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UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA BRUNA GABRIELI RINTZEL CARLOS ROBERTO BORGMANN FÁBIO LOLATTO FERNANDO LUIZ PRIMAZ JAQUELINE STEFANELLO GIGLIOLLI JAYNE NARZETTI Relatório de aula prática: Levantamento altimétrico pelo método do nivelamento trigonométrico São Miguel do Oeste 2018 2 BRUNA GABRIELI RINTZEL CARLOS ROBERTO BORGMANN FÁBIO LOLATTO FERNANDO LUIZ PRIMAZ JAQUELINE STEFANELLO GIGLIOLLI JAYNE NARZETTI Relatório de aula prática: Levantamento altimétrico pelo método do nivelamento trigonométrico Trabalho da Disciplina de Topografia II, apresentado ao curso de Engenharia Civil, Área das Ciências Exatas e Tecnológicas, da Universidade do Oeste de Santa Catarina, como requisito à obtenção de nota parcial. Professor: André Tiago dos Santos São Miguel do Oeste 2018 3 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO............................................................................................................5 2 OBJETIVO ...................................................................................................................6 2.1 OBJETIVO GERAL....................................................................................................6 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS......................................................................................6 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA...............................................................................7 3.1 NIVELAMENTO GEOMÉTRICO.............................................................................7 3.2 NIVELAMENTO TRIGONOMÉTRICO...................................................................8 3.3 NIVELAMENTO TAQUEOMÉTRICO.....................................................................9 3.4 TERRAPLANAGEM..................................................................................................9 3.5 MÉTODO DAS SEÇÕES ........................................................................................10 3.6 CURVAS DE NÍVEL................................................................................................10 4 PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E MATERIAIS.................................................11 5 CONCLUSÃO.............................................................................................................16 REFERÊNCIAS.............................................................................................................17 APÊNDICE....................................................................................................................18 APÊNDICE A – Croqui................................................................................................19 APÊNDICE B – Memorial Descritivo.........................................................................20 4 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Dados do nivelamento trigonométrico...........................................................12 Tabela 2 – Desníveis de cada lance e total......................................................................12 Tabela 3 – Distâncias do nivelamento.............................................................................13 Tabela 4 - Dados do contranivelamento......................................................................... 