada área pelo um marco geodésico estabelecido pelo IBGE, no caso do Brasil, com um GPS de navegação, onde esse marco possui dados de altitude, latitude e longitude, localização no terreno brasileiro, e outros detalhes. Nesse projeto o nome do marco utilizado como referência de nível foi 1832G, localizado na cidade de Campina Grande, Paraíba, dentro da Universidade Federal de Campina Grande na Rua Aprígio Veloso, no bairro Universitário, localizado ao lado esquerdo da porta de acesso do bloco CL do campus. Inicialmente foi necessário transferir a altitude da referência de nível para algum ponto do terreno, esse processo foi realizado com várias leituras de mira usando o nível por todo o caminho até chegar no ponto escolhido, e calculando com as fórmulas usadas em altimetria, as altitudes desses vários pontos, de forma que o ponto 1 do terreno passou a ter altitude conhecida e a ser referência (RN) para os outros pontos.[1: As fórmulas se encontram no apêndice A – Fórmulas.] Tendo um ponto com altitude conhecida foi possível fazer o nivelamento por quadriculação do terreno, que é uma malha quadriculada feita com piquetes cravados na terra formando quadrados de larguras predeterminadas de dois metros. Utilizando o teodolito alinhado a 90° com relação a um ponto de referência, de forma a ter o alinhamento reto que delimita o terreno foi medido com a trena dois metros de distância do ponto onde o equipamento estava nivelado até o novo piquete que foi cravado, tendo assim o ponto exato do alinhamento, esse processo foi repetido para todos os pontos que compõem a malha quadriculada. Como a malha não ocupa todo o terreno, visto que se trata de um trapézio, foi necessário colocar piquetes com distâncias diferentes das estabelecidas e fechar assim todo o terreno, para isso usou um fio de náilon que alinhou todos os pontos que delimitam o terreno e com o auxílio do teodolito a 90° de um ponto de referência, piquetou e marcou os pontos que compuseram as arestas. Dessa forma, com o nível realizou as leituras da mira em cada ponto piquetado no terreno, e calculou as atitudes de cada ponto para fazer as curvas de níveis. Com as altitudes dos pontos calculadas, percebeu-se que o ponto nomeado de A1 possuía a menor cotano valor de 533,511 m, e que o ponto B14 tinha altitude igual a 536,332, fazendo a diferença entre elas viu que o terreno tinha uma diferença de altitude de 2,821 m, tendo um total de onze curvas de níveis em uma distância de 0,25 m cada, para representá-las foi utilizado o software Autodesk Autocad. 2.3. Projeto de Terraplenagem No projeto de terraplenagem é determinado, a partir de cálculos, o volume de corte ou aterro no terreno de forma a alcançar um plano escolhido ou calculado, podendo ser um plano horizontal ou inclinado. Sendo todas as características determinadas após as curvas de nível terem sido feitas, dividiu-se a área em linhas nomeadas de A a G e colunas numeradas de 1 a 14, que compõem a malha quadriculada e as arestas, que ajudaram nos cálculos de uma cota média final, que seria a cota do plano imaginário horizontal designando os perfis de cada linha para então fazer os cálculos de volume de aterro e de corte. O método foi feito a partir das curvas de nível, onde inicialmente se calculou a cota