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Disciplina de Geometria Descritiva e Desenho Técnico Professora Engª Civil Marta Mitiko K. de Siqueira Monitor Magno Luiz Vidotto Cascavel (PR) 2009 Unioeste – Universidade Estadual do Oeste do Paraná CCET – Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas Curso de Engenharia Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Parte 1 ÍNDICE Capítulo 1 – Introdução ao Estudo do Desenho Técnico .................................................. 1 Definição de Desenho Técnico ......................................................................................................... 1 O que é Visão Espacial ..................................................................................................................... 1 A Origem do Desenho Técnico ......................................................................................................... 1 O Desenho Técnico e a Engenharia ................................................................................................. 2 Normalização ..................................................................................................................................... 3 Instrumentos e Acessórios ................................................................................................................ 4 Papel - Formatos e dobragem ........................................................................................................... 7 Exercícios de Coordenação .............................................................................................................. 9 Legendas ......................................................................................................................................... 10 Caligrafia Técnica – Letras e algarismos ......................................................................................... 10 Escalas ............................................................................................................................................. 17 Cotas ................................................................................................................................................ 18 Exercícios resolvidos ........................................................................................................................ 20 Exercícios propostos ........................................................................................................................ 21 Capítulo 2 – Geometria Descritiva ................................................................................... 24 Introdução ........................................................................................................................................ 24 Projeção ortogonal de um ponto ...................................................................................................... 24 Determinação do ponto .................................................................................................................... 24 Classificação das projeções ............................................................................................................. 25 Estudo do Ponto ............................................................................................................................... 26 Épura .......................................................................................................................................... 27 Posições do Ponto ..................................................................................................................... 28 Coordenadas positivas e negativas ........................................................................................... 31 Ponto situado no plano bissetor ................................................................................................. 31 Pontos simétricos ....................................................................................................................... 32 Pontos simétricos em relação aos planos de projeção .............................................................. 32 Pontos simétricos em relação aos planos bissetores ................................................................ 33 Pontos simétricos em relação à linha de Terra .......................................................................... 33 Resumo ...................................................................................................................................... 34 Exercícios resolvidos .................................................................................................................. 35 Exercícios propostos .................................................................................................................. 37 Estudo da Reta ................................................................................................................................. 39 Determinação de uma reta ......................................................................................................... 40 Pertinência de ponto e reta ........................................................................................................ 41 Posições da reta ......................................................................................................................... 41 Traços de retas .......................................................................................................................... 44 Traços de reta de perfil .............................................................................................................. 45 Pertinência de ponto à reta de perfil .......................................................................................... 46 Exercícios resolvidos .................................................................................................................. 48 Exercícios propostos .................................................................................................................. 50 Estudo do Plano ............................................................................................................................... 51 Traços de plano .......................................................................................................................... 51 Posições do plano ...................................................................................................................... 51 Retas do plano ........................................................................................................................... 55 Exercícios resolvidos .................................................................................................................. 57 Exercícios propostos .................................................................................................................. 59 Capítulo 3 – Projeções e Perspectivas ............................................................................ 60 Sistema de Projeções....................................................................................................................... 60 Projeções cilíndricas ou paralelas .............................................................................................. 60 Projeções cônicas ou perspectivas ............................................................................................ 60 Vistas Principais ............................................................................................................................... 62 Perspectivas .....................................................................................................................................65 Perspectiva cavaleira ................................................................................................................. 66 Perspectiva isométrica ............................................................................................................... 67 Como traçar perspectiva isométrica de circunferências ............................................................ 68 Cotagem em perspectiva ........................................................................................................... 68 Perspectiva cônica ..................................................................................................................... 69 Exercícios resolvidos ........................................................................................................................ 75 Exercícios propostos ........................................................................................................................ 76 Bibliografia ......................................................................................................................... 