13 Tabela 5 – Desníveis de cada lance e total do contranivelamento..................................14 Tabela 6 - Distâncias do contranivelamento....................................................................14 Tabela 7 – Diferença e erro.............................................................................................15 5 1 INTRODUÇÃO A Topografia é uma ciência que surgiu para orientação, baseada na geometria e trigonometria plana, com o objetivo de representar uma porção do terreno com as benfeitorias que estão em sua superfície, utilizando medidas de distâncias horizontais, diferenças de níveis, ângulos e orientação, a fim de obter coordenadas e medidas de áreas desses determinados espaços, bem como representação gráfica dos mesmos (BORGES, 1977). Segundo Borges (1977), a palavra Topografia vêm do grego, onde topos significa lugar e graphein significa descrição, assim topográfica significa descrição de um lugar. A Topografia é dividida em altimetria e planimetria. A altimetria é a medida de ângulos e distâncias verticais, já a planimetria são as medidas das grandezas em plano horizontal, essas medidas são distâncias horizontais diretas ou indiretas e ângulos horizontais. (BORGES, 1977). Este relatório consiste na descrição da teoria e prática das etapas de um levantamento topográfico altimétrico pelo método do nivelamento trigonométrico, fazendo uso de técnicas, equipamentos e procedimentos adequados.·. 6 2 OBJETIVO 2.1 OBJETIVO GERAL Realizar um levantamento topográfico altimétrico de detalhes, usando o método do nivelamento trigonométrico. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Medir distâncias horizontais de forma indireta entre um ponto da rua até outro; - Fazer leituras na mira topográfica, por meio do nível óptico; - Realizar o cálculo de desnível entre os pontos; - Representar em planta o perfil da Rua; - Desenvolver o memorial descritivo. 7 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A topografia é a base de qualquer projeto e de qualquer obra realizada por engenheiros ou arquitetos. A Topografia fornece os métodos e os instrumentos que permitem o conhecimento dos terrenos e asseguram uma correta implantação das obras ou serviço destinados a determinados terrenos (BRANDALIZE). A altimetria é a parte da topografia onde o objetivo é medir grandezas, ângulo e distância verticais de um ponto até o referencial. O plano de referência para os levantamentos altimétricos é o nível do mar, que é a base para marcos de referência de nível dentro dos continentes, esses marcos são fixados em lugares do globo terrestre para facilitar os levantamentos de alta precisão que se baseiam nele. Caso o levantamento ou nivelamento seja particular pode-se usar um referencial de nível arbitrado pelo topografo para facilitar os cálculos. O levantamento altimétrico divide-se em nivelamento geométrico, trigonométrico e taqueométrico. (BORGES, 2013). 3.1 NIVELAMENTO GEOMÉTRICO No nivelamento geométrico é realizada a medida da diferença de nível entre dois pontos do terreno. Para realização desse nivelamento usa-se um nível óptico, duas miras topográficas e uma trena. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1994). Os procedimentos para a realização desse nivelamento são: Realizar a medida horizontal do lance (distância entre os dois pontos); Posicionar as duas miras topográficas em locais onde deseja-se ser medido o desnível; Com o auxílio do nível óptico realizar a leitura na mira topográfica, do fio superior, médio e inferior; A partir dos resultados obtidos realizar os cálculos dos desníveis. (CASADA; MATOS; BAIO, 2007). Para obter os resultados finais deve se realizar os cálculos das cotas de cada ponto do levantamento altimétrico. 8 O cálculo de cada ponto é determinada pela fórmula: 𝐶𝑂𝑇𝐴 = (𝐴𝐼 + 𝑉𝐼𝑆𝐴𝐷𝐴𝐷𝐸 𝑉𝐴𝑁𝑇𝐸) Onde: Cota: é a cota do ponto desejado; AI: altura do aparelho; Visada de vante: é o número do fio médio lido na mira topográfica. A altura do aparelho é calculado pela seguinte formula: 𝐴𝐼 = (𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐷𝐸 𝑅É + 𝑉𝐼𝑆𝐴𝐷𝐴 𝐷𝐸 𝑅É) Onde: Cota de ré: é a cota do ponto anterior do levantamento topográfico; Visada de ré: é a visada de ré do ponto anterior. O desnível é calculado pela: 𝐷𝑁 = (𝐶𝑂𝑇𝐴 1 − 𝐶𝑂𝑇𝐴 2) 3.2 NIVELAMENTO TRIGONOMÉTRICO No nivelamento trigonométrico a medição da diferença de nível entre dois pontos do terreno é feita indiretamente, com a realização de medidas de ângulo vertical da direção que une dois pontos e a distância horizontal entre eles. Levando em consideração a altura do centro do limbo vertical do teodolito até o terreno e a altura sobre o terreno do sinal visado. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1994) Desejando determinar a diferença de nível existente entre os pontos topográficos A e C do perfil do terreno, procede-se da seguinte maneira: Mede-se no terreno uma base qualquer AB, em condições de visar de suas extremidades o ponto C, devidamente escolhido, se tratando de um local inacessível. Com o aparelho centrado na extremidade A da base, e feitas as operações preliminares, visa-se a baliza colocada na extremidade B. Em seguida, soltando- 9 se o movimento do limbo horizontal, gira-se a alidade até focalizar bem o ponto C e prende-se o movimento do limbo. Mede-se em seguida a altura do instrumento. O aparelho é retirado de A e centrado, agora, na extremidade de B da base. Feitas as operações preliminares, visa-se a baliza colocada na extremidade A e, em seguida, o ponto C, ficando registrado no limbo horizontal, o ângulo ABC e no limbo vertical, o ângulo CBC (COMASTRI, 1998). 3.3 NIVELAMENTO TAQUEOMÉTRICO O nivelamento taqueométrico segue os princípios no nivelamento trigonométrico porém as distâncias horizontais são obtidas por taqueometria e a altura do sinal visado é obtido pela visada do fio médio da mira topográfica com o teodolito. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1994). A distância é obtida pela seguinte fórmula: 𝐷𝐻 = 100 ∗ 𝑠𝑒𝑛2𝑍 ∗ (𝐹𝑆 − 𝐹𝐼) Onde: DH: distância horizontal; Z: ângulo vertical; FS: fio superior lido na mira topográfica; FI: fio inferior lido na mira topográfica. 3.4 TERRAPLANAGEM Terraplanagem significa a junção de duas palavras: terra que vem do latim “terra”, e plano, que também vem do latim “planus” (achatado nivelado), que significa terraplano que vem do verbo terraplanar, sendo seu substantivo terraplanagem (DICIONÁRIOS). A técnica da terraplanagem é muito usada na construção civil, com a finalidade de alterar o relevo, esse processo é feito por meio de cortes e remoções de terra em 10 lugares que apresentam excesso e aterros onde precisa-se de um maior volume de terra, visando deixar o terreno plano e compacto, ou em uma inclinação desejada em projeto. O termo técnico para o corte é “bota-fora”, que é usado na linguagem na terraplanagem para designar os materiais que devem ser descartados na obra de engenharia. O nivelamento e escavação do solo são feito de forma mecânica ou manual, sendo mais comum o uso de máquinas apropriadas para a realização do serviço. (RICARDO; CATALANI, 1990). 3.5 MÉTODO DAS SEÇÕES Esse método é utilizado para obter curvas de níveis em faixas, ou seja, em terrenos estreitos e longos (BRANDALIZE). A aplicação desse método consiste em implantar e levantar planimetricamente os pontos definidos das linhas transversais à linha longitudinal definida por uma poligonal aberta. No escritório, a poligonal aberta e as linhas transversais são determinadas e desenhadas, os pontos de cada seção são interpolados e as curvas de nível são traçadas (BRANDALIZE). 3.6 CURVAS DE NÍVEL As curvas de nível referem-se às linhas traçadas em planta que ligam os pontos indicando o relevo do terreno, ou seja elas representam a diferença de nível entre pontos do terreno. Permitindo assim uma visão mais detalhada, possibilitando a identificação de formas do relevo, que pode ser plano, de aclive ou declive. (VASCONCELLOS, 2016). É chamado de “curvas”, pois geralmente a linha resultante são curvas, que passam em todos os pontos de mesma altitude do terreno. Nas plantas são associados valores de altitude em metros, que podem ser representados em metro por metro ou a cada cinco metros, isso varia de acordo com a precisão estabelecida. Essa é a forma mais utilizada para a representação das cartas topográficas. (VASCONCELLOS, 2016). 