média final e a partir dela foi feito sete perfis: os Perfis A, B, C, D, E, F e G, que se trata de um gráfico de linha que mostra as diferentes altitudes dos pontos de cada linha escolhida, e com cálculos de áreas das formas geométricas simples, como um trapézio, triangulo, é possível calcular o volume de corte e de aterro. Onde volume de corte é toda massa de terra que precisa ser retirada até alcançar a cota escolhida, e volume de aterro é toda massa de terra que precisa ser adquirida para se atingir o plano imaginário, sendo importante ressaltar que o volume de aterro inicialmente calculado não compõe todo o material necessário para o aterro, visto que quando a terra sofre compactação a quantidade é reduzida, para solucionar isso é necessário um fator de homogeneização, porém esse tópico não será usado no projeto estudado, servindo apenas como informação. No projeto será determinado o volume de corte e de aterro, e sendo a diferença entres eles a quantidade de terra que sobrará ou terá que adquirida. Foi escolhido fazer os perfis a partir das linhas porque resultaria numa quantidade menor de desenhos e consecutivamente os cálculos de área e volume seriam mais simples, otimizando o trabalho. 3. Desenvolvimento Nesse tópico será mostrado os dados referentes aos levantamentos realizados em campo, seguindo os métodos explicados na metodologia. Analisando seus resultados e os comparando. Com todos os cálculos no Apêndice B – Memória de cálculo. 3.1. Projeto planimétrico Os primeiros dados coletados referentes ao método do caminhamento nos permite construir a Tabela 1, a Tabela 2 e traçar o desenho do terreno no plano, de forma a enxergarmos os ângulos internos, os azimutes em relação ao norte magnético, e os quatros pontos principais que delimitam a área, como mostrado na Figura 5 abaixo. Tabela 1 – Ângulos lidos e distâncias Pz Est. Pv Ângulos lidos Zenital Fio S. Fio I. DH - Indireta DH - direta 4 1 2 89° 01’ 39” 94° 45’ 52” 0,626 0,511 11,420662984 11,32 1 2 3 91° 11’ 34” 94° 20’ 55” 0,758 0,512 24,458564993 24,58 2 3 4 88° 40’ 32” 94° 20’ 31” 0,603 0,488 11,434084191 11,50 3 4 1 91° 06’ 23” 97° 57’ 12” 0,769 0,520 24,423282359 24,67 Ʃ 360° 0’ 08” - - - 71,736594527 72,07 Fonte: autoria própria. Inicialmente, na Tabela 1. percebesse a diferença entre a distância indireta - que é calculada com o ângulo Zenital e as leituras da mira - e a direta, que é feita a partir do somatório de várias distâncias medidas com a trena e com o teodolito para evitar tantos erros de leitura, como por exemplo a trena não está alinhada, ou erros de catenária. Vimos também que a partir dos dados mostrados na Tabela 1 foi feito os cálculos de correção angular, que consistia em comparar o somatório dos ângulos lidos com o somatório dos ângulos internos já estabelecido. De forma que percebemos um erro angular de 08”, que para a correção angular precisaríamos dividir esse erro para os quatros ângulos coletados e subtrair 02” de cada um deles, onde construiu-se a Tabela 2 com os ângulos corrigidos. Para tanto, foi necessário observar se o erro angular era menor que o erro angular tolerável de 1’ 30” que já havia sido determinado. Tabela 2 – Ângulos corrigidos, Azimutes e Rumos Pz Est. Pv Ang. Corr. Azimutes Rumos 4 1 2 89° 01’ 37” 