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Cálculo de Volumes em Topografia: Corte e Aterro GRUPO EDUCACIONAL UNIS UNIDADE DE GESTÃO DE ENGENHARIA, ARQUITETURA E TECNOLOGIA - UNIS Diego Eduardo C. Coelho Junho/2020 Introdução 2 • Necessidade de cálculos de volumes para trabalhos de Engenharia Estradas Volumes de corte e aterro para a sua devida construção Reservatórios Volume de água armazenada • Normalmente os volumes são determinados a partir de dados de levantamentos topográficos Curvas de Nível, seções transversais ou malha de pontos com cotas conhecidas Introdução 3 • Os trabalhos de movimentação de terra são divididos em: Faixas longas e estreitas Rodovias e Ferrovias Grandes áreas Reservatórios • Métodos utilizados para o cálculo de volumes Malhas de pontos ou contornos (Curvas de nível) Reservatórios Métodos baseados em seções transversais Rodovias e ferrovias Volume de Sólidos 4 Um sólido será classificado como prisma se suas bases forem paralelas e iguais e seus lados forem paralelogramos. Volume de uma pirâmide de base regular Volume de Sólidos 5 Volume de Sólidos 6 Exercícios 1) Uma vala foi aberta para a passagem de uma tubulação, conforme mostra a figura abaixo. Pede-se para calcular o volume de escavação efetuado. Para efeitos de cálculo, tanto o terreno quanto a base da escavação são planos. 7 Exercícios 2) Deseja-se construir uma rampa com inclinação de 10%, conforme o exemplo dado. Sabendo que a cota de início da rampa é de 34,55m (ponto mais baixo), que o terreno está nivelado na cota 36,73m e que a rampa deverá ter largura de 7m, calcular o volume de material a ser retirado do terreno. 8 Equipamentos empregados em trabalhos de movitamentação de terra 9 Cálculo de Volume em Topografia 10 • Método das alturas ponderadas Este método consiste na decomposição de um sólido em sólidos menores, normalmente com base quadrada ou triangular, cujo volume total deseja-se calcular. Cálculo de Volume em Topografia 11 • Método das alturas ponderadas Na prática: - Divisão do terreno em uma malha regular - Cálculo da cota de cada ponto por algum método de nivelamento - Definida a cota de escavação (Co) é possível calcular as alturas dos sólidos para o cálculo do volume. Cálculo de Volume em Topografia 12 • Método das alturas ponderadas D= Cota do ponto – Cota de escavação (Co) Malha quadrada Exercícios 13 3) Calcular o volume de corte para a malha dada abaixo. A cota de escavação é 47 m e o lado da malha quadrada mede 20 m. São dadas as cotas, em metros, de cada um dos vértices da malha. Exercícios Resposta: 6160,0 m3 14 4) Calcular o volume de corte para a malha dada abaixo. A cota de escavação é 100m e o lado da malha quadrada mede 20 m. São dadas as cotas, em metros, de cada um dos vértices da malha. Conceitos 15 - Cota de Passagem (Cp) Cota em que o volume de corte é igual ao volume de aterro Conceitos 16 - Cota de escavação (Co) Vo= S.h h= Vo/S Cp= Co + Vo/S Vfinal(Cp)=0 Cp= ∑Cota.Peso / ∑Pesos Vo –Volume encontrado para uma cota de escavação (Co) S – Área da base h – Altura referenciada ao plano de cota Co Cota referenciada em relação ao plano de escavação Conceitos 17 - Empolamento Aumento do volume sofrido por um material ao ser removido do seu estado natural. É geralmente expresso como a percentagem do aumento de volume sofrido em relação ao volume original (aumento do índice de vazios) Exercícios 18 5) Calcular a cota final para a plataforma