11 4 PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E MATERIAIS O levantamento topográfico foi feito na cidade de São Miguel do Oeste – SC, bairro Agostini, na rua Irmão Eduardo Ignácio que está representado no croqui em apêndices. Na realização do levantamento foi utilizado o método do nivelamento trigonométrico. Para elaboração desse método foi utilizado um nível topográfico, duas balizas, uma mira topográfica e uma prancheta de campo, para fazer o nivelamento e posteriormente o contranivelamento. Com intuito de fazer o nivelamento da rua Irmão Eduardo Ignácio, foi realizado um estudo trigonométrico partindo de uma cota com um valor estabelecido pelo grupo de 0,0 metros. O nível topográfico foi estacionando em uma posição em que ficou em distâncias que foram medidas de forma indireta dos dois primeiros pontos A; B. Com o nível posicionado e nivelado, foi feito uma visada de ré no ponto “A” onde foi obtido o fio médio e vante no ponto “B” para a obtenção do mesmo, para fazer a conferência aplicamos o contranivelamento, que requer o deslocamento do aparelho para outro ponto próximo ao original e feito os mesmos processos para nivelamento do nível e aplicado os mesmos procedimentos de medição. Após nivelar e contra nivelar os pontos que estavam em estudo, o aparelho de nível foi transportado para outra posição onde foram obtidas as distâncias dos dois próximos pontos B; C. Com o nível posicionado e nivelado, foi feita uma visada de ré no ponto “B” e vante em “C”, para fazer a conferência aplicamos o contranivelamento. Depois de nivelar e contra nivelar os pontos que estavam em estudo, o aparelho de nível foi transportado para outra posição onde foi obtida a distância de cada ponto de forma indireta dos pontos C; D, foi feito uma visada de ré para a leitura do fio médio no ponto “C” e uma visada de vante para a leitura do mesmo no ponto “D”, para fazer a conferência aplicamos o contranivelamento. Os dados obtidos estão demonstrados na tabela a seguir, juntamente com a cota de cada ponto que foi calculada, utilizando as seguintes fórmulas: 𝐴𝐼 = (𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐷𝐸 𝑅É + 𝑉𝐼𝑆𝐴𝐷𝐴 𝐷𝐸 𝑅É) 𝐶𝑂𝑇𝐴 = (𝐴𝐼 + 𝑉𝐼𝑆𝐴𝐷𝐴 𝐷𝐸 𝑉𝐴𝑁𝑇𝐸) 12 Tabela 1 - Dados do nivelamento trigonométrico. Fonte: os autores (2018). Os desníveis de cada lance foram cálculos pela seguinte formula: 𝐷𝑁 = (𝐹𝑀𝑟é − 𝐹𝑀𝑣𝑎𝑛𝑡𝑒) Obtendo assim no trecho de cada lance os seguintes resultados: Tabela 2 – Desníveis de cada lance e total. LANCE DESNÍVEL (m) AB 0,949 BC 0,934 CD 0,845 DESNÍVEL TOTAL 2,728 Fonte: os autores (2018). As distâncias do nível óptico até cada ponto foi medido de forma indiretamente utilizando a formula: 𝐷𝐻 = 100 ∗ 𝑠𝑒𝑛2𝑍 ∗ (𝐹𝑆 − 𝐹𝐼) 13 Onde o ângulo zenital é sempre 90°, devido o nível óptico não realizar movimentos verticais. Assim foram obtidas as distâncias da tabela abaixo: Tabela 3 – Distâncias do nivelamento.Fonte: os autores (2018). Nesse nivelamento a propagação de erro e a conferência do desnível foi feita lance a lance com o contranivelamento. O contranivelamento foi realizado logo após o termino do levantamento, o nível óptico era mudado para um lugar próximo e feito visadas ao contrário das anteriores do nivelamento. Assim foram observados os seguintes resultados: Tabela 4 - Dados do contranivelamento. Fonte: os autores (2018). 