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Topografia A 59 PUC-Campinas Engenharia Civil Parte 2 Topografia A 60 PUC-Campinas Engenharia Civil 12. Levantamentos Altimétricos Ou, simplesmente, nivelamento, é a operação que determina as diferenças de nível ou distâncias verticais entre pontos do terreno. O nivelamento destes pontos pode inclui também o transporte da cota ou altitude de um ponto conhecido (RN – Referência de Nível) para os pontos nivelados. A altitude (H) de um ponto da superfície terrestre pode ser definida como a distância vertical deste ponto à superfície média dos mares (nível médio das águas do mar - no Geóide). A cota (C) de um ponto da superfície terrestre, por sua vez, pode ser definida como a distância vertical deste ponto à uma superfície qualquer de referência (que é fictícia e que, portanto, não é o Geóide). Esta superfície de referência pode estar situada abaixo ou acima da superfície determinada pelo nível médio dos mares. À altitude corresponde um nível verdadeiro, que é a superfície de referência para a obtenção da DV ou DN e que coincide com a superfície média dos mares, ou seja, o Geóide. Altitude Nível Verdadeiro À cota corresponde um nível aparente (arbitrário), que é a superfície de referência para a obtenção da DV ou DN e que é paralela ao nível verdadeiro. Cota Nível Aparente A figura a seguir ilustra a cota (C) e a altitude (H) tomados para um mesmo ponto da superfície terrestre (A). Torna-se evidente que os valores de C e H não são iguais pois os níveis de referência são distintos. Figura 69 – Cota e Altitude O desnível entre os extremos de um segmento – DNAB – é dado pela diferença entre a altitude (ou cota) do ponto final (B) do segmento e a altitude (ou cota) do ponto inicial (A). Portanto DNAB = –DNBA. Os métodos de nivelamento utilizados na determinação dos desníveis entre pontos e o posterior transporte da cota ou altitude são: Topografia A 61 PUC-Campinas Engenharia Civil B’ ’ 12.1. Nivelamento Trigonométrico Baseia-se na medida de distâncias horizontais e ângulos de inclinação para a determinação da cota ou altitude de um ponto através de relações trigonométricas. Os métodos que se utilizam de equipamentos que medem ângulos verticais para a determinação da altura de objetos ou da altitude de pontos são denominados Nivelamentos Trigonométricos, pois empregam a trigonometria para a solução dos problemas. Portanto, obtém valores que podem estar relacionados ao nível verdadeiro ou ao nível aparente, dependendo do levantamento. Determinando-se a leitura de um ângulo vertical ( ) tomado de um ponto (onde está localizado o aparelho - A) até outro ponto qualquer - B, e, uma vez conhecida a distância horizontal entre estes dois pontos, é possível determinar a diferença de nível ou distância vertical entre eles através da seguinte relação: )(tg.DHDVDN Figura 70 – Determinação da diferença de nível Observar que foi utilizada a mesma altura (h) do aparelho e da leitura no ponto visado, o que faz DN = DV. Exemplo: A altura da árvore BB’ pode ser determinada por: Figura 71– Exemplo de utilização de nivelamento trigonométrico onde: ])'(tg)(tg.[DH'DVDV'BB Topografia A 62 PUC-Campinas Engenharia Civil b) Com aparelhos (Teodolito ou Estação Total) DH AC ou DH BC CORTE A-C ou B-C PLANTA Figura 72 – Exemplo de utilização de aparelhos Como exemplo, na Figura anterior, a cota ou altitude do ponto C pode ser determinada a partir do nivelamento trigonométrico onde são conhecidos a Base AB (DHAB), os ângulos horizontais 1 e 2 e o(s) ângulo(s) de inclinação entre o ponto A ou B e o ponto C. As distâncias DHAC e DHBC podem ser calculadas: 1 BC 2 AC 21 AB sen DH sen DH )180sen( DH As distâncias verticais DVAC e DVBC podem ser calculadas: )(tg.DHDV As distâncias inclinadas DIAC e DIBC podem ser calculadas: cos DHDI A cota ou altitude de C será então calculada por: CC ou HC = CA + IA + DVAC e CC ou HC= CB + IB + DVBC onde CC = cota de C, HC = altitude de C e I = altura do aparelho (ou do “instrumento”) 