199° 13’ 02” 19° 13’ 02” SW 1 2 3 91° 11’ 32” 110” 24’ 34” 69° 35’ 26” SE 2 3 4 88° 40’ 30” 19° 05’ 04” 19° 05’ 04” NE 3 4 1 91° 06’ 21” 290° 11’ 25” 69° 48’ 35” NW Ʃ 360° 0’ 0” Fonte: autoria própria. Com os ângulos corrigidos, o próximo passo era a orientação da poligonal, com os azimutes e os rumos, onde usou-se os rumos e as distâncias indiretas para calcular as coordenadas parciais, mostradas na Tabela 3, que representa a posição em que cada ponto se encontra no plano cartesiano tendo o próprio alinhamento como referência. Est. x (E) x (W) y (N) y (S) 1 - 3,759116893 - 10,78427481 2 22,92316682 - - 8,529350767 3 3,738503459 - 10,8056408 - 4 - 22,92251075 8,429425929 - Ʃ 26,66167028 26,68162764 19,23506673 19,31362558 Tabela 3 – Coordenadas Parciais Fonte: autoria própria. Para fazer o cálculo da área é necessário fazer as correções das coordenadas parciais, porém inicialmente precisa checar o erro de cada projeção, para isso analisa-se se o erro linear de fechamento será menor que 2 m a cada 1000 m, onde o valor obtido para os dados foi de 1,129887/1000, esse resultado significa que as projeções parciais podem ser corrigidas. Assim, segue-se com a variação do erro nas coordenadas parciais, seus fatores de correção, e suas correções em si na Tabela 4, que serão usadas para corrigir cada projeção individualmente, que estará na Tabela 5. ex = 0,01995736 Fcx = 3,741305989x10-4 ey = 0,07855885 Fcy = 2,037912191x10-3 Tabela 4 – Correções das Coordenadas Parciais Estação Pv X (E) X (w) Y (N) Y (S) 1 2 - 1,406400655x10-3 - 0,021977405 2 3 8,576258131 x10-3 - - 0,017382067 3 4 1,398688538x10-3 - 0,022020947 - 4 1 - 8,576012675x10-3 0,017178429 - Fonte: autoria própria. Tabela 5 – Coordenadas Parciais Corrigidas Estação Pv X (E) X (W) Y (N) Y (S) 1 2 - 3,757710492 - 10,76229741 2 3 22,93174308 - - 8,5119687 3 4 3,739902148 - 10,82766175 - 4 1 - 22,91393474 8,446604362 - ∑ 26,67164523 26,67164523 19,27426611 19,27426611 Fonte: autoria própria. Primeiramente, analisando a Tabela 5 percebe-se que a variação de erro em ambas as coordenadas resulta em zero, concluindo que as projeções estão corretas e que pode prosseguir para as coordenadas totais, que são as projeções dos pontos no plano cartesiano tomando como referência o ponto que se encontra mais a oeste, que no caso é o ponto 2 do terreno, escolhido com base no desenho da poligonal com o eixo de coordenadas geográficas aferido com a bússola, assim é construída a Tabela 6. Tabela 6 – Coordenadas Totais Estação X Y 1 3,757710492 10,76229741 2 0 0 3 22,93174308 -8,5119687 4 26,67164523 2,31569305 1 3,757710492 10,76229741 Fonte: autoria própria. Pela a Tabela 6 calculou-se a área do terreno pelo método do caminhamento, resultando em: Ainda no projeto planimétrico, calculou-se também a área pelo método de irradiação, com o objetivo de compara os resultados encontrados em ambos os métodos e analisar o que poderia ter acarretado essa diferença, a Figura 6 abaixo mostra como o método de Irradiação foi efetuado. Para isso coletou-se os dados do método de irradiação, que são em primeira instância os azimutes e os rumos, baseados no alinhamento A-N, que seria o alinhamento feito com o teodolito instalado em um ponto,chamado de A, com o norte magnético encontrado com a