horizontal com volume de corte e aterro iguais. Calcular também o número de viagens de caminhão com 8m3 por viagem, necessários caso seja imposta a cota final igual a 3,5 m. As cotas dos pontos estão em metros. Considerar um grau de empolamento de 30% . Cálculo de Volume em Topografia 19 • Método das alturas ponderadas D= Cota do ponto – Cota de escavação (Co) Malhas triangulares regulares Cálculo de Volume em Topografia 20 • Método das alturas ponderadas Malhas triangulares irregulares Exercícios 21 6) Para a malha triangular regular dada, calcular o volume de corte para a cota 100m e a cota de passagem. Exercícios 22 7) Para a malha triangular regular dada, calcular o volume de corte para a cota 40 m e a cota de passagem. As hipotenusas dos triângulos medem 14,14m. Resposta: Vc= 1346,66 m3 Cp= 43,37 m Ponto Cota (m) 1 41,3 2 42,5 3 43,2 4 42,7 5 43,0 6 44,2 7 43,9 8 44,7 9 45,0 Exercícios 23 8) Duas estações (A e B) foram tomadas como base para a determinação das cotas de um conjunto de pontos que definem uma malha triangular. Os desníveis obtidos a partir de cada uma destas estações são dados, bem como as áreas de cada um dos triângulos. Calcular qual seria o volume acima do plano com cota 5,8 m abaixo da estação A Exercícios 24 9) Para a malha triangular irregular dada, calcular o volume de corte para a cota 30 m e a cota de passagem. São dadas as áreas de cada triângulo. Resposta: Vc= 180,6 m3 Cp= 32,736 m Cálculo de Volume em Topografia 25 • Método das seções transversais Aplicação de fórmulas para seções planas paralelas entre si, espaçadas de uma distância “d” Exercícios 26 10) Terraplanagem para plataformas – Método das seções transversais Hipótese: Plano horizontal sem a imposição de uma cota final Inicialmente é dada uma malha de pontos com as suas respectivas cotas. O espaçamento da malha é de 20 m. Exercícios 27 SAA= Resolução em sala SCA= Resolução em sala SAB= 72,7695 m 2 SCB= 29,769 m 2 SAC= 29,1120 m 2 SCC= 48,1110 m 2 SAD= 1,3340 m 2 SCD= 112,332 m 2 VAterro= 2950,210 m 3 V Corte= 2950,145 m 3 Cp ------- VA=VC Aproximadamente, como era de se esperar. P/ os Alunos Resolverem Exercícios 28 Terreno Plano na Cota=34,3 m Cálculo de Volume em Topografia 29 • Método das Superfícies Equidistantes Aplicado em Superfícies horizontais de espaçamentos iguais, seguindo o mesmo princípio do método das seções transversais Exemplo 30 Foi projetada uma represa entre os pontos A e B, indicados no mapa abaixo. Sabendo que a cota de inundação será 112m, calcular o volume de água a ser represada pela barragem. As unidades do mapa estão em metros. Exemplo 31 Referências BANNISTER, A.; BAKER, R. Solving problems in Surveying. 2 ed. Longman Scientific & Technical, London, 1994. BORGES, A. C. Topografia aplicada à Engenharia Civil. v. 2. Editora Edgard Blucher. São Paulo, 1994. 232p. BORGES, A. C. Topografia aplicada à Engenharia Civil. v. 1. Editora Edgard Blucher. São Paulo, 1977. 187p. BORGES, A. C. Exercícios de Topografia. 3 ed. Editora Edgard Blucher. São Paulo, 1975. 192p. CARVALHO, M. P. Curso de estradas: estudos, projetos e locação de ferrovias e rodovias. v.1. Científica, Rio de Janeiro, 1973. 510 p. CHURCH, H. K. Excavation Handbook. McGraw-Hill, New York, 1981. IRVINE, W. Surveying for construction. 2 ed. McGraw-Hill, London, s.d. 32 Diego Eduardo Costa Coelho E-mail: diego.coelho@unis.edu.br 33 Obrigado !!! 34
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