12.2. Nivelamento Geométrico Este método diferencia-se dos demais, pois está baseado somente na leitura de réguas ou miras graduadas, não envolvendo ângulos. O aparelho utilizado deve estar estacionado preferencialmente a meia distância entre os pontos (ré e vante), dentro ou fora do alinhamento a medir. Os comprimentos das visadas de ré e de vante devem ser aproximadamente iguais e, sendo o ideal, o comprimento máximo de 60m. Para evitar os efeitos do fenômeno de reverberação, as visadas devem situar-se acima de 50cm do solo. C A Base [DH] B PLANTA 1 2 DH AC DH BC C A ou B DV DI Topografia A 63 PUC-Campinas Engenharia Civil Assim como para o método anterior, as medidas de DN ou DV podem estar relacionadas ao nível verdadeiro ou ao nível aparente, dependendo do levantamento. 12.2.1. Nivelamento Geométrico Simples Neste método, indicado pela figura a seguir, instala-se o nível uma única vez, em ponto estratégico, situado ou não sobre a linha a nivelar e eqüidistante aos pontos de nivelamento. Deve-se tomar o cuidado para que o desnível entre os pontos não exceda o comprimento da régua graduada. Figura 73 – Nivelamento Geométrico Simples Após proceder a leitura dos fios médios estadimétricos (FM) nos pontos de ré e vante, o desnível pode ser determinado pela relação: vantere FMFMDN Se DN + então o terreno está em aclive (de ré para vante). Se DN – então o terreno está em declive (de ré para a vante). Este tipo de nivelamento pode ser longitudinal, transversal ou radiante e é aplicado a terrenos relativamente planos. 12.2.2. Nivelamento Geométrico Composto Este método, ilustrado pela figura a seguir, exige que se instale o nível mais de uma vez, por ser, o desnível do terreno entre os pontos a nivelar, superior ao comprimento da régua. Figura 74 – Nivelamento Geométrico Composto Topografia A 64 PUC-Campinas Engenharia Civil Instala-se o nível eqüidistante aos pontos de ré e intermediário (primeiro de uma série de pontos necessários ao levantamento dos extremos). Procede-se a leitura dos fios médios estadimétricos (FM) nos pontos em questão e o desnível entre os dois primeiros pontos será dado pela relação: .ermintreP FMFMDN Assim, o desnível total entre os pontos extremos será dado pelo somatório dos desníveis parciais. PDNDN ou .ermintre FMFMDN Se DN+ então o terreno está em aclive. Se DN- então o terreno está em declive. 12.3. Precisão do Nivelamento A precisão, tolerância ou erro médio de um nivelamento é função do perímetro percorrido com o nível (em km) e, segundo GARCIA e PIEDADE, classifica-se em: alta ordem: o erro médio admitido é de 1,5mm/km percorrido. primeira ordem: o erro médio admitido é de 2,5mm/km percorrido. segunda ordem: o erro médio admitido é de 1,0cm/km percorrido. terceira ordem: o erro médio admitido é de 3,0cm/km percorrido. quarta ordem: o erro médio admitido é de 10,0cm/km percorrido. Onde o erro médio é avaliado da seguinte forma: para poligonais fechadas: é a soma algébrica das diferenças de nível parciais (entre todos os pontos). para poligonais abertas: é a soma algébrica das diferenças de nível parciais (entre todos os pontos) no nivelamento (ida) e no contra-nivelamento (volta). Este erro, ao ser processado, poderá resultar em valores diferentes de zero, para mais ou para menos, e deverá ser distribuído proporcionalmente entre as estações da poligonal, caso esteja abaixo do erro médio total tolerável. Segundo ESPARTEL, o erro médio total tolerável em um nivelamento para um perímetro P percorrido em quilômetros, deverá ser: Pmm5m E o erro máximo admissível, segundo o mesmo autor, deverá ser: m.5,2 13. Utilização de um Levantamento Altimétrico 13.1. Construção de Perfis O perfil é a representação gráfica do nivelamento e a sua determinação tem por finalidade: o estudo do relevo ou do seu modelado, através das curvas de nível; Topografia A 65 PUC-Campinas Engenharia Civil a locação de rampas de determinada declividade para projetos de engenharia e arquitetura: edificações, escadas, linhas de eletrificação