79 Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 1 Capítulo 1 – Introdução ao Estudo do Desenho Técnico Definição de Desenho Técnico O desenho técnico é uma forma de expressão gráfica que tem por finalidade a representação de forma, dimensão e posição de objetos de acordo com as diferentes necessidades requeridas pelas diversas modalidades de engenharia e também da arquitetura. Assim como a linguagem verbal escrita exige alfabetização, a execução e a interpretação da linguagem gráfica do desenho técnico exige treinamento específico, porque são utilizadas figuras planas (bidimensionais) para representar formas espaciais. Conhecendo-se a metodologia utilizada para elaboração do desenho bidimensional é possível entender e conceber mentalmente a forma espacial representada na figura plana. Na prática pode-se dizer que, para interpretar um desenho técnico, é necessário enxergar o que não é visível e a capacidade de entender uma forma espacial a partir de uma figura plana é chamada visão espacial. O que é Visão Espacial Visão espacial é um dom que, em princípio todos têm, da capacidade de percepção mental das formas espaciais. Perceber mentalmente uma forma espacial significa ter o sentimento da forma espacial sem estar vendo o objeto. Por exemplo, fechando os olhos pode-se ter o sentimento da forma espacial de um copo, de um determinado carro, da sua casa, etc. Ou seja, a visão espacial permite a percepção (o entendimento) de formas espaciais, sem estar vendo fisicamente os objetos. Apesar da visão espacial ser um dom que todos têm, algumas pessoas têm mais facilidade para entender as formas espaciais a partir das figuras planas. A habilidade de percepção das formas espaciais a partir das figuras planas pode ser desenvolvida a partir de exercícios progressivos e sistematizados. A Origem do Desenho Técnico A representação de objetos tridimensionais em superfícies bidimensionais evoluiu gradualmente através dos tempos. Conforme histórico feito por HOELSCHER, SPRINGER E DOBROVOLNY (1978) um dos exemplos mais antigos do uso de planta e elevação está incluído no álbum de desenhos na Livraria do Vaticano desenhado por Giuliano de Sangalo no ano de 1490. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 2 No século XVII, por patriotismo e visando facilitar as construções de fortificações, o matemático francês Gaspar Monge, que além de sábio era dotado de extraordinária habilidade como desenhista, criou, utilizando projeções ortogonais, um sistema com correspondência biunívoca entre os elementos do plano e do espaço. O sistema criado por Gaspar Monge, publicado em 1795 com o título “Geometrie Descriptive” é a base da linguagem utilizada pelo Desenho Técnico. No século XIX, com a explosão mundial do desenvolvimento industrial, foi necessário normalizar a forma de utilização da Geometria Descritiva para transformá-la numa linguagem gráfica que, ao nível internacional, simplificasse a comunicação e viabilizasse o intercâmbio de informações tecnológicas. Desta forma, a Comissão Técnica TC 10 da ISO (Organização Internacional de Normalização) normalizou a forma de utilização da Geometria Descritiva como linguagem gráfica da engenharia e da arquitetura, chamando-a de Desenho Técnico. Nos dias de hoje a expressão “desenho técnico” representa todos os tipos de desenhos utilizados pela engenharia incorporando também os desenhos não projetivos (gráficos, diagramas, fluxogramas etc.). O Desenho Técnico e a Engenharia Nos trabalhos que envolvem os conhecimentos tecnológicos de engenharia, a viabilização de boas idéias depende de cálculos exaustivos, estudos econômicos, análise de riscos etc; que, na maioria dos casos, são resumidos em desenhos que representam o que deve ser executado ou construído ou apresentados em gráficos e diagramas que mostram os resultados dos estudos feitos. Assim, todo o processo de desenvolvimento e criação dentro da engenharia está intimamente ligado à expressão gráfica. O desenho técnico é uma ferramenta que pode ser utilizada não só para apresentar resultados como também para soluções gráficas que podem substituir cálculos complicados. Apesar da evolução tecnológica e dos meios disponíveis pela computação gráfica, o ensino de Desenho Técnico ainda é imprescindível na formação de qualquer modalidade de engenheiro, pois, além do aspecto da linguagem gráfica que permite que as idéias concebidas por alguém sejam executadas por terceiros, o desenho técnico desenvolve o raciocínio, o senso de rigor geométrico e o espírito de iniciativa e de organização. Assim, o aprendizado ou o exercício de qualquer modalidade de engenharia irá depender de uma forma ou de outra, do desenho técnico. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 3 Normalização Para transformar o desenho técnico em uma linguagem gráfica foi necessário padronizar seus procedimentos de representação gráfica. Essa padronização é feita por meio de normas técnicas seguidas e respeitadas internacionalmente. As normas técnicas são resultantes do esforço cooperativo dos interessados em estabelecer códigos técnicos que regulem relações entre produtores e consumidores, engenheiros, empreiteiros e clientes. Cada país elabora suas normas técnicas e estas são acatadas em todo o seu território por todos os que estão ligados, direta ou indiretamente a este setor. No Brasil as normas são aprovadas e editadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, fundada em 1940. Para favorecer o desenvolvimento da padronização internacional e facilitar o intercâmbio de produtos e serviços entre as nações, os órgãos responsáveis pela normalização em cada país, reunidos em Londres, criaram em 1947 a Organização Internacional de Normalização (International Organization for Standardization – ISO). Quando uma norma técnica proposta por qualquer país membro é aprovada por todos os países que compõem a ISO, essa norma é organizada e editada como norma internacional. As normas técnicas que regulam o desenho técnico são normas editadas pela ABNT, registradas pelo INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial) como normas brasileiras – NBR e estão em consonância com as normas internacionais aprovadas pela ISO. A execução de desenhos técnicos é inteiramente normalizada pela ABNT. Os procedimentos para execução de desenhos técnicos aparecem em normas gerais que abordam desde a denominação e classificação dos desenhos até as formas de representação gráfica, como é o caso da NBR 10647 – NORMA GERAL DE DESENHOTÉCNICO, bem como em normas específicas que tratam os assuntos separadamente, conforme os seguintes exemplos: NBR 10068 – Folha de desenho layout e dimensões; NBR 10582 – Apresentação da folha para desenho técnico; NBR 13142 – Desenho técnico – dobramento de cópias; NBR 8402 – Execução de caracteres para escrita em desenhos técnicos; NBR 8403 – Aplicação de linhas em desenhos – tipos de linhas; NBR 10067 – Princípios gerais de representação em desenho técnico; NBR 8196 – Desenho técnico – emprego de escalas; Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 4 NBR 10126 – Cotagem em desenho técnico; NBR 6158 – Sistema de tolerâncias e ajustes; NBR 6492 – Representação de projetos de arquitetura. Existem normas que regulam a elaboração dos desenhos e têm a finalidade de atender a uma determinada modalidade de engenharia. Como exemplo, pode-se citar: a NBR 6409, que normaliza a execução dos desenhos de eletrônica; a NBR 7191, que normaliza a execução de desenhos para obras de concreto simples ou armado; NBR 11534, que normaliza a representação de engrenagens em desenho técnico. Uma consulta aos catálogos da ABNT mostrará muitas outras normas vinculadas à execução de algum tipo ou alguma especificidade de desenho técnico. Instrumentos e Acessórios 1. Lapiseira – O desenhista pode escolher entre o uso de lápis ou de lapiseira para executar o trabalho. A dureza do lápis ou lapiseira é especificada por números e letras, que indicam: mole, média e dura. Duras – São usadas quando se requer extrema precisão. As mais duras (5H – 4H) são empregadas em desenhos de engenharia, mas seu uso é restrito porque as linhas costumam ser muito fracas. Médias – Esses graus são usados para todos os fins em desenho técnico. Os graus mais moles (HB – B) servem para esboços técnicos, cabeças de seta, escrita e outros trabalhos a mão livre. Moles – São muito moles para serem usadas em desenhos de arquitetura. Seu uso para tal finalidade implica na obtenção de linhas grossas, imprecisas e que são difíceis de apagar. Esses graus são usados principalmente para desenho artístico de diversos tipos. 2. Borracha – Apagar uma linha corretamente é tão importante quanto traçá-la de modo correto. Os instrumentos para apagar devem ser cuidadosamente escolhidos. Os de base vinílica são os mais recomendados e encontrados em vários tamanhos, inclusive na forma de lápis ou lapiseiras. 