14 Com esses resultados foram calculados os desníveis do contranivelamento, utilizando as formulas já citadas anteriormente e foram obtidos os resultados da tabela abaixo: Tabela 5 – Desníveis de cada lance e total do contranivelamento. LANCE DESNÍVEL (m) DC - 0,849 CB - 0,934 BA - 0,953 DESNÍVEL TOTAL - 2,736 Fonte: os autores (2018). E as seguintes distâncias: Tabela 6 - Distâncias do contranivelamento. Fonte: os autores (2018). O erro do nivelamento era de classe IIN onde era permitido um erro máximo de: 20𝑚𝑚√𝑘 Onde: K – é à distância em quilômetro nivelada. A diferença entre os dois desníveis foi obtida através da fórmula: ∆𝐷𝑁 = (𝐷𝑁1,2 − 𝐷𝑁2,1) 15 Os dados da diferença entre o nivelamento e o contranivelamento assim como o erro de cada lance estão representados na tabela abaixo: Tabela 7 – Diferença e erro. LANCE NIVELAMENTO (m) CONTRA- NIVELAMENTO (m) ERRO DO NIVELAMENTO (mm) ERRO PERMITIDO (mm) AB – BA 0,949 -0,953 4,00 5,73 BC – CB 0,934 0,934 0,00 5,11 CD – DC 0,845 -0,849 4,00 5,28 Fonte: os autores. Após o término dos cálculos do levantamento obteve-se um desnível total de 2,728 metros. 16 5 CONCLUSÃO O relatório abordou de forma detalhada os procedimentos adotados para a elaboração de um levantamento altimétrico pelo método do nivelamento trigonométrico. Possuindo no escopo do trabalho as fórmulas utilizadas para os cálculos de cada etapa e os resultados encontrados. O nivelamento possibilitou a obtenção do desnível existente na rua Irmão Eduardo Ignácio em um trecho total de 76,43 metros, divididos em três lances de comprimento diferentes. O desnível no primeiro lance, que apresenta o comprimento de 29,57 metros foi de 0,949 metros, com erro de quadro milímetros em relação ao contranivelamento, no segundo lance de comprimento 21,29 metros, o desnível foi de 0,934 metros, não apresentando erro em relação ao contranivelamento e o último lance de comprimento 25,48 metros foi de 0,845 metros, com erro de quatro milímetros. Totalizando assim no trecho medido um desnível de 2,728 metros e apresentando um erro total entre o nivelamento e o contranivelamento para cada lance mínimo. Observa-se que o nivelamento trigonométrico atendeu os objetivos propostos pela aula prática, possibilitando o contato dos alunos com os métodos e materiais utilizados. A medida das distâncias e dos desníveis ocorreram com um erro dentro da classe proposta, sendo assim um nivelamento aceito em projeto. 17 REFERÊNCIAS BRANDALIZE, Maria Cecília Bonato. Apostila [11] topografia. Disponível em: <http://www2.uefs.br/geotec/topografia/apostilas/topografia(11).htm>. Acesso em: 24 out. 2018. BORGES, Alberto de Campos. Topografia. 2. ed. Florianópolis: Editora Edgard Blucher Ltda, 2013. CASADA, João; MATOS, João; BAIO, Miguel. Topografia Geral. 4. ed. Rio de Janeiro: Ltc, 2007. COMASTRI, José Aníbal. Topografia Aplicada – Medição, Divisão e Demarcação. 1. ed. UFV. 1998. DICIONÁRIOS, Meus. O que é Terraplanagem. Disponível em: <https://www.meusdicionarios.com.br/terraplanagem>. Acesso em: 24 out. 2018. RICARDO, H. S; CATALANI, G. Manual Prático de Escavação - Terraplenagem e Escavação de Rocha. 2a edição. São Paulo: Editora PINI Ltda. 1990. Cap. 8, p. 64-70. TÉCNICAS, Abnt-associação Brasileira de Normas. NBR 13133 - Execução de levantamento topográfico. 1994. Disponível em: <http://www.carto.eng.uerj.br/cdecart/download/NBR13133.pdf>. Acesso em: 11 out. 2018. 18 APÊNDICE 19 APÊNDICE A - Croqui Apêndice A – Croqui Fonte: Google maps 20 APÊNDICE B – Memorial Descritivo MEMORIAL DESCRITIVO Nome do imóvel: Rua. Localização: Rua Irmão Eduardo Ignácio, bairro Agostini. Proprietário: FULANO DE TAL. Área: XXXXX m². Descrição do perímetro A descrição do perímetro inicia-se no ponto A, localizado na rua Irmão Eduardo Ignácio, com cota 0,00 metros, seguindo para o ponto B a uma distância de 29,57 metros onde o ponto B apresenta uma cota de 0,949 metros com uma diferença de nível entre os pontos de 0,949 metros, seguindo do ponto B para o ponto C com uma distância de 21,28 metros o qual apresenta uma cota de 1,883 metros com uma diferença de nível entre os pontos C e B de 0,934 metros, seguindo para o ponto D a uma distância de 25,48 metros situado em uma cota de 2,728 metros e com uma diferença de nível de 0,845 metros. Todos os pontos estão na rua Irmão Eduardo Ignácio. São Miguel do Oeste - SC, 29 de Junho de 2018. Nome do responsável técnico e assinatura Formação e CREA nº. 0000000000 21