rural, canais e encanamentos, estradas etc.; o estudo dos serviços de terraplenagem (volumes de corte e aterro). O perfil de uma linha do terreno pode ser de dois tipos: Longitudinal: determinado ao longo do perímetro de uma poligonal (aberta ou fechada), ou, ao longo do seu maior afastamento (somente poligonal fechada). Transversal: determinado ao longo de uma faixa do terreno e perpendicularmente ao longitudinal. São conhecidos como seção transversal. O levantamento de um perfil é feito da seguinte forma: Toma-se o maior afastamento (fechada) ou o perímetro (aberta) de uma poligonal e determina-se a linha principal a ser levantada para o levantamento do perfil longitudinal. Faz-se o estaqueamento desta linha em intervalos de 5m, 10m ou 20m. Faz-se o levantamento altimétrico desta linha e determinam-se todos os seus desníveis. Determinam-se também as linhas transversais às estacas da linha principal para o levantamento do perfil transversal. Se a linha longitudinal for o perímetro da poligonal aberta, deve-se traçar, em cada estaca, a linha transversal segundo a bissetriz do ângulo horizontal naquele ponto. Faz-se o estaqueamento das linhas transversais com a mesma precisão da linha principal, ou seja, em intervalos de 5m, 10m ou 20m. Faz-se o levantamento destas linhas transversais e determinam-se todos os seus desníveis. Representam-se os valores dos desníveis obtidos e das distâncias horizontais entre as estacas em um sistema de eixos ortogonais da seguinte forma: a) No eixo x são lançadas todas as distâncias horizontais entre as estacas em escala apropriada. Ex.: 1:1.000. b) No eixo y são lançados todos os valores de cota/altitude das estacas levantadas também em escala apropriada. Ex.: 1:100 (escala em y 10 vezes maior que a escala em x) perfil elevado. 1:1.000 (escala em y igual à escala em x) perfil natural. 1:2.000 (escala em y 2 vezes menor que a escala em x) perfil rebaixado. O desenho final do perfil deverá compor uma linha que une todos os seus pontos definidores. 13.2. Determinação da Declividade entre Pontos do Terreno A declividade ou gradiente entre pontos do terreno é a relação entre a distância vertical e a distância horizontal entre eles. Em porcentagem, a declividade é dada por: 100. DH DN(%)d Topografia A 66 PUC-Campinas Engenharia Civil Em valores angulares, a declividade é dada por: DH DNtg.arcd Define-se linha de maior declive do terreno num ponto como sendo a linha que, apoiada no terreno e passando pelo ponto, apresenta em todos os seus pontos declive máximo. Segundo GARCIA e PIEDADE, as declividades de terreno classificam-se em: Classe Declividade (%) Declividade ( ) Interpretação A 3 1,7 Fraca B 3 a 6 1,7 a 3,4 Moderada C 6 a 12 3,4 a 6,8 Moderada a Forte D 12 a 20 6,8 a 11,3 Forte E 20 a 40 11,3 a 21,8 Muito Forte F 40 21,8 Extremamente Forte 13.3. Determinação da linha de greide ou linha de projeto A linha de greide (ou de projeto) é o que se pretende construir, e geralmente acompanha o perfil, dotada de uma certa declividade, chamada porcentagem de rampa (i%) e que vai indicar quanto de solo deve ser cortado ou aterrado (em projetos de estradas, por exemplo). Essa porcentagem de rampa pode ser positiva no sentido do estaqueamento (indicando ACLIVE) ou negativa no sentido do estaqueamento (indicando DECLIVE). Assim como a declividade, a porcentagem de rampa é calculada pela relação entre a diferença de nível entre as estacas e a distâncias entre elas. .100 DH DN(%)i ACLIVE DECLIVE Figura 75 – Declividades do projeto i = + 10% i = 10% 10m 10m 100m 100m Topografia A 67 PUC-Campinas Engenharia Civil Figura 76 – Exemplo Perfil Longitudinal - terreno natural e projeto 13.4. Exemplos 1. Determine a porcentagem de rampa entre dois pontos sabendo-se que a cota do primeiro ponto A é 471,37m e a cota do segundo ponto B é 476,77m. A distância horizontal entre eles é de 207,70m. 2,60%ou2,5999%100 . 70,207 40,5 .100 207,70 471,37 -476,77(%)i (positivo de A para B). 