bússola, de forma que fosse possível visualizar os quatro vértices que delimitava a poligonal. Como também o ângulo Zenital que seria usado para calcular as distâncias indiretas entre A e os pontos do terreno. Seguindo isso, construiu-se a Tabela 7 abaixo. Pv Azimutes Rumos Zenital Fio superior Fio inferior DH 1 344° 24’ 50" 15° 35’ 10” NW 98° 18’ 32” 0,143 0,029 11,16193314 2 272° 25’ 13” 87° 34’ 47” NW 99° 27’ 26” 0,438 0,362 7,394813939 3 124° 09’ 40” 55° 50’ 20” SE 83° 50’ 59” 0,982 0,801 17,89224375 4 88° 40’ 39” 88° 40’39” NE 86° 24’ 15” 0,293 0,099 19,32368932 Tabela 7 – Azimutes e Rumos do método de Irradiação Fonte: autoria própria. Com os dados da Tabela 7, prosseguiu para os cálculos das coordenadas parciais, que serviriam apenas para orientar a posição dos pontos com relação ao eixo de coordenadas geográficas, de forma a facilitar a determinação das coordenadas totais, visto que o método de irradiação não possibilita correções, pois não é possível determinar onde ocorreu o erro. Assim, a tabela 8 mostra as coordenadas parciais e totais, que foram usadas para o cálculo da área. Pv x (E) x (W) y (N) y (S) X Y 1 - 2,999058313 10,75148348 - -2,999058313 10,75148348 2 - 7,388217374 0,31227748 - -7,388217374 0,31227748 3 14,80514986 - - 10,04688628 14,80514986 -10,04688628 4 19,31854193 - 0,445989393 - 19,31854193 0,445989393 Tabela 8 – Coordenadas Parciais e Coordenadas Totais Fonte: autoria própria. Portanto, usando os dados da tabela 8 determinou que a área pelo método de Irradiação é igual a: Notando, quando comparada ambas as áreas uma diferença de 0,319935991 m2, ou seja, uma diferença relativamente pequena que proporciona precisão no levantamento, tendo ocorrido erro principalmente na leitura na mira, ocasionada provavelmente pela falta de experiência do operador tanto do teodolito quanto da mira. 3.1.1. Detalhamento Pelo levantamento dos pontos fixos do terreno, com os ângulos e as distâncias horizontais, podemos ter uma visualização melhor do terreno em planta, de forma a facilitar o mapeamento da área para qualquer obra que possa ser feita, pois os pontos fixos são árvores, caixas de água e de esgoto, que por sua natureza não podem ser removidos. Assim foi feita a representação do terreno em planta como mostra a Figura 7 abaixo, onde podemos visualizar a posição exata dos pontos fixos, tendo seus dados mostrados na Tabela 9 abaixo. Tabela 9 – Ângulos e leituras dos fios para detalhamento Estação PZ PV L. Inferior L. Superior Zenital Ângulo lido 1 4 A1 0,844 0,878 100°05'57'' 53°16'44'' 1 4 A1 0,932 0,963 98°57'58'' 60°35'17'' 1 4 A2 0,867 0,927 95°46'51'' 69°53'45'' 1 4 A2 0,904 0,964 95°46'50'' 68°30'03'' 1 4 A2 0,928 0,988 95°46'50'' 67°20'57'' 1 4 A3 0,348 0,427 95°46'50'' 21°18'12'' 1 4 A3 0,402 0,477 95°46'51'' 22°27'18'' 1 4 A3 0,377 0,452 95°46'50'' 24°14'24'' 1 4 A4 0,619 0,764 90°02'40'' 12°32'23'' 1 4 A4 0,600 0,745 90°02'37'' 12°53'23'' 1 4 A4 0,617 0,761 90°02'38'' 12°20'37'' 1 4 A5 0,100 0,25 92°24'29'' 68°12'37'' 1 4 A5 0,201 0,348 92°13'47'' 68°38'50'' 1 4 A5 0,242 0,391 91°52'51'' 69°29'44'' 1 4 A6 0,315 0,387 98°04'21'' 89°29'17'' 1 4 A6 0,314 0,395 98°26'33'' 90°44'06'' 1 4 A6 0,317 0,399 98°22'28'' 92°34'51'' 1 4 A7 0,541 0,74 88°06'48'' 08°32'12'' 1 4 A7 0,549 0,748 88°06'48'' 