3. Jogo de esquadros – São de material sintético, sem graduação ou rebaixados nas bordas. Os esquadros terão como comprimento da hipotenusa do esquadro de 45º e o cateto maior do esquadro de 30º e 60º coincidentes. Para o traçado das retas horizontais fixa-se com a mão esquerda o cabeçote da régua T contra a face esquerda da prancheta, Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 5 correndo a mão para a direita sobre a régua propriamente dita, detendo-a no lugar desejado. O lápis é levado da esquerda para a direita ao longo da régua. Para desenhar as retas verticais, apóia-se o esquadro sobre a régua, fixando-se simultaneamente com a mão ambos os instrumentos, traça-se de baixo para cima ao longo do esquadro e do lado esquerdo deste. Com a régua e jogo de esquadros de 45º, 30º e 60º traçam-se ângulos de 90º e 45º, 30º e 60º, 75º e 15º isto é, todos os ângulos escalonados de 15º em 15º podem ser desenhados em todos os quadrantes. Círculos de esquadros mostrando seu uso para o traçado de linhas inclinadas. Em cada caso, os esquadros devem apoiar-se na régua “T” ou “Paralela”. As setas mostram o sentido em que a linha é traçada. 4. Escalímetro – Levam graduações em escalas diferentes em todas as seis faces da régua de seção transversal triangular com 30 cm de comprimento, gravadas fotoquimicamente e corpo em plástico injetado e lâmina em PVC. Aconselha-se não usar como guia para traçado de retas, apenas para marcar a dimensão requerida de comprimento ou abertura do compasso. 5. Escovas de limpeza (ou pano macio) – Para remover adequadamente quaisquer partículas, assim como fiapos de borracha, grafites e poeiras da superfície de desenho, usa- se uma escova ou pano macio. É parte do equipamento dos desenhistas, e remove partículas sem borrar as linhas já acabadas. 6. Compasso – Material específico para traçar circunferência a lápis ou a tinta (adaptador de caneta, mina, lápis ou lapiseira). Os parafusos do compasso devem estar bem apertados para que as pontas não abram durante o trabalho. Para obtenção de circunferências maiores utilizam-se compassos próprios com prolongador, peça intermediária entre o braço do compasso e o adaptador de caneta ou lápis. 7. Pranchetas de desenho – Poderão ser de madeira ou outro material isentas de juntas e deverão ter no lado esquerdo uma face completamente lisa, para adaptar à mesma a régua de cabeçote ou “T”, apoiadas sobre suportes ou mesa de tal modo que seja possível executar o trabalho comodamente. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 6 8. Transferidores – São instrumentos utilizados para marcar ângulos de qualquer tamanho. Os mais comumente empregados são de material plástico com 180º ou 360º de extensão divididos de meio em meio grau. 9. Gabaritos – São usados para finalidades comuns e específicas. Os mais comuns são gabaritos de círculos, elipses, arcos (curvaturas) e outros para transferir contornos ou linhas com indicação de acabamentos superficiais em um desenho. 10. Curvas Francesas – Emprega-se curva francesa sempre que qualquer curva distinta da circunferência não seja possível traçá-la com compasso. Esse tipo de curva pode ser encontrado numa ampla variedade de tipo, tamanho e formas. 11. Réguas de cabeçote ou “T” – Poderão ser de madeira ou associado com outro material sintético e devem de preferência abranger toda a largura da prancheta. O lápis ou caneta deslizará junto à face superior da régua, assim como servir de apoio para esquadros. 12. Normógrafos – Instrumento usado para escrita nos projetos de engenharia, arquitetura e topografia. A primeira parte consiste de gabaritos (réguas), com sulcos na forma de letras, algarismos e outros caracteres. A segunda parte do conjunto é um suporte com dois braços, ligado a um pino, e outro, a uma pena, vulgarmente conhecida como “aranha”. Há também o normógrafo comum com formato de uma régua, com letras em sulcos vazados, nos quais se insere a pena da caneta ou ponta do lápis para reproduzir contorno de letras, algarismos, símbolos e outros caracteres. 13. Programas de Computadores – São ferramentas mais complexas utilizadas para desenhos de engenharia e de arquitetura, e não dispensa em hipótese alguma o conhecimento de normas, e processos construtivos de geometrias de toda ordem, para elaboração de um desenho ou projeto. A qualidade na apresentação, agilidade e exatidão são seus maiores atributos, desde que o usuário tenha o domínio não só de informática, mas principalmente o embasamento técnico, ou seja, conhecimento prévio do que se necessita para obtenção do produto final. De nada vale um programa “software” com grande capacidade de resolução se o usuário não tiver conhecimento da seqüência construtiva para obtenção de um simples desenho ou até de um grande projeto. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 7 Papel – Formatos e dobragem Papel para desenho é disponível em diversas larguras e em grandes rolos, ou também em folhas já recortadas. A espessura do papel depende da escala de pesos que se dá em gramas por metro quadrado (g/m2). De acordo com a NBR – 13142 (ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas) os papéis a serem utilizados em desenhos técnicos deverão ter sempre os formatosda séria “A”. Os formatos derivam do formato “A0” que possui as dimensões de 841 mm x 1189 mm, ou seja, aproximadamente 1,00 m2. Dividindo sucessivamente por dois esta folha, forma-se a série de formatos “A” o que resulta tamanho de papel para: desenhos, formulários, cartas comerciais, etc. O espaço de utilização do papel fica compreendido por margens, que variam de dimensões, dependendo do formato usado. A margem esquerda, entretanto, é sempre de 25 mm, a fim de facilitar o arquivamento em pastas próprias. Os formatos das séries “A” são apresentadas no quadro a seguir e os respectivos dobramentos para possibilitar o arquivamento no formato final “A4” que é o tamanho das pastas e arquivos. FORMATOS DA SÉRIE “A” DIMENSÕES DA FOLHA NÃO RECORTADA (a x b) em milímetros FORMATO FINAL (a1 x b1) em milímetros MARGEM (m) em milímetros A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 880 X 1230 625 X 880 450 X 625 330 X 450 240 X 330 165 X 240 120 X 165 841 X 1189 594 X 841 420 X 594 297 X 420 210 X 297 148 X 210 105 X 148 10 10 10 10 5 5 5 Para arquivamento as folhas (pranchas) devem ser dobradas, sendo o formato final o A4. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 8 Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 9 Exercícios de Coordenação: No papel A4, fazer linhas paralelas de acordo com os exercícios abaixo: a) b) c) d) e) f) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 10 Legendas A legenda tem a finalidade de uniformizar as informações que devem acompanhar os desenhos. Os tamanhos e formatos das legendas obedecem à tabela dos formatos “A”. Recomenda-se que a legenda seja usada junto à margem, no canto inferior direito. Esta colocação é necessária para que haja boa visibilidade quando os desenhos são arquivados. A legenda deve possuir as seguintes informações principais, ficando, no entanto, a critério do escritório, o acréscimo ou a supressão de outros dados: a- Nome do escritório, Companhia etc.; b- Título do projeto; c- Nome do arquiteto ou engenheiro; d- Nome do desenhista e data; e- Escalas; f- Número de folhas e número da folha; g- Assinatura do responsável técnico pelo projeto e execução da obra; h- Nome e assinatura do cliente; i- Local para nomenclatura necessária ao arquivamento do desenho; j- Conteúdo da prancha. Caligrafia Técnica – Letras e algarismos As letras e algarismos podem ser do tipo Fantasia utilizado em publicidade, embalagens, logotipos, etc., ou do tipo Técnico ou Bastão, normalizado pela ABNT NBR 8402. A caligrafia técnica normalizada são letras e algarismos feitos na vertical ou inclinados. Quando feita à mão livre deve-se dar preferência ao tipo inclinado, onde pequenos desvios da oblíqua serão menos notados, ao contrário do tipo vertical, onde logo se nota qualquer desvio. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 11 Na execução das letras e algarismos são utilizadas pautas traçadas levemente, com um lápis bem apontado. Estas pautas são constituídas de três linhas paralelas. Uma para a base da letra, outra para a parte superior das maiúsculas e a terceira para a parte superior das minúsculas. Nas letras padronizadas, a altura da pauta das minúsculas é igual a 2/3 da altura da pauta das maiúsculas; portanto, a pauta das maiúsculas e a pauta inferior estão respectivamente 1/3 acima e 1/3 abaixo do corpo das letras. A maioria das letras pode ser desenhada a partir da construção de uma oval (base de 2/3 h), com exceção de algumas letras como, por exemplo, o M, m, W, w (base de 6/7h, h, 4/3h, h, respectivamente). Outros detalhes usados no desenho de letras: 1. A espessura do traço é igual a 1/7 da altura 2. Espaçamento: entre letras - 1/7 até 2/7h entre as palavras - 4/7h entre as bases das letras - 11/7h 3. Nas letras inclinadas o ângulo é de 75º ou com inclinação de 25% em relação à vertical. Para o desenho de letras regulares, todas iguais, pode-se usar: - As letras perfuradas em chapas metálicas individual; - Chapa de plástico transparente com todas as letras do alfabeto; - Tipo aranha com réguas de letras gravadas (é o tipo mais caro e o que dá melhores resultados). Um dos melhores exercícios para o desenhista habituar-se a traçar letras e algarismos com rapidez e regularidade, é decalcar em papel transparente um texto escrito em Arial. Somente depois de conhecer bem o traçado das letras normalizadas é que o desenhista de arquitetura deve partir para criar sua própria “caligrafia” com letras de imprensa. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 12 A seguir, exercitar a caligrafia técnica a partir da seqüência indicada nas letras e números: Desenhe cada número ou letra na quantidade de vezes possível. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 13 Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 14 Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 15 Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 16 Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 17 Escalas Escala é a relação entre as dimensões representadas no desenho e as dimensões reais do objeto. A escala é representada pela relação: E = 1/n = D/R onde; E = Escala; n = denominador da fração escala; D = medida linear do desenho; R = medida linear real do objeto. Como o desenho técnico é utilizado para representação de máquinas, equipamentos, edifícios e até unidades inteiras de processamento industrial, é fácil concluir que nem sempre será possível representar os objetos em suas verdadeiras grandezas. Assim, para viabilizar a execução dos desenhos, os objetos grandes precisam ser representados com suas dimensões reduzidas, enquanto os objetos, ou detalhes, muito pequenos necessitarão de uma representação ampliada. Escala de redução – É utilizada quando as dimensões do objeto a ser desenhado são maiores em relação à folha que será utilizada para desenho. O denominador da fração escala indica quantas vezes o desenho é menor que o objeto real. Podem ser empregadas as escalas: (1:2) – (1:5) – (1:10) – (1:50) – (1:75) – (1:100) – (1:200) – (1:500) – (1:1000), etc... Escala de ampliação – É utilizada quando o objeto a ser desenhado tem dimensões muito pequenas. O numerador da fração escala indica quantas vezes o desenho é maior que o objeto real. Podem ser empregadas as escalas: (2:1) – (5:1)– (10:1), etc... No desenho de arquitetura geralmente só se usam escalas de redução, a não ser em detalhes, onde aparece algumas vezes a escala real. Obs.: As escalas devem ser lidas 1:50 (um por cinqüenta), 1:10 (um por dez), 10:1 (dez por um) etc. Escalas mínimas utilizadas no desenho de arquitetura: a. 1:100 para plantas baixa b. 1:200 para coberturas c. 1:500 para plantas de situação d. 1:50 para as fachadas e cortes e. 1:1000 a 1:2000 para plantas de localização Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 18 A escolha de uma escala deve ter em vista: 1. O tamanho do objeto a representar; 2. As dimensões do papel; 3. A clareza do desenho. Qualquer uma destas condições deve ser sempre respeitada, pois muito influenciará na boa apresentação do projeto. A indicação da escala não dispensará a indicação de cotas. As cotas deverão ser escritas em caracteres claros e que sejam facilmente legíveis. Cotas O desenho técnico, além de representar, dentro de uma escala, a forma tridimensional, deve conter informações sobre as dimensões do objeto representado. As dimensões irão definir as características geométricas do objeto, dando valores de tamanho e posição aos diâmetros, aos comprimentos, aos ângulos e a todos os outros detalhes que compõem sua forma espacial. A forma mais utilizada em desenho técnico é definir as dimensões por meio de cotas que são constituídas de linhas de chamada (extensão ou referência), linha de cota, setas e do valor numérico em uma determinada unidade de medida. As cotas representam sempre dimensões reais do objeto e não dependem, portanto, da escala em que o desenho está executado. As cotas devem ser escritas na posição horizontal, de modo que sejam lidas com o desenho em posição normal, colocando-se o leitor do lado direito da prancha. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 19 Em desenhos de arquitetura, a seta é substituída por pontos (vazios ou cheios) ou traços inclinados a 45º na interseção entre a linha de extensão e de cota. Princípios Gerais: 1. Tanto as linhas de chamada como as linhas de cota se desenham com traço contínuo fino. As linhas de chamada devem, em princípio, ser perpendiculares ao elemento a cotar, mas em certos casos, pode haver conveniência em que sejam desenhadas obliquamente, preferindo-se nesses casos inclinações de 60 ou 75 ; 2. As linhas de cota não devem ser traçadas muito próximas das linhas de contorno, dependendo da distância a que se colocam as dimensões do desenho e do tamanho do algarismo das cotas; 3. A seta propriamente dita deve ter um comprimento de 2 a 3 mm e sua largura pode ser calculada como 1/3 do comprimento ou, simplesmente, dando-se à extremidade um ângulo de 15º; 4. Os ângulos serão medidos em graus, exceto em coberturas e rampas que se indicam em porcentagem (%); 5. As linhas de cota paralelas devem ser espaçadas igualmente; 6. Colocar as linhas de referência de preferência fora da figura; 7. Evitar repetições de cota; 8. Todas as cotas necessárias serão indicadas; 9. Não traçar linha de cota como continuação de linha da figura; 10. As cotas prevalecem sobre as medidas calculadas no desenho; 11. As cotas de um desenho devem ser expressas na mesma unidade; 12. A altura dos algarismos é uniforme dentro do mesmo desenho. Em geral usa-se de 1,5 a 3 mm; Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 20 13. No caso de divergência entre cotas de desenhos diferentes, prevalece a cota do desenho feito na escala maior; 14. As linhas de cota são desenhadas paralelas à direção de medida. Exercícios resolvidos 1. Se a representação de um edifício de 20 m (vinte metros) de altura em um formato de papel é feita usando-se a dimensão de 200 mm (duzentos milímetros), então em que escala foi desenhada esse edifício? Solução: E = 1/n = D/R = 200 mm/20 m, Se 20 m = 20000 mm, E = 1/n = 200 mm/20000 mm; simplificando-se teremos: E = 1/n = 1/100, ou seja, n = 100 (fração escala) Resposta: A escala usada foi 1:100 (um por cem), ou seja, o desenho foi reduzido 100 vezes 2. Uma parede com comprimento igual a 3 m (300 cm) é representada no desenho com dimensão de 6 cm. Qual a escala do desenho? Solução: 1/n = D/R 1/n = 6 cm/3 m 1/n = 6 cm/300 cm; simplificando-se teremos: 1/n = 1/50, ou seja, n = 50 (fração escala) Resposta: A escala do desenho é 1:50 (um por cinqüenta), ou seja, o desenho foi reduzido 50 vezes. 3. Num desenho feito na escala 1:50 (um por cinqüenta), a aresta de um objeto mede 1,5 cm de comprimento. Qual é a verdadeira grandeza do comprimento dessa aresta? Solução: 1/n = D/R 1/50 = 1,5 cm/R R = 1,5 cm x 50 R = 75 cm Resposta: O comprimento dessa aresta na realidade é de 75 cm. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 21 4. Cotar convenientemente a figura, indicando a escala. Solução: 1/n = D/R 1/n = 2,5 cm/50 n = 20 (fração escala) Escala 1:20 Exercícios propostos 1. Uma rua está desenhada com 15 mm de largura e mede 30 m. Qual a escala do desenho? 2. Num projeto desenhado na escala 1:50 a altura de um prédio mede 28 cm. Qual a verdadeira grandeza dessa altura? 3. Dado o segmento AB e sabendo-se que o mesmo foi desenhado utilizando-se a escala 1:15, então qual teria sido o tamanho real do segmento? 4. Um objeto é desenhado no formato A2 e em escala de 1:25. O desenho é em seguida, reduzido fotograficamente para o formato A4. Qual é a escala de redução dos formatos? Qual a nova escala do desenho? Qual o comprimento, na fotografia, de uma aresta de objeto que mede 5.20 m em seu tamanho real? Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 22 5. Construir uma legenda com os seus dados no formato A4, verificando os conteúdos mínimos. 6. Cotar as figuras nas escalas indicadas (usar medidas em centímetros). A) 1:25 B) 1:75 C) 1:50 D) 1:25 E) 1:75 F) 1:50 A B C D E F Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 23 7. Cotar convenientemente, indicando a escala (usar medidas em centímetros). Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 24 Capítulo 2 – Geometria Descritiva Introdução A Geometria descritiva foi criada a partir de estudos sobre as projeções. Gaspar Monge, que viveu no século XVIII, foi quem criou os princípios das projeções a partir das operações de estereotomia, reunindo-as sob o nome de Geometria Descritiva,importante na formação de profissionais que trabalham com espaço e forma. E, portanto, base para desenho de máquinas e arquitetura. Esta geometria foi na época de Monge uma opção aos métodos empíricos. Os estudos feitos a partir da obra de Monge provocaram a sua evolução e também a descoberta de novas propriedades da geometria plana. No Brasil, esta geometria foi ensinada pela primeira vez na Real Academia Militar, criada por D. João VI. Esta academia começou seu funcionamento em 1º de abril de 1812. O primeiro professor de Geometria Descritiva, no Brasil, foi o 2º tenente José Vitorino dos Santos e Souza. O livro “Elementos de Geometria Descritiva” publicado por José Vitorino dos Santos e Souza, foi escrito com base na primeira edição da obra de Monge. Podemos entender a Geometria descritiva como sendo: “Uma ciência que estuda métodos de representações de figuras espaciais sobre um plano”. Projeção ortogonal de um ponto A projeção ortogonal de um ponto é o pé da perpendicular baixada do ponto ao plano. Assim, na figura 1, a é a projeção do ponto A sobre o plano α (alfa). Chama-se projetante de um ponto, a perpendicular baixada deste ponto ao plano de projeção. Obs.: Um ponto individualizado no espaço é representado por uma letra maiúscula do alfabeto latino e sua projeção por essa mesma letra, mas minúscula. Determinação do ponto Para que um ponto fique bem determinado, podemos empregar dois métodos diferentes: - método dos planos cotados; - método das projeções. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 25 No primeiro método, emprega-se apenas um plano de projeção e a cota do ponto. (Cota de um ponto é o comprimento da sua projetante). Nesse método, o plano de projeção é o plano horizontal tomado como plano de comparação e é chamado Plano Cotado porque nele se inscreve a cota do ponto (positiva acima e negativa abaixo desse plano). Uma reta, por exemplo, será representada pela sua projeção horizontal e pelas cotas de dois dos seus pontos. Assim, a reta AB figura 2 seria representada pela projeção horizontal AB e as cotas dos dois pontos, significando, no caso, que o ponto A possui cota igual a duas unidades e o ponto B igual a três unidades. Quanto ao segundo método, para que um ponto fique bem determinado, uma só projeção não é suficiente, porque, conforme vemos na figura 3, o ponto a é a projeção no plano α, de qualquer ponto da perpendicular ilimitada ∆ (delta). Então para que um ponto fique bem determinado, emprega-se o método da dupla projeção, de Monge, que veremos pouco mais adiante, depois de estudarmos as projeções. Classificação das projeções Suponhamos (figura 4) um ponto A no espaço, um plano qualquer α e um observador em O. Se fizermos passar por A um raio visual partindo de O até encontrar o plano α, vemos que a será a projeção de A sobre o plano de projeção α, e a reta OAa será a projetante. O ponto O será o centro de projeção e esse sistema chama-se Cônico ou Perspectivo. Se considerarmos o ponto O lançado ao infinito, conservando-se o mesmo ponto A e o plano α, a projetante será paralela à uma direção ∆ (delta) e o sistema de projeção chama- se Cilíndrico ou Paralelo. Neste caso, este ponto diz-se impróprio. As figuras 5 e 6 esclarecem melhor ao considerarmos uma reta AB projetada no plano α, quando o centro de projeção está a uma distância finita ou não do plano, ficando assim bem caracterizadas as projeções cônicas ou cilíndricas respectivamente. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 26 Ainda no caso das projeções cilíndricas, elas podem ser oblíquas ou ortogonais conforme a direção de ∆ seja ou não perpendicular ao plano de projeção. A figura 7 nos mostra uma projeção cilíndrica ortogonal. Estudo do Ponto Já conhecidas as diferentes projeções, podemos então dizer em que consiste o método da dupla projeção de Monge, para determinação de um ponto A. Consiste em determinar duas projeções ortogonais sobre dois planos perpendiculares H e V (horizontal e vertical). Considere os dois planos, ilimitados, perpendiculares entre si, cuja interseção se tem a chamada LINHA DE TERRA (representada por xy ou LT). Os dois planos, formam 4 semiplanos, formando 4 regiões chamadas DIEDROS (figura 8). HA - horizontal anterior, HP - horizontal posterior, VS - vertical superior, VI - vertical inferior. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 27 Para que se possam representar no plano, as figuras do espaço faz-se o rebatimento do plano vertical sobre o plano horizontal (no sentido anti-horário), o que consiste em fazê-lo girar em torno da linha de Terra, de modo que VS venha a ficar em coincidência com HP e VI com HA. Depois do rebatimento, temos a épura. Épura É a representação de uma figura do espaço pelas suas projeções, estando o plano vertical rebatido sobre o plano horizontal de projeção (figura 10). Obs.: Somente no 1o diedro, teremos as linhas visíveis (linha contínua), pois sendo opacos os semiplanos, é possível determinar as projeções em outros diedros por traço invisível (tracejado). Conceitos: 1. Cota é a distância do ponto ao plano horizontal de projeção. 2. Afastamento é a distância do ponto ao plano vertical de projeção. 3. Linha de projeção (ou de chamada). É toda linha perpendicular à Linha de Terra, que une as projeções de um mesmo ponto. A - o ponto do espaço a’ - projeção vertical a - projeção horizontal m - abscissa do ponto Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 28 Posições do Ponto Em relação aos planos de projeção, o ponto pode ocupar nove posições diferentes: 1a posição - No 1o diedro. A (m1, 2, 3) 2a posição - No 2o diedro. B (m2, -3, 2) 3a posição - No 3o diedro. C (m3, -2, -3) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 29 4a posição - No 4o diedro. D (m4, 2, -3) 5ª posição - O ponto está na VS. E (m5, 0, 2) 6a posição - O ponto está na VI. F (m6, 0, -2) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 30 7a posição - O ponto está na HA. G (m7, 3, 0) 8a posição - O ponto está na HP. H (m8, -3, 0) 9a posição - O ponto está na Linha de Terra. N (m9, 0, 0) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 31 Coordenadas positivas e negativas Na figura 29, Aa é a Cota e Aa’ é o Afastamento. a) Cota positiva - Acima do plano horizontal de projeção (1o e 2o Diedros). b) Cota negativa - Abaixo do plano horizontal de projeção (3o e 4o Diedros). c) Afastamento positivo - À direita do plano vertical de projeção (1o e 4o Diedros). d) Afastamento negativo - À esquerda do plano vertical de projeção (2o e 3o Diedros). Na prática, o ponto é dado por suas coordenadas (Abscissa, Afastamento e Cota). Ponto situado no plano bissetor O plano bissetor é o plano que divide o diedro em duas partes iguais (figura 30). Só existem 2 planos bissetores : a) 1º bissetor, cortando os diedros impares (1º e 3º) e b) 2º bissetor, cortando os diedros pares (2º e 4º). Obs.: O ponto quando está situado no plano bissetor, tem coordenadas (afastamento e cota) iguais. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta MitikoK. de Siqueira 32 Pontos simétricos Dois pontos A e B são simétricos em relação a um plano P, quando a reta por eles determinada é perpendicular ao plano e o ponto médio do segmento AB pertencer ao plano considerado (figura 31) O ponto B é o simétrico de A em relação ao plano P. (MA = MB) Pontos simétricos em relação aos planos de projeção Diz-se que um ponto B é simétrico a A em relação ao plano horizontal de projeção, quando possui o mesmo afastamento e a mesma abscissa, em grandeza e sentido, e a cota com o mesmo valor absoluto e sinal contrário (figura 32). Ex: A (1, 2, 3) B (1, 2,-3) Diz-se que um ponto C é simétrico a um ponto A em relação ao plano vertical de projeção, quando possui a mesma cota e a mesma abscissa em grandeza e sentido, e o afastamento com o mesmo valor absoluto e sinal contrário (figura 33). Ex: A (0,-3, 2) C (0, 3, 2) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 33 Pontos simétricos em relação aos planos bissetores Na figura 34, a reta RI representa o primeiro bissetor e a reta RJ o segundo bissetor. O ponto A é simétrico a D em relação ao 10 bissetor se o ponto M for o ponto médio, isto é MA = MD. E o ponto E será simétrico a A em relação ao 20 bissetor, se N for o ponto médio, isto é NA = NE. Ex: A (0, 2, 4), D (0, 4, 2) e E (0, -4, -2) Pontos simétricos em relação à linha de Terra Na figura 35, o ponto B é simétrico a A em relação ao PH; e o ponto C, simétrico a B em relação ao PV. O ponto C será simétrico a A em relação à LT e tem-se então AR = RC. Ex: A (0, 2, 2), B (0, 2,-2) e C (0,-2,-2) Obs.: A simetria em relação à linha de terra é o produto das simetrias em relação aos planos horizontal e vertical e assim, para se obter o simétrico de um ponto dado em relação à linha de terra, pode-se efetuar a simetria em relação a um dos planos de projeção e a seguir a simetria desse último em relação ao outro plano. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 34 Resumo Tabela 1. Regras para a representação de um ponto no espaço ou em épura. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 35 Exercícios resolvidos 1. Represente em épura os pontos abaixo: A ( 1 , 4 , 4 ) B ( -1 , -2 , 3 ) Solução: (figuras 36 e 37) O ponto A está no 1º diedro; o ponto B está no 2º diedro. 2. Represente os pontos C e D, indicando as suas posições no espaço e sua representação em épura: C (2 , 2 , -1) D ( 0 , 3 , 0) Solução: (figuras 38, 39, 40 e 41) O ponto C está no 4º diedro; o ponto D está na HA. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 36 3. Determine as coordenadas e represente em épura os pontos: E (5, ?, ?) está no 1º bissetor F (-1, ?, ?) está no 2º bissetor e tem afastamento negativo Solução: (figuras 42 e 43) Como os pontos E e F estão situados no plano bissetor, estes possuirão coordenadas (afastamento e cota) iguais, logo: E (5, 2, 2), F (-1, -3, 3) 4. Determine as coordenadas de um ponto G simétrico a H (3, 2, 4) em relação a HA. Represente-os no espaço. Solução: (figura 44) Como as projeções serão simétricas em relação a HA, logo: G (3, 2, -4) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 37 Exercícios propostos 1. Dado os pontos: A (1.5; 0 ; 0), B (2, -3, 0) e C (4, 0, -7) - Trace a épura - Visualize-os no espaço, utilizando os diedros. 2. Trace a épura dos pontos A e B, situados respectivamente no 1º e 2º bissetor. A (-2, ? , 5) e B (1, ? , 2) 3. Represente as posições dos pontos A, B, C e D, conforme solicitado a seguir: - A no 1º diedro - B na VS - C no 2º diedro - D na HA 4. Represente em épura os pontos abaixo: A ( 3, 5, 2) B (-3, -3, -6) C( 4, 0, -6) D (1; 1,5; 3) 5. Trace a épura dos pontos A e B situados no plano bissetor, respectivamente no 3º e 4º diedros. A (2 , -3 , ? ) e B ( 0 , ? , -2 ) 6. Trace a épura de um ponto no 2º diedro com cota igual a 1/3 do afastamento. 7. Dê a épura de um ponto situado no 2º diedro mais perto do plano Horizontal do que do Plano Vertical. 8. Dos pontos: A (3, -2, 5) B (0, -3, -6) C(1, 2, -5), trace a épura de cada ponto de acordo com o enunciado: - Simétricos em relação ao PV - Simétricos em relação ao PH - Simétricos em relação ao 1º bissetor - Simétricos em relação ao 2º bissetor 9. Represente os pontos A e B, indicando as suas posições no espaço e sua representação em épura. A (-2, 4, -1) B (0 , 0 , 0) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 38 10. Determine as coordenadas e represente em épura os pontos: A (0, ?, ?) está no 1º bissetor B (-4, ?, ?) está no 2º bissetor e tem afastamento negativo C (-4, ?, ?) está na VS D (-1, ?, ?) está na LT 11. Represente em épura e localize os seguintes pontos: A (0 , 1 , 3) B (1, 0 , 1) C (2 , 2 , -2) D (3, 2 , 1) E ( 4, -1, -2) F (-1, 3 , 0) G (-2, 1, -2) H (-3, -2, -2) I (-4, -2, 3) J (-5 , 0, 0) 12. Determine a cota do ponto A, sabendo-se que este se localiza no HA. Trace a épura desse ponto. A (2, 4, ?) 13. Determine as coordenadas do ponto B que está localizado no HP. B (-2, -3, ?) 14. O ponto B está no 2º diedro e o ponto A no 1º diedro. Estes pontos são simétricos a C e D (respectivamente) em relação ao PH. Represente a épura dos pontos A, B, C e D. C (0, -2, -3) D (3, 1, -2) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 39 Estudo da Reta A projeção de uma reta sobre um plano é o lugar das projeções de todos os seus pontos sobre esse plano. Seja na figura 45 a reta AD e o plano M. Baixando de todos os pontos da reta perpendiculares ao plano, os pés dessas perpendiculares dão lugar à projeção ortogonal da reta. Essas perpendiculares formam um plano P perpendicular ao plano M e que é o plano projetante da reta. Os pés das perpendiculares estão na interseção dos dois planos e a projeção da reta AD é, portanto essa interseção. A projeção de uma reta sobre um plano só deixa de ser uma reta, quando ela lhe for perpendicular, pois nesse caso a projeção será um ponto, como se vê na figura 46. Nesse caso a projeção da reta se reduz a um ponto porque as projetantes de todos os seus pontos se confundem com a própria reta. Quando uma reta for paralela a um plano (figura 47) a sua projeção sobre esse plano é igual e paralela à própria reta. Seja a reta AB paralela ao plano M cuja projeção nesse plano é a reta ab. As duas retas AB formam com as projetantes Aa e Bb um paralelogramo no qual AB = ab. Diz-se então que a reta se projeta em verdadeira grandeza (V.G.). Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 40 Quando uma reta for oblíqua a um plano (figura 48) a projeção é menor que a reta do espaço porque esta forma com sua projeção e as projetantes um trapézio retângulo em que a projeção no plano sendo perpendicular às bases é menor que a reta do espaço. Seja na figura 49 a reta AB perpendicular ao plano M. Suponhamos que a reta girando em torno de A ocupe as posições AB1, AB2 e AB3, cujas projeções no plano M serão respectivamente ab, ab1, ab2 e ab3. Verifica-se que sua projeção na posição inicial era o ponto ab (a coincidentecom b) e que essa projeção torna-se ab1 quando o ponto B atinge a posição B1 e vai crescendo gradativamente à proporção que a reta vai diminuindo a sua inclinação sobre o plano. Quando a reta atinge a posição AB3 paralela ao plano, a sua projeção torna-se ab3. Por conseguinte, a projeção de uma reta sobre um plano é tanto maior quanto menor for sua inclinação sobre ele. Determinação de uma reta De um modo geral, a posição de uma reta no espaço fica bem determinada quando são conhecidas as projeções dessa reta sobre dois planos ortogonais. Sejam na figura 50 os dois planos P e M perpendiculares a ab e a’b’ respectivamente as projeções da reta AB cuja posição queremos determinar. Por ab faz-se passar um plano M, o mesmo acontecendo com a’b’ em relação a P. Cada um dos planos, que são os planos Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 41 projetantes da reta nos respectivos planos de projeção, deve conter a reta do espaço, que será então a interseção desses dois planos projetantes. E como esses planos se cortam segundo AB, que é a única que tem ab e a’b’ como projeções, ela fica bem determinada. Para designar a reta cujas projeções são ab e a’b’ escreve-se: AB (figura 51). Pertinência de ponto e reta Um ponto pertence a uma reta, quando as projeções desse ponto estão sobre as projeções de mesmo nome da reta, isto é, a projeção horizontal do ponto sobre a projeção horizontal da reta e a projeção vertical também sobre a projeção vertical da reta. Obs.: Essa regra de ponto pertencer à reta sofre exceção quando se trata de reta de perfil, como veremos mais adiante (figuras 72 a 74). Posições da reta Em relação aos planos de projeção, a reta pode ocupar várias posições, posições essas que determinam nomes e propriedades particulares. a) Reta Qualquer É a reta oblíqua aos dois planos de projeção (figura 52). Sua épura é caracterizada por possuir ambas as projeções obliquas à linha de terra (figura 53). Ex: A (0, 1, 1) B (2, 3, 3) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 42 b) Reta Horizontal É a reta paralela ao plano horizontal e oblíqua ao plano vertical. Sua épura é caracterizada por possuir a projeção vertical paralela à linha de terra e a projeção horizontal oblíqua a essa mesma linha (figuras 54 e 55). A projeção horizontal representa a verdadeira grandeza. Ex: A (0, 1, 3) B (2, 3, 3) c) Reta Frontal ou de Frente É a reta paralela ao plano vertical e oblíqua ao plano horizontal. Sua épura é caracterizada por possuir a projeção horizontal paralela à linha de terra e a vertical oblíqua a essa mesma linha (figuras 56 e 57). Ex: A (0, 3, 3) B (2, 3, 1) d) Reta Fronto Horizontal É a reta paralela simultaneamente aos dois planos de projeção. Sua épura é caracterizada por possuir ambas as projeções paralelas à linha de terra (figuras 58 e 59). Ex: A (0, 3, 2) B (2, 3, 2) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 43 e) Reta Vertical É a reta perpendicular ao plano horizontal. Sua épura é caracterizada por possuir a projeção horizontal reduzida a um ponto e a vertical perpendicular à linha de terra (figuras 60 e 61). Ex: A (0, 2, 4) B (0, 2, 2) f) Reta de Topo É a reta perpendicular ao plano vertical. Sua épura é caracterizada por possuir a projeção vertical reduzida a um ponto e a horizontal perpendicular à linha de terra (figuras 62 e 63). Ex: A (0, 2, 3) B (0, 4, 3) g) Reta de Perfil É a reta perpendicular (ou ortogonal) à linha de terra. Sua épura é caracterizada por possuir as projeções perpendiculares à linha de terra (figuras 64 e 65). Ex: A (0, 1, 3) B (0, 3, 1) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 44 Traços de retas Chama-se “traço de uma reta sobre um plano” o ponto em que essa reta fura ou atravessa esse plano. Conclui-se então que quando