2. Qual deve ser a diferença de nível de um ponto B, distante 250,00m de um ponto A, sabendo-se que o gradiente entre eles é de –3,5%. DN = DH . i%/100 portanto DN = 250,00 x (– 0,035) = – 8,75m (declive de A para B) 14. Geração de Curvas de Nível Como ilustrado na figura a seguir, as curvas de nível ou isolinhas são linhas curvas fechadas formadas a partir da interseção de vários planos horizontais com a superfície do terreno. Cada uma destas linhas, pertencendo a um mesmo plano horizontal tem, evidentemente, todos os seus pontos situados na mesma cota altimétrica, ou seja, todos os pontos estão no mesmo nível. Topografia A 68 PUC-Campinas Engenharia Civil Figura 77 – Curvas de nível Os planos horizontais de interseção são sempre paralelos e eqüidistantes e a distância entre um plano e outro denomina-se Eqüidistância Vertical. A eqüidistância vertical das curvas de nível depende fundamentalmente de três fatores: o acidentado do terreno, a futura utilização da planta e a escala da planta. Recomendam- se os valores de escalas da tabela a seguir. Escala Eqüidistância Escala Eqüidistância Escala Eqüidistância 1:500 0,5m 1:25.000 10,0m 1:250.000 100,0m 1:1.000 1,0m 1:50.000 20,0m 1:500.000 200,0m 1:2.000 2,0m 1:100.000 50,0m 1:1.000.000 200,0m 1:10.000 10,0m 1:200.000 100,0m 1:10.000.000 500,0m 14.1. Características das Curvas de Nível As curvas de nível, segundo o seu traçado, são classificadas em: mestras: todas as curvas múltiplas de 5 ou 10 metros. intermediárias: todas as curvas múltiplas da eqüidistância vertical, excluindo-se as mestras. meia-eqüidistância: utilizadas na densificação de terrenos muito planos. A figura a seguir ilustra parte de uma planta altimétrica com curvas de nível. Topografia A 69 PUC-Campinas Engenharia Civil Figura 78 – Representação de uma planta altimétrica As curvas mestras são representadas por traços mais espessos e são todas cotadas. Como mostra a figura a seguir, curvas muito afastadas representam terrenos planos e curvas muito próximas representam terrenos acidentados. Figura 79 – Representação do relevo de um terreno * 102,50 * 98,30 Topografia A 70 PUC-Campinas Engenharia Civil Figura 80 – Curvas de nível – terreno plano e terreno acidentado A maior declividade (d%) do terreno ocorre no local onde as curvas de nível são mais próximas e vice-versa. Para o traçado das curvas de nível os pontos notáveis do terreno (aqueles que melhor caracterizam o relevo) devem ser levantados altimetricamente. É a partir destes pontos que se interpolam, gráfica ou numericamente, os pontos definidores das curvas. OBS: Nos cumes e nas depressões o relevo é representado por pontos cotados (ver Figura e Figura ). Em terrenos naturais (não modificados pelo homem) as curvas tendem a um paralelismo e são isentas de ângulos vivos e quebras. 14.2. Normas para o Desenho das Curvas de Nível Duas curvas de nível jamais devem se cruzar. Figura 81 – Curvas de nível - ERRADO Duas ou mais curvas de nível jamais poderão convergir para formar uma curva única, com exceção das paredes verticais de rocha. Figura 82 – Curvas de nível - ERRADO Topografia A 71 PUC-Campinas Engenharia Civil Uma curva de nível inicia e termina no mesmo ponto, portanto, ela não pode surgir do nada e desaparecer repentinamente. Figura 83 – Curvas de nível - ERRADO 14.3. Obtenção das Curvas de Nível Após o levantamento planimétrico do terreno pode-se empregar um dos três métodos abaixo para a obtenção das curvas de nível: a) Quadriculação Consiste em quadricular o terreno (com piquetes) e nivelá-lo. O valor do lado do quadrilátero é escolhido em função: da sinuosidade da superfície; das dimensões do terreno; da precisão requerida; e do comprimento da trena. No escritório, as quadrículas são lançadas em escala apropriada, os pontos de cota inteira são interpolados e as curvas de nível são traçadas. b) Irradiação Taqueométrica Consiste em levantar poligonais maiores (principais) e menores (secundárias) interligadas. Todas as poligonais devem ser niveladas. Das poligonais (principal e secundárias) irradiam-se os pontos notáveis do terreno, nivelando-os e determinando a sua posição através de ângulos e de distâncias horizontais. No escritório, as poligonais são calculadas e desenhadas, os pontos irradiados são locados e interpolados e as curvas de nível são traçadas. c) Seções Transversais Método utilizado na obtenção de curvas de nível em faixas, ou seja, em terrenos estreitos e longos. Consiste em implantar e levantar planialtimetricamente os pontos definidores 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. 