08°51'20'' 1 4 A7 0,550 0,749 88°06'48'' 09°28'05'' 1 4 A8 0,507 0,712 88°13'46'' 16°37'57'' 1 4 A8 0,500 0,705 88°13'47'' 16°51'11'' 1 4 A8 0,471 0,677 88°13'47'' 17°17'24'' 2 1 A9 0,666 0,874 86°54'25'' 86°55'12'' 2 1 A9 0,636 0,847 86°54'26'' 87°38'29'' 2 1 A9 0,709 0,926 86°54'26'' 87°19'59'' 1 4 C1 0,260 0,369 97°24'17'' 88°48'41'' 1 4 C1 0,236 0,345 97°24'17'' 83°19'37'' 1 4 C1 0,247 0,348 97°24'16'' 82°29'22'' 1 4 C1 0,292 0,391 97°24'16'' 88°52'16'' 1 4 C2 0,163 0,281 96°41'29'' 83°37'18'' 1 4 C2 0,305 0,417 96°41'29'' 83°10'55'' 1 4 C2 0,277 0,388 96°41'30'' 87°22'30'' 2 1 C3 0,355 0,409 101°21'38'' 62°55'21'' 2 1 C3 0,421 0,461 101°21'40'' 69°23'52'' 2 1 C3 0,583 0,628 101°19'16'' 67°00'28'' 2 1 C3 0,519 0,567 101°19'16'' 59°22'29'' 2 1 C4 0,300 0,428 92°13'33'' 84°02'40'' 2 1 C4 0,283 0,41 91°57'53'' 87°29'11'' 2 1 C4 0,43 0,55 91°57'50'' 83°09'08'' 2 1 C4 0,359 0,476 91°57'51'' 87°29'37'' 2 1 C5 0,104 0,349 86°54'21'' 76°54'06'' 2 1 C5 0,096 0,341 86°54'23'' 78°15'34'' 2 1 C5 0,585 0,823 86°52'25'' 78°25'36'' 2 1 C5 0,722 0,961 86°54'24'' 76°31'45'' Fonte: autoria própria. Pela a Tabela 9, pode-se calcular as distâncias horizontais do ponto onde o teodolito foi instalado, que no caso são os pontos 1 e 2, até os pontos escolhidos das árvores e das caixas de água e esgoto. Tendo assim, certa noção do diâmetro do caule e do tamanho das caixas, possibilitando o posicionamento exato do ponto fixo do terreno. Para isso montou a Tabela 10 com as distâncias calculadas Tabela 10 – Distâncias dos Pontos Fixos. Detalhamento A1 3,295455213 C1 10,71895791 A1 3,024703172 C1 10,71895791 A2 5,93912868 C1 9,932257922 A2 5,93913451 C1 9,735579548 A2 5,93913451 C2 11,63978842 A3 7,819860438 C2 11,04793477 A3 7,42391085 C2 10,94928004 A3 7,423918138 C3 5,190468759 A4 14,19999128 C3 4,326585239 A4 14,4999916 C3 4,615024255 A4 14,39999155 C4 12,78069226 A5 14,97351968 C4 12,68507238 A5 14,67774875 C4 11,98590712 A5 14,88394961 C4 11,68625556 A6 7,0580198 C5 24,42861845 A6 7,925403111 C5 24,42864405 A6 8,026065493 C5 23,93012537 A7 19,87843044 C5 23,83040403 A7 19,87843044 A7 19,87843044 A8 20,48043006 A8 20,4804362 A8 20,58034077 A9 20,73944199 A9 21,03857958 A9 21,63683303 Fonte: autoria própria. 3.2. Projeto de Altimetria Para o projeto de altimetria, foi necessário transferir a altitude do marco geodésico para um ponto do terreno, que no caso foi o ponto 1, todo o método de transferência está explicado na metodologia. Para isso foi montada a Tabela 11 que mostra as altitudes de cada ponto que o nível foi instalado de forma a traçar um caminho até o terreno. Todos os cálculos estão no APÊNDICE B - MEMÓRIA DE CÀLCULO. Tabela 11 – Transferência de altitude Estação Pv Leitura Ré Leitura Vante Altura do instrumento Cota A RN 1,378 528,645 527,267 B 1 2,680 0,520 530,805 528,125 C 2 3,546 0,059 534,292 530,746 D 3 1,334 0,498 535,128 533,794 D 1 (terreno) 1,617 533,511 Prova de cálculo 6,244 6,244 Fonte: autoria própria. A partir da prova de cálculo verificamos que a transferência de nível está correta, portanto, foi possível determinar a altitude de todos os pontos do terreno, seguindo assim com o projeto de altimetria, onde inicialmente foi necessário fazer o nivelamento por quadriculação, que consistia em fazer uma