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TOPOGRAFIA APLICADA TOPOGRAFIA APLICADA Topogra� a Aplicada Felipe Queiroz MianoFelipe Queiroz Miano GRUPO SER EDUCACIONAL gente criando o futuro Caro aluno, seja bem-vindo a disciplina de Topogra� a Aplicada. Ao longo das unida- des, serão conhecidas a importância da topogra� a nas obras de engenharia, quais os métodos de levantamento de informações do terreno e os equipamentos para mensuração desses dados, os cálculos para realização de terraplenagem e as nor- mas técnicas que a regem. Capa_SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 1,3 16/03/2021 18:05:52 © Ser Educacional 2021 Rua Treze de Maio, nº 254, Santo Amaro Recife-PE – CEP 50100-160 *Todos os gráficos, tabelas e esquemas são creditados à autoria, salvo quando indicada a referência. Informamos que é de inteira responsabilidade da autoria a emissão de conceitos. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio ou forma sem autorização. A violação dos direitos autorais é crime estabelecido pela Lei n.º 9.610/98 e punido pelo artigo 184 do Código Penal. Imagens de ícones/capa: © Shutterstock Presidente do Conselho de Administração Diretor-presidente Diretoria Executiva de Ensino Diretoria Executiva de Serviços Corporativos Diretoria de Ensino a Distância Autoria Projeto Gráfico e Capa Janguiê Diniz Jânyo Diniz Adriano Azevedo Joaldo Diniz Enzo Moreira Felipe Queiroz Miano DP Content DADOS DO FORNECEDOR Análise de Qualidade, Edição de Texto, Design Instrucional, Edição de Arte, Diagramação, Design Gráfico e Revisão. SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 2 16/03/2021 16:56:59 Boxes ASSISTA Indicação de filmes, vídeos ou similares que trazem informações comple- mentares ou aprofundadas sobre o conteúdo estudado. CITANDO Dados essenciais e pertinentes sobre a vida de uma determinada pessoa relevante para o estudo do conteúdo abordado. CONTEXTUALIZANDO Dados que retratam onde e quando aconteceu determinado fato; demonstra-se a situação histórica do assunto. CURIOSIDADE Informação que revela algo desconhecido e interessante sobre o assunto tratado. DICA Um detalhe específico da informação, um breve conselho, um alerta, uma informação privilegiada sobre o conteúdo trabalhado. EXEMPLIFICANDO Informação que retrata de forma objetiva determinado assunto. EXPLICANDO Explicação, elucidação sobre