uma reta for paralela a um plano, não terá traço sobre esse plano. O traço sobre o plano P é o “traço vertical” e por convenção representa-se por V, e de modo idêntico o traço horizontal no plano M é representado por H. Seja na figura 66 a reta AB e o ponto V a interseção da reta AB no plano P. Para se obter o traço vertical V de uma reta, basta determinar o ponto da reta AB que tenha afastamento nulo. Ex: A (2; 1; 3) B (0; 4; 1) V (2,67; 0; 3,67) Em épura (figura 67), para se obter o traço vertical da reta rr’, é suficiente prolongar a projeção de nome contrário (projeção horizontal) até a linha de terra, onde fica determinado o ponto v que é a projeção horizontal do traço v’. De v, uma linha de chamada faz conhecer v’ como indica a épura. Este ponto v’ que coincide com o ponto objetivo V é um ponto da reta AB e seu afastamento é nulo. De modo idêntico obtém-se o traço horizontal e as figuras 68 e 69 esclarecem. Ex: A (2; 1; 3) B (0; 4; 1) H (1; 5,5; 0) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 45 Na determinação dos traços de uma reta há um princípio imutável, sem exceção alguma: é que a projeção horizontal v do traço vertical V e a projeção vertical h’ do traço horizontal H estão sempre obrigatoriamente sobre a linha de terra, podendo as projeções v’ e h se situarem abaixo ou acima da linha de terra conforme a posição da reta, exceto é claro, quando a reta passa por MP, porque então tudo coincidirá com aquela linha. Obs.: A regra que acabamos de expor para a obtenção dos traços de uma reta, sofre exceção somente quando a reta é de perfil, como veremos mais adiante. Conclui-se que uma reta só possui os dois traços quando é oblíqua aos dois planos M e P (reta qualquer e reta de perfil). As demais retas, como horizontal, frontal, vertical e de topo, possuem, apenas um traço e finalmente a fronto horizontal, por ser paralela aos dois planos não possui traço nesses planos. Traços de reta de perfil Antes de resolvermos a questão na épura, vamos estudá-la no espaço (figura 70). Seja a reta AB e H e V os seus traços respectivamente sobre M e P. Utiliza-se, no estudo da reta de perfil, o rebatimento do plano de perfil que a contém que no caso é o triângulo HVv. Este rebatimento consiste em girá-lo 90º em sentido contrário aos ponteiros do relógio, até que fique em coincidência com o plano vertical P, sendo este giro feito em torno de sua interseção com o plano P, que no caso é Vv. Adota-se este sentido para que os diedros após o rebatimento se apresentem nas regiões já conhecidas. Com este rebatimento, os pontos A e B descreverão no espaço arcos de círculos horizontais e vem colocar-se em A1 e B1 respectivamente sobre retas traçadas por a’ e b’ paralelamente à linha de terra. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 46 No plano horizontal o ponto A descreve um arco de círculo de raio av e vem cair em a1 do mesmo modo que o ponto b vem cair em b1; desses pontos a1 e b1 traçam-se no plano vertical as paralelas a Vv que determinam as posições A1 e B1 após o rebatimento. Vejamos agora a épura (figura 71). Seja AB dada por suas projeções a e a’ e b e b’. Opera-se como foi descrito fazendo-se centro em h’v e descrevendo os raios de círculo aa1 e bb1 até situar esses pontos em a1 e b1 na linha de terra. Daí, por perpendiculares à linha de terra teremos os pontos A1 e B1 e, portanto a reta A1B1 nos encontros com as paralelas à linha de terra traçadas por a’ e b’ respectivamente.Teremos em A1B1 a verdadeira grandeza da reta dada e um v’v o seu traço vertical. No plano horizontal, o traço é h e para determiná-lo teremos de desfazer o rebatimento. Assim, prolongando a reta A1B1, teremos em h1 sobre a linha de terra o traço horizontal rebatido; então, com o mesmo centro em h’v e raio h’h1 descreve-se, em sentido contrário ao efetuado para o rebatimento, o arco h1h, sendo H o traço horizontal. Obs.: É sempre a projeção horizontal que se rebate e no sentido contrário dos ponteiros, o que constitui REGRA GERAL. Pertinência de ponto à reta de perfil Já vimos que um ponto pertence a uma reta quando tem suas projeções sobre as projeções correspondente da reta, quando foi esclarecido que tal regra não se aplicava à reta de perfil. Com efeito, o ponto pode ter suas projeções sobre as projeções de mesmo nome da reta e a ela não pertencer. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 47 Na figura 72 temos uma reta de perfil dada pelas suas projeções e também as projeções de c e c’ de um ponto C sobre as projeções correspondentes da reta. Se a regra fosse verdadeira, o ponto C pertenceria à reta AB e o rebatimento nos mostra que o ponto não pertence à reta. Então, normalmente, para se saber se um ponto pertence a uma reta de perfil, opera-se o rebatimento como prática normal. Entretanto, sem utilizar rebatimento podemos também verificar se um ponto dado pertence a uma reta de perfil dada. Seja na figura 73 a reta AB dada pelas projeções e o ponto C também dado pelas projeções. Se a relação bc/ba = b’c’/b’a’ for verificada, o ponto pertence à reta e caso contrário não pertencerá. A citada relação é baseada no teorema: “A relação de dois vetores tomados sobre uma mesma reta ou sobre duas retas paralelas, é igual à relação de suas projeções cilíndricas”. Substituindo então, na mencionada relação, os segmentos pelos valores numéricos, tem-se: 0,5/1,5 = 1/3 0,5X3 = 1X1,5 ou 1,5 = 1,5 o que demonstra que o ponto pertence à reta. (O rebatimento confirmará a pertinência do ponto à reta). De forma idêntica, conhecidas as projeções de uma reta de perfil e uma das projeções de um ponto a ela pertinente, podemos determinar a outra projeção. Seja como exemplo a reta AB e o ponto C do qual só se conhece a cota (figura 74). Para se achar o afastamento (projeção horizontal), opera-se o rebatimento e determina-se a verdadeira grandeza em A1B1; a seguir, por c’ (projeção conhecida), traça- se c’C1 situando-se C1 sobre A1B1 por se saber que o ponto é pertinente à reta. Desfazendo-se o rebatimento, obter-se-á a projeção c pedida, que estará sobre ab. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 48 Exercícios resolvidos 1. Dar a épura das retas AB e CD e defini-las quanto à posição. A (1, 2, 1) B (3, 1, 3) C (-3, -2, -2) D (0, -2, 3) Solução: (figuras 75 e 76) A reta AB é uma reta qualquer no 1º diedro. A reta CD é uma reta frontal (projeção horizontal paralela e projeção vertical obliqua à linha de terra). O ponto C está no 3º diedro e o ponto D no 2º diedro. 2. Dada a reta AB pede-se: a) sua épura; b) seus traços; c) os diedros que ela atravessa; d) a sua posição no espaço; e) as coordenadas dos traços V e H. A (0; -2; -1) B (4; 2; 3) Solução: (figuras 77 e 78) a) Locados os pontos, têm-se em a’b’ e ab a épura pedida. b) De acordo com a regra já descrita, têm-se em v’ e h os traços da reta e suas respectivas projeções. c) Verifica-se na épura que a reta de projeções ab e a’b’ - o segmento de projeções bv e b’v’ no 1º diedro; - o segmento de projeções vh e v’h’ (segmento entre os traços) no 2º diedro; - o segmento de projeções ah e a’h’ no 3º diedro. d) em conseqüência do item anterior, a figura 78 mostra a situação da reta no espaço. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 49 H (1; 1; 0) V (2; 0; 1) 3. Traçar a épura de uma reta situada no 1º diedro, que atravesse o 2º e o 4º diedros. Solução: (figuras 79 e 80) No primeiro exercício desse tipo, estudaremos o raciocínio a seguir e traçando no espaço (figura 79) a posição da reta. Observamos que a reta atravessará o plano horizontal HA para passar ao 4º diedro, prolongando-a no sentido BA, isto é, de B para A; atravessará o plano vertical VS para passar para o 2º diedro, prolongando-a no sentido AB, ou seja, de A para B. Em épura (figura 80), basta que a reta tenha suas projeções de tal forma em relação à linha de terra, que os traços sejam determinados em sentidos contrários, isto é, prolongando-se a projeção vertical a’b’ no sentido de a’ para b’ e a projeção horizontal de b para a. Verifica-se, comparando-se as duas figuras, que a reta AB atravessa o plano vertical no sentido AB passando para o 2º diedro após o seu traço vertical V e o plano horizontal no sentido BA passando para o 4º diedro após o seu traço horizontal H. A (4; 3; 1) B (0; 1; 3) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 50 Exercícios propostos 1. Dê a épura e identifique o tipo de reta que passa por: a) A (1; 2; 1) e B ( 3; 1; 3) b) C (-3; -2; -3) e D(0; -2; 3) c) E (1; 2; 3) e F (5; 5; 3) d) G (2; 1; 4) e H (2; 4; 1) e) I (4; 2; 3) e J (4; 5; 3) f) K (1; 2,5; 1) e L (4; -1; 4) 2. Dada a reta AB pede-se: a) sua épura; b) seus traços; c) os diedros que ela atravessa; d) a sua posição no espaço. A (-1; -3; -2) B (3; 3; 4) 3. Um ponto A está situado no 2º bissetor. Pede-se traçar uma reta BC que contenha o ponto A. A (3; 1,5; ?) B (-0,5; 3; 2) C(5; ?; ?) 