14.4. Interpolação A interpolação para obtenção das curvas de nível pode ser gráfica ou numérica. a) Interpolação Gráfica Consiste em determinar, entre dois pontos de cotas fracionárias, o ponto de cota cheia ou inteira e múltiplo da eqüidistância vertical. Sejam, portanto, dois pontos A e B de cotas conhecidas e cuja distância horizontal também se conhece. O método consiste em traçar perpendiculares ao alinhamento AB, pelo ponto A e pelo ponto B respectivamente. Topografia A 72 PUC-Campinas Engenharia Civil Sobre estas perpendiculares lançam-se: o valor que excede a cota inteira (sentido positivo do eixo, pelo ponto A ou B, aquele de maior cota); e o valor que falta para completar a cota inteira (sentido negativo do eixo, pelo ponto A ou B, aquele de menor cota). Este lançamento pode ser feito em qualquer escala. Os valores lançados sobre as perpendiculares por A e B resultam nos pontos C e D, que determinam uma linha. A interseção desta linha (CD) com o alinhamento (AB) é o ponto de cota inteira procurado. Ex.: seja c(A) = 12,6m, c(B) = 13,7m e DHAB = 20,0m. Determine o ponto de cota inteira entre A e B e sua localização. b) Interpolação Numérica O método consiste em determinar os pontos de cota inteira e múltiplos da eqüidistância vertical por semelhança de triângulos: Pela figura abaixo pode-se deduzir que: AE AB assim como AC (AC + BD) portanto AE AC AB AC BD . ( ) Para o exemplo do método anterior, AE calculado pela relação acima corresponde a 7,27m. Isto equivale ao resultado obtido graficamente. 14.5. O Modelado Terrestre O modelado terrestre (superfície do terreno), tal qual se apresenta atualmente, teve origem nos contínuos deslocamentos da crosta terrestre (devidos à ação de causas internas) e na influência dos diversos fenômenos externos (tais como chuvas, vento, calor solar, frio intenso) que com a sua ação mecânica e química, alteraram a superfície estrutural original transformando-a em uma superfície escultural. Para compreender melhor as feições (acidentes geográficos) que o terreno apresenta e, como as curvas de nível se comportam em relação às mesmas, algumas definições geográficas do terreno são necessárias. 14.6. As Curvas de Nível e os Principais Acidentes Geográficos Naturais Cume: cimo ou crista, é a ponto mais elevado de uma montanha. Serra: cadeia de montanhas de forma muito alongada donde partem os contrafortes. Vertente: flanco, encosta ou escarpa, é a superfície inclinada que vem do cimo até a base das montanhas. Pode ser à esquerda ou à direita de um vale, ou seja, a que fica à mão esquerda e direita respectivamente do observador colocado de frente para a foz do curso d’água. As vertentes, por sua vez, não são superfícies planas, mas sulcadas de depressões que formam os vales secundários. Topografia A 73 PUC-Campinas Engenharia Civil Elevação e Depressão: são superfícies nas quais as curvas de nível de menor valor envolvem as de maior no caso das elevações e vice-versa para as depressões. Figura 84 – Elevação e Depressão Espigão: constitui-se numa elevação alongada que tem sua origem em um contraforte. Figura 85 – Espigão Talvegue: linha de encontro de duas vertentes opostas (pela base) e segundo a qual as águas tendem a se acumular formando os rios ou cursos d’água. Figura 86 – Talvegue Topografia A 74 PUC-Campinas Engenharia Civil Vale: superfície côncava formada pela reunião de duas vertentes opostas (pela base), e conforme figura, podem ser de fundo côncavo, de fundo de ravina ou de fundo