malha de piquetes com quadrados de 2 m cada, que cobriria a maior parte do terreno, como mostra a Figura 8 abaixo. Com todos pontos cravados na terra, pôde fazer a leiturada mira para construir a Tabela 12 com todas as cotas calculadas dos pontos do terreno, com o objetivo de fazer no software Autodesk Autocad as curvas de nível, que seriam usadas tanto para representar os relevos do terreno no plano, como também para o projeto de terraplenagem. Figura 8 – Malha quadriculada Tabela 12 – Altitudes dos Pontos Estação Pv L. vante L. ré Altura do instrumento COTA (m) A A1 (RN) - 1,763 535,274 533,511 B1 1,712 533,562 B C1 1,795 533,558 A D1 1,739 535,274 533,535 E1 1,518 533,756 F1 1,627 533,647 G1 1,688 533,586 A2 1,656 533,618 B2 1,607 533,667 C2 1,655 533,619 D2 1,664 533,61 E2 1,474 533,8 F2 1,591 533,683 G2 1,575 533,699 A3 1,632 533,642 B3 1,637 533,637 C3 1,597 533,677 D3 1,617 533,657 E3 1,588 533,686 B F3 1,631 535,353 533,722 G3 1,644 533,709 A A4 1,557 535,274 533,717 B4 1,484 533,79 C4 1,522 533,752 D4 1,542 533,732 E4 1,484 533,79 F4 1,432 533,842 G4 1,502 533,772 A5 1,597 533,677 B5 1,354 533,92 C5 1,434 533,84 D5 1,382 533,892 E5 1,35 533,924 F5 1,319 533,955 G5 1,425 533,849 A6 1,462 533,812 B6 1,322 533,952 C6 1,343 533,931 D6 1,258 534,016 E6 1,25 534,024 F6 1,182 534,092 G6 1,346 533,928 B A7 1,482 533,871 A B7 1,172 535,274 534,102 C7 1,188 534,086 B D7 1,158 1,237 535,353 534,116 E7 1,186 534,167 F7 1,114 534,239 G7 1,104 534,249 A8 1,103 534,25 B8 1,096 534,257 C8 1,072 534,281 D8 0,963 534,39 E8 1,037 534,316 F8 0,921 534,432 G8 0,607 534,746 A9 0,842 534,511 B9 0,931 534,422 C9 0,868 534,485 D9 0,844 534,509 E9 0,718 534,635 F9 0,659 534,694 C G9 1,843 534,992 B A10 0,644 535,353 534,709 B10 0,647 534,706 C10 0,678 534,675 D10 0,546 534,807 E10 0,504 534,849 F10 0,325 535,028 G10 0,122 535,231 A11 0,414 534,939 B11 0,323 535,03 C11 0,268 535,085 D11 0,214 535,139 C E11 0,189 1,671 536,835 535,164 F11 1,456 535,379 G11 1,483 535,352 A12 1,326 535,509 B12 1,427 535,408 C12 1,534 535,301 D12 1,486 535,349 E12 1,388 535,447 F12 1,233 535,602 G12 1,204 535,631 A13 0,847 535,988 B13 0,658 536,177 C13 0,848 535,987 D13 0,639 536,196 E13 0,857 535,978 F13 0,877 535,958 G13 0,836 535,999 A14 0,644 536,191 B14 0,503 536,332 C14 0,644 536,191 D14 0,562 536,273 E14 0,603 536,232 F14 0,648 536,187 G14 0,697 536,138 Prova de cálculo 2,627 2,627 Fonte: autoria própria. Com todas as cotas do terreno determinadas e com a prova de cálculo validando os resultados, foi feita a Figura 9 que mostra as curvas de nível. Figura 9 – Curvas de nível Pela Figura 5 percebe-se que o terreno é relativamente plano, porém apresenta uma elevação, vista pelo fato das curvas de nível irem se aproximando. Sendo essa observação importante, porque quando for fazer o projeto de terraplenagem, a partir de uma cota média final calculada, será possível fazer o estudo do volume de terra que será movido. 