4. Traçar a épura de uma reta qualquer AB, com o ponto A no plano HA e o ponto B no plano VS, e passando por um ponto C. C (2; 1; 1) 5. Traçar a épura de uma reta situada no 1º diedro que atravesse o 4º e o 3º diedros. Calcular as coordenadas dos traços V e H. 6. Traçar a épura de uma reta AB simétrica de CD em relação ao plano horizontal. C (1; 2; 3) D (6; 4; 1) 7. Dada uma reta AB de perfil, pede-se: a) sua épura; b) seus traços; c) os diedros que ela atravessa; d) a sua posição no espaço. A (0; 3; -3) B(?; 1; 2) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 51 Estudo do Plano Traços de plano Chama-se traços de plano, à interseção desse plano com o plano de projeção. Um plano é geralmente designado por seus traços que são representados por letras maiúsculas do alfabeto e na linha de terra por uma letra grega , ou . Assim por exemplo o plano P P’ , entende-se que : P - traço horizontal (contém todos os traços horizontais “H” da reta) P’ - traço vertical (contém todos os traços verticais “V” da reta) E por convenção o traço horizontal é pronunciado em 1o lugar. Posições do plano Do mesmo modo que estudamos as posições das retas, veremos agora as posições dos planos, seus nomes e suas épuras. a) Plano Qualquer É o plano oblíquo dos dois planos de projeção (figura 81). Possui os dois traços distintos, concorrendo sobre a linha de terra em um mesmo ponto. Sua épura geralmente se apresenta como se vê na figura 82. Entretanto pela maneira do plano se situar no espaço, a épura pode aparecer em qualquer das posições indicadas na figura 83, pois o que caracteriza o plano é possuir os dois traços oblíquos à linha de terra, não importando como fiquem. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 52 b) Plano Horizontal Esse plano se apresenta como nos mostra a figura 84. Basta defini-lo“plano paralelo ao plano horizontal de projeção”. A épura (figura 85) é caracterizada por possuir apenas um traço, o vertical, e, paralelo à linha de terra. c) Plano Frontal No espaço, se apresenta como nos mostra a figura 86. É o plano “paralelo ao plano vertical de projeção”. A épura (figura 87) é caracterizada por possuir também um traço apenas, o horizontal, e, paralelo à linha de terra. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 53 d) Plano Vertical No espaço se apresenta como nos mostra a figura 88. É o plano perpendicular ao plano horizontal e oblíquo ao vertical. Sua épura (figura 89) é caracterizada por possuir o traço vertical perpendicular à linha de terra e o horizontal oblíquo à mesma linha. e) Plano de Topo No espaço se apresenta como nos mostra a figura 90. É o plano perpendicular ao plano vertical e oblíquo ao horizontal. Sua épura (figura 91) é caracterizada por possuir o traço horizontal perpendicular à linha de terra e o traço vertical oblíquo à mesma linha. É o inverso do plano vertical, anteriormente estudado. f) Plano de Perfil No espaço se apresenta como nos mostra a figura 92. É o plano perpendicular aos dois planos de projeção. Sua épura é caracterizada por possuir ambos os traços em coincidência, perpendiculares à linha de terra (figura 93). Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 54 g) Plano Paralelo à Linha de Terra O plano paralelo à linha de terra não tem nome especial. É apenas “um plano paralelo à linha de terra”, e aparece no espaço como nos indica a figura 94. Verifica-se que é um plano oblíquo aos dois planos de projeção, numa posição particular. Sua épura (figura 95) é caracterizada por possuir ambos os traços paralelos à linha de terra. h) Plano que passa pela Linha de Terra Nesse caso, conforme mostra a figura 96 os traços do plano coincidem com a linha de terra. Sua épura (figura 97) é caracterizada por possuir ambos os traços coincidentes com a linha de terra. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 55 Resumindo o estudo das posições dos planos, temos: a) Qualquer: Oblíquo aos dois planos de projeção. Traços oblíquos à linha de terra e concorrentes num mesmo ponto dessa linha. b) Horizontal: Paralelo ao plano horizontal de projeção. Só possui traço vertical e paralelo à linha de terra. c) Frontal: Paralelo ao plano vertical de projeção. Só possui traço horizontal e paralelo à linha de terra. d) Vertical: Perpendicular ao plano horizontal e oblíquo ao plano vertical de projeção. Traços distintos, sendo o vertical perpendicular à linha de terra e o horizontal oblíquo a essa linha. e) Topo: Perpendicular ao plano vertical e oblíquo ao plano horizontal de projeção. Traços distintos, sendo o horizontal perpendicular à linha de terra e o vertical oblíquo a essa linha. f) Perfil: Perpendicular aos dois planos de projeção. Traços numa mesma perpendicular à linha de terra. g) Paralelo à Linha de Terra: Os traços distintos, ambos paralelos à linha de terra. h) Passando pela Linha de Terra: Os traços do plano coincidem com a linha de terra Retas do plano Pertinência de reta e plano Uma reta pertence a um plano quando possui os seus traços sobre os traços correspondentes do plano. Retas de Plano Qualquer Um plano qualquer sendo oblíquo aos dois planos de projeção, poderá conter as retas que também sejam oblíquas a eles ou, no mínimo, a um deles pelo menos. Assim, poderá conter as seguintes retas: qualquer; frontal; horizontal. Retas de Plano Horizontal Como o plano horizontal é paralelo ao plano horizontal de projeção, só poderá conter as retas que também sejam paralelas ao plano horizontal e que são: horizontal; fronto horizontal; de topo. Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 56 Retas do Plano Frontal Como o plano frontal é paralelo ao plano vertical de projeção, só poderá conter as retas que também forem paralelas ao mesmo plano e que são: frontal; fronto horizontal; vertical. Retas de um Plano Paralelo à Linha de Terra Sendo o plano paralelo à linha de terra, oblíquo aos dois planos de projeção, só poderá conter retas paralelas à linha de terra e oblíquos aqueles planos. Então, as retas que podem estar contidas em um plano paralelo à linha de terra são: qualquer; fronto horizontal; de perfil. Retas de um Plano Vertical Sendo o plano vertical perpendicular ao plano horizontal de projeção e oblíquo ao plano vertical, só poderá conter retas que sejam perpendiculares ao plano horizontal e oblíquos ao plano vertical. E essas retas são: qualquer; horizontal; vertical. Retas de um Plano de Topo Sendo o plano de topo perpendicular ao plano vertical de projeção e oblíquo ao horizontal, só poderá conter retas que sejam oblíquas ao plano horizontal e perpendiculares ao plano vertical e que são: qualquer; frontal; de topo. Retas de um Plano de Perfil Sendo o plano de perfil perpendicular aos dois planos de projeção, só poderá conter, como é evidente, retas que sejam perpendicular a horizontal ou a vertical e perpendicular á interseção deles, isto é, perpendicular à linha de terra. Tais retas são: de topo; vertical; de perfil. Retas de um Plano que passa pela Linha de Terra Um plano que passa pela linha de Terra, é um plano oblíquo aos dois planos de projeção, nessa posição particular como vimos na figura 108. Se ele estiver igualmente inclinado em relação aos planos de projeção, será então um plano bissetor. Esse plano só poderá conter retas que passem pela mesma linha que ele, isto é, retas que passem pela linha de terra ou paralelas a essa linha. Pertinência de ponto e plano “Um ponto pertence a um plano quando pertence a uma reta do plano.” Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 57 Exercícios resolvidos 1. Dados os pontos A (3, 4, 6), B (-3, 4, 2) e C (-6, -4, 1), identifique o tipo de plano e dê as coordenadas de α. Solução: (figuras 98, 99, 100, 101 e 102) PLANO QUALQUER 8/3= 4/x x = 1,5 -6 + 1,5 = -4,5 3/1= 1,5/y y = 0,5 0,5 + 1,0 = 1,5 V1 = (-4,5; 0; 1,5) Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 58 8/9= 4/x x = 4,5 -6 + 4,5 = -1,5 5/9= y/4,5 y = 2,5 2,5 + 1,5 = 3,5 V2 = (-1,5; 0; 3,5) 2/3 = 1,5/z z = 2,25 -4,5 - 2,25 = -6,75 α = (-6,75; 0; 0) 2. Dado os pontos A (-1, 4, 2) e B (2, 4, 6), identifique os possíveis planos que contém a reta AB. Solução: (figuras 103, 104 e 105) PLANO DE TOPO PLANO FRONTAL PLANO QUALQUER Geometria Descritiva e Desenho Técnico – Professora Marta Mitiko K. de Siqueira 59 Exercícios propostos 1. Determinar os traços de plano P e P’ definido pela reta AB e pelo ponto C. A (2; 1; 3) B (5; 3; 1) C (6; 0; 2) 2. Determinar os traços de um plano do qual se conhece uma reta AB e um ponto C. A (0; -0,5; 2,5) B (3,5; -1,5; 0) C (2; 2; -3) 3. Dado os pontos A (0; 4; 1), B (2; 1; 3) e C (5,5; 0; 1,5), identifique o tipo de plano e dê as coordenadas de 4. Dados os pontos A (5, 2, 6), B (0, 5, 2) e C (-3, -3, 1), identifique o tipo de plano e dê as coordenadas de α. 5. Dados os pontos A (-1; 3; 5) e B (-6; 3; 2), identifique os possíveis
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