chato. Figura 87 – Vale Divisor de águas: é a linha formada pelo encontro de duas vertentes opostas (pelos cumes) e segundo a qual as águas se dividem para uma e outra destas vertentes. Figura 88 – Divisor de águas Dorso: superfície convexa formada pela reunião de duas vertentes opostas (pelos cumes), e conforme figura abaixo, podem ser alongados, planos ou arredondados. Neste, as curvas de nível de menor valor envolvem as de maior. Topografia A 75 PUC-Campinas Engenharia Civil Figura 89 – Dorso O talvegue está associado ao vale enquanto o divisor de águas está associado ao dorso. Colo: ou garganta, é o ponto onde as linhas de talvegue (normalmente duas) e de divisores de águas (normalmente dois) se curvam fortemente, mudando de sentido. Figura 90 – Colo ou Garganta 15. Automatização de trabalhos topográficos Um Modelo Numérico de Terreno (MNT) é uma representação matemática computacional da distribuição de um fenômeno espacial que ocorre dentro de uma região da superfície terrestre. Dados de relevo, informações geológicas, levantamentos de profundidades do mar ou de um rio, informação meteorológicas e dados geofísicos e geoquímicos são exemplos típicos de fenômenos representados por um MNT. Dentre alguns usos do MNT pode-se citar: Armazenamento de dados de altimetria para mapas topográficos; Análises de corte-aterro para projeto de estradas e barragens; Elaboração de mapas de declividade e exposição para apoio a análise de geomorfologia e erodibilidade; Análise de variáveis geofísicas e geoquímicas; Apresentação tridimensional (em combinação com outras variáveis). Topografia A 76 PUC-Campinas Engenharia Civil Para a representação de uma superfície real no computador é indispensável a elaboração e criação de um modelo digital, que pode estar representado por equações analíticas ou uma rede (grade) de pontos regulares ou irregulares, de modo a transmitir ao usuário as características espaciais do terreno. A criação de um modelo numérico de terreno corresponde a uma nova maneira de enfocar o problema da elaboração e implantação de projetos. A partir dos modelos (grades) pode-se calcular diretamente volumes, áreas, desenhar perfis e seções transversais, gerar imagens sombreadas ou em níveis de cinza, gerar mapas de declividade e aspecto, gerar fatiamentos nos intervalos desejados e perspectivas tridimensionais. No processo de modelagem numérica de terreno podemos distinguir três fases: aquisição dos dados, geração de grades e elaboração de produtos representando as informações obtidas que são as suas aplicações. A aquisição dos dados ou amostragem compreende a aquisição de um conjunto de amostras representativas do fenômeno de interesse. Geralmente essas amostras estão representadas por curvas de isovalores e pontos tridimensionais. A geração de grades ou interpolação envolve a criação de estruturas de dados e a definição de superfícies de ajuste com o objetivo de se obter uma representação contínua do fenômeno a partir das amostras. Essas estruturas são definidas de forma a possibilitar uma manipulação conveniente e eficiente dos modelos pelos algoritmos de análise. Um mapa 3D será assim, uma representação tridimensional de um mapa 2D sobre um modelo sólido de terreno, seguindo um processo que se pretende ilustrar. Figura 91 – Ilustração esquemática da seqüência de imagens As estruturas de dados mais utilizadas são a grade regular e a malha triangular. Figura 92 – Exemplo de grade regular. Topografia A 77 PUC-Campinas Engenharia Civil A modelagem digital do terreno permite que os pontos levantados de um terreno possam definir um modelo tridimensional e, a partir dele, gerar seções transversais e perfis longitudinais, além de calcular volumes entre terrenos e planos ou terrenos e medições. Figura 93 – Modelo tridimensional de terreno As aplicações são procedimentos de análise executados sobre os modelos digitais. As aplicações podem ser qualitativas, tais como a visualização do modelo usando-se projeções geométricas ou quantitativas