3.3. Projeto de Terraplenagem O projeto de terraplenagem é de extrema importância para qualquer construção, pois é a partir dele que se sabe o quanto a área estudada necessita de movimentação de terra, o que fará com que o engenheiro responsável tenha controle sobre a obra. Assim para o terreno em estudo calcularemos o volume de material que será necessário. Portanto, inicialmente calculou-se a cota média final, que seria usada como plano imaginário para os perfis traçados, para isso têm-se que a cota média final é: E a partir dela foi possível fazer os Perfis das linhas, como mostrado pelos gráficos abaixo, sendo que com eles pudemos calcular o volume de corte e de aterro que cada um necessitaria, de forma a termos um volume total. Sendo os cálculos para determinação dos volumes totais feito em etapas, onde é preciso calcular a área de corte e de aterro de cada perfil separadamente, e após isso, fazendo cálculos da diferença de cada área pela distância entre elas, de forma a abranger todo o espaço entre as linhas escolhidas. Com todos os perfis feitos calculou-se inicialmente as áreas de corte e de aterro de cada perfil, resultando nos seguintes resultados: Tendo todas as áreas de corte e de aterro é possível calcular o volume de corte e de aterro de dois em dois perfis: Assim pode determinar os volumes totais: Analisando os volumes totais percebemos que o volume de corte é maior, isso significa que 5,618 m3 de material terá que ser descartado, uma quantia aceitável visto que a inclinação do terreno não é muito grande, e que plano calculado é um pouco acima da menor cota – que é a do ponto A1 = 533,511. 4. Conclusão Em suma, mediante as atividades realizadas em campo, podemos mensurar a genuína importância da topografia em nosso cotidiano, não somente para aqueles que a aplicam em sua profissão, mas também para os demais que vivem nos espaços construídos a partir da aplicação dos estudos topográficos. Assim, ao relacionarmos a temática com o nosso cotidiano, podemos tornar a aprendizagem do conteúdo mais eficiente e aprazível, sendo por meio dessa atividade o primeiro contato, de fato, com a engenharia não lida nos livros e ensinada em salas de aula, mas sim aquela vivida em reais construções civis. Então, podemos também afirmar que o crescimento individual e profissional que adquirimos com a prática desses conhecimentos obtidos é de suma relevância para a carreira profissional/pessoal de um engenheiro, afinal a solução de impasses cotidianos é derivada da experiência do profissional no ambiente ao qual ele se disponibiliza a trabalhar. Os obstáculos encontrados em campo foram numerosos, o clima, a falta de experiência no manuseio dos equipamentos são alguns dos entraves encontrados durante o estudo do local, porém o trabalho em grupo foi de extrema importância para superar esses obstáculos e por fim finalizar mais uma fase. 4.1. Projeto A partir de toda a análise feita no terreno, foi possível sugerir um projeto para ser construído no espaço. Assim propõe-se a construção de um espaço de descanso e lazer para a comunidade acadêmica, onde alunos, professores e técnicos poderão transitar pela área sem muitos empecilhos, como também poderão fazer refeições, conversar, estudar e descansar na sombra das árvores. Portanto na Figura 10 mostramos o projeto feito no software Sketchup. Figura 10 – projeto sugerido para o terreno APÊNDICE A - FÓRMULAS Fórmulas usadas para a Planimetria, sendo que oscálculos que envolvem a correção angular e a correção linear são usadas apenas no método do caminhamento. Erro angular: Somatório dos ângulos internos: Erro angular tolerável: Correção angular: Ângulo compensado: Azimutes: Rumos: Projeções Parciais: Variação do erro nas projeções: Erro linear: Erro linear de fechamento tolerável: Fator de correção das projeções: Correção linear: Projeções corrigidas: Coordenadas Totais: Cálculo da área: Cálculo das Distâncias indiretas: Fórmulas para o projeto de altimetria Altura do instrumento: Cota para os pontos: Prova de cálculo: Fórmulas para o projeto de Terraplenagem Somatório dos pesos ponderados: Cota média final: Somatório dos vértices: Volume de corte e aterro: Volume total de corte e aterro: APÊNDICE B – MÉMORIA DE CÁLCULO Cálculos usados no projeto de planimetria Caminhamento Erro angular e correção angular Cálculo dos azimutes e rumos Cálculos das Distâncias Horizontais Cálculos das Coordenadas Parciais Correção das coordenadas Parciais Cálculos das Coordenadas Parciais corrigidas e Coordenadas Totais Cálculo da Área Irradiação Cálculo dos Rumos Cálculo dos Ângulos verticais Cálculo das distâncias Horizontais Cálculo das Coordenadas Parciais Cálculo da Área Detalhamento 3,024703172 5,93913451 5,93913451 7,819860438 7,42391085 7,423918138 14,19999128 14,4999916 m 14,39999155 m 14,97351968 m 14,67774875 m 14,88394961 m 7,0580198 m 7,925403111 m 8,026065493 m 19,87843044 m 19,87843044 m 19,87843044 m 20,48043006 m 20,4804362 m m 20,73944199 m 21,03857958 m 21,63683303 m 10,71895791 m 9,932257922 m 9,932257922 m 11,63978842 m 11,04793477 m 10,94928004 m 5,190468759 m 4,326585239 m 4,615024255 m 12,78069226 m 12,68507238 m 11,98590712 m 11,68625556 m 24,42861845 m 24,42864405 m 23,93012537 m 23,83040403 m Altimetria Transferência de Nível Cálculo de Cota dos Pontos Terraplenagem Curvas de nível Entre A5 e B5 Entre D4 e D5 Entre A5 e B5 Entre D4 e E4 Entre A4 e B4 Entre E3 e E4 Entre B3 e B4 Entre F3 e F4 Entre C4 e B4 Entre G3 e G4 Entre C4 E C5 Entre A7 e A8 Entre D5 e D6 Entre A7 e B7 Entre E5 e E6 Entre B6 e B7 Entre F5 e F6 Entre C6 e C7 Entre F6 e G6 Entre C6 e D6 Entre G6 e G7 Entre A8 e A9 Entre D7 e D8 Entre B8 e B9 Entre E7 e E8 Entre B8 E C8 Entre F7 e F8 Entre C7 e C8 Entre G7 e G8 Entre A9 E A9 Curva passa exatamente pelo ponto A9 Entre E8 e E9 Entre B9 e B10 Entre F8 e F9 = Entre C9 e C10 Entre F8 e G8 Entre D9 e D10 Entre G7 e G8 Entre D9 e E9 Entre A10 e A11 Entre E9 e E10 Entre B10 e B11 Entre F9 e F10 Entre C10 e C11 Entre F9 e G9 Entre C10 e D10 Entre G8 e G9 Entre D9 e D10 Entre A11 e A12 Entre E10 e E11 Entre A11 e B11 Entre E10 e F10 Entre B10 e B11 Entre F9 e F10 Entre C10 e C11 Entre G9 e G10 Entre D10 e D11 Entre A11 e A12 Entre E11 e E12 Entre B11 e B12 Entre E11 e F11 Entre C11 e C12 Entre F10 e F11 Entre C11 e C12 Entre G10 e G11 Entre A12 e A13 Entre E12 e E13 Entre B12 e B13 Entre E12 e F12 Entre C12 e C13 Entre F11 e F12 Entre D12 e D13 Entre G11 e G12 Entre A12 e A13 Entre E12 e E13 Entre B12 e B13 Entre F12 e F13 Entre C12 E C13 Entre G12 e G13 Entre D12 e D13 Entre A13 e A14 Entre D12 e D13 Entre A13 e B13 Entre D13 e E13 Entre B12 e B13 Entre E13 e E14 Entre B13 e C13 Entre F13 e F14 Entre C13 e D14 Entre G13 e G14 Entre C13 e D13 Entre A14 e B11 Entre C14 e D14 Entre B13 e B14 Entre D13 e D14 Entre B14 e C14 Entre D14 e E14
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