tais como cálculos de volumes e geração de mapas de declividades. Figura 94 – Imagem temática gerada a partir do fatiamento de um modelo digital de terreno. Topografia A 78 PUC-Campinas Engenharia Civil Figura 95 – Imagem obtida do aplicativo Google Earth Observe a imagem acima e identifique o modelado do terreno. É possível delimitarmos as bacias de drenagem existentes. Topografia A 79 PUC-Campinas Engenharia Civil 16. Critério para delimitação dos limites da bacia hidrográfica: 1) Inicia-se pela foz do curso d’água (rio, riacho, córrego etc.) ou por um ponto que se deseja determinar a bacia de acumulação até aquele ponto (rodovia, ferrovia etc.). 2) Critério da convexidade – o limite da bacia segue pela convexidade das curvas de nível (dorso). 3) Critério dos pontos altos – o limite da bacia passa pelos pontos altos mais próximos no terreno (divisor de águas). 4) Critério do centro da curva de nível fechada – o limite da bacia passa pelo centro da curva de nível fechada. 5) Observar que o sentido de escoamento das águas numa vertente é perpendicular às curvas de nível, que é a máxima declividade. Topografia A 80 PUC-Campinas Engenharia Civil Caderno de Exercícios Parte 2 Topografia A 81 PUC-Campinas Engenharia Civil Nome: _________________________________________ RA: _____________ PER: _____ 10) Determine o desnível entre dois pontos a partir de um nivelamento trigonométrico onde foram obtidos os seguintes dados: I = 1,43m DH = 47,30m = 8 30’ FM = 1,43m 11) Determine a altura aproximada de um poste sabendo-se que os ângulos de visada do topo do poste é de 15 40’ e do pé do poste é –2°10’, em relação ao horizonte, e a distância do observador ao poste é de 40,00m. 12) Calcular a cota de um reservatório [R] por triangulação sendo dados que a base AB medida tem 455,20m; os ângulos horizontais são A = 71°00’48’’ e B = 85°34’09’’; o ângulo vertical em A para o Reservatório é 8°42’00’’; a altura do instrumento em A = 1,59m e a cota em A é 297,793m. Topografia A 82 PUC-Campinas Engenharia Civil Nome: _________________________________________ RA: _____________ PER: _____ 13) Nivelamento geométrico simples Dados: EST Visada de Ré (mm) HI Visada de Vante (mm) Cotas (m) 1 2855 100,000 2 2035 3 0986 4 0677 5 0246 6 1109 7 0995 Calcular a planilha e desenhar a configuração do terreno levantado (perfil do levantamento). Topografia A 83 PUC-Campinas Engenharia Civil 14) Nivelamento geométrico composto Dados: EST Visada de Ré (mm) HI Visada de Vante (mm) Cotas (m) 1 1845 100,000 2 0856 2335 3 1788 1986 4 2234 1677 5 1278 0846 6 2872 0545 7 1109 Calcular a planilha e desenhar a configuração do terreno levantado (perfil do levantamento). Topografia A 84 PUC-Campinas Engenharia Civil 15) Nivelamento geométrico composto com contra-nivelamento Dados do nivelamento: EST Visada de Ré(mm) HI Visada de Vante Intermediária (mm) Visada de Vante de Mudança (mm) Cotas (m) 1 3127 100,000 2 2606 3 2989 2164 4 1886 5 1332 Visada Ré – Visada Vante Mudança = Diferença de Nível no nivelamento Dados do contra-nivelamento: EST Visada de Ré (mm) HI Visada de Vante Intermediária (mm) Visada de Vante de Mudança (mm) 5 1249 4 3 2081 2904 2 1 3042 Visada Ré – Visada Vante Mudança = Diferença de Nível no contra-nivelamento Erro = Compensação (nas visadas de ré): Calculo das cotas dos pontos nivelados após a compensação. EST Visada de Ré Compensada (mm) HI Visada de Vante Intermediária (mm) Visada de Vante de Mudança (mm) Cotas (m) 1 100,000 2 3 4 5 Topografia A 85 Topografia A 86 PUC-Campinas Engenharia Civil Nome: _________________________________________ RA: _____________ PER: _____ 16) Exercício Rede de esgoto – Estaqueamento de 20m em 20m. Cotas do Terreno nas estacas: ESTACA 0 1 2 3 4 5 6 7 COTA (m) 108,50 106,60 105,30 104,20 105,20 106,80 108,30 108,90 Cotas do Projeto da Rede de Esgoto (PI = Poço de Inspeção) nas estacas: EST. 0 = 107,00m EST. 3 = 102,80m EST. 7 = 107,60m Desenhar na folha – padrão o perfil longitudinal do terreno da rede de esgoto, com escala H = 1:1.000 e V = 1:100. Lançar as cotas de projeto (PIs) dadas. Calcular as porcentagens de rampa entre as estacas 0/3 e 7/3. Calcular as cotas do projeto nas estacas intermediárias. Admitindo-se que a largura da vala será 1,0 metro, calcular o volume a ser escavado nesse projeto. 17) Exercício Trecho de Rua – Estaqueamento de 20m em 20m. CROQUI DO TRECHO (sem escala) Cotas do Terreno nas estacas: ESTACA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 COTA (m) 100,00 102,60 104,50 105,20 104,40 103,00 101,20 100,20 99,70 ESTACA 8+15m 9 9+5m 10 11 12 13 14 15 COTA (m) 99,60 97,90 99,70 99,80 101,00 102,30 103,90 105,20 106,00 Nível d’água na estaca 9 (ribeirão) = 99,40m Cotas do Projeto da Rua (concordâncias) nas estacas: EST. 0 = 100,00m EST. 5 = 103,00m EST. 15 = 106,00m Desenhar na folha – padrão o perfil longitudinal do terreno da rua, com escala H = 1:2.000 e V = 1:100. Lançar as cotas de projeto (concordâncias) dadas. Calcular as porcentagens de rampa entre as estacas 0/5 e 5/15. Calcular as cotas do projeto nas estacas intermediárias. Calcular as alturas de corte ou aterro nas estacas. 0 5 9 15 ribeirão Topografia A 87 PUC-Campinas Engenharia Civil Nome: _________________________________________ RA: _____________ PER: _____ 18) Exercício alturas do terreno Com os dados obtidos de um levantamento altimétrico em uma propriedade, e pela figura abaixo, determine a diferença de nível entre os pontos ‘1’ a ‘12’ do terreno. Indique de onde devemos tirar e onde devemos colocar terra. A altura do ponto A deve ser tomada como referência para o cálculo dos desníveis, bem como, para a planificação do relevo. Onde: Ponto FM Ponto FM 1 2,60m 7 2,10m 2 2,30m 8 2,40m 3 0,90m 9 2,10m 4 0,80m 10 1,60m 5 0,90m 11 1,20m 6 1,10m 12 1,10m A altura do instrumento no ponto A = 1,60 metros. Topografia A 88 PUC-Campinas Engenharia Civil Nome: _________________________________________ RA: _____________ PER: _____ 19) Determine as curvas de nível para o terreno da figura abaixo, a partir das cotas levantadas através do método da quadriculação (valores indicados em metros). Interpole e desenhe as curvas de nível com eqüidistância vertical de 1 metro. Os pontos estão posicionados em intervalos regulares de 20 m. 1 2 3 4 5 2 3 4 5 1 17,9 16,3 15,7 14,5 12,3 19,1 17,4 18,5 15,5 12,6 20,2 18,5 21,4 16,7 13,8 21,3 19,5 21,2 17,5 15,2 22,2 21,3 20,5 18,8 16,5 6 23,1 22,7 21,6 20,2 17,8 Topografia A 89 PUC-Campinas Engenharia Civil Nome: _________________________________________ RA: _____________ PER: _____ 20) Na figura a seguir, obtida de um levantamento planialtimétrico, pede-se interpolar os pontos de cota inteira e múltiplos da eqüidistância vertical de 1 metro. 72 76 74 78 77 80 84 76 81 78 82 84 86 Topografia A 90 PUC-Campinas Engenharia Civil Nome: _________________________________________ RA: _____________ PER: _____ 21) Seja uma porção de terreno correspondente a uma vertente isolada de um vale da qual foram determinadas, por nivelamento as cotas dos pontos A (42,0m), B (28,5m), C (26,6m), D (6,0m) e E (17,5m). As distâncias entre os pontos são dadas abaixo. Interpolar os pontos de cota inteira com eqüidistância vertical de 5 metros e traçar as curvas de nível correspondentes. B C D Alinhamentos Distância (m) AB, AC 100,00 BD, CD 50,00 BE, CE 61,96 AE 50,00 DE 36,60 A E Topografia A 91 PUC-Campinas Engenharia Civil Nome: _________________________________________ RA: _____________ PER: _____ 22) A figura a seguir representa uma área a ser inundada após a construção da barragem ‘ABCD’, cuja cota máxima é 738 m. Pede-se identificar a área que será inundada, supondo que a cota de inundação é 737 m. Pede-se também calcular essa área inundada. ESCALA: 1:500 Curso d’água Curso d’água Curso d’água Topografia A 92 PUC-Campinas Engenharia Civil Nome: _________________________________________ RA: _____________ PER: _____ 23) Determinar a cota dos pontos A, 1, 2, 3, 4, 5 e B indicados na figura com o [*]. Desenhar o perfil do alinhamento AB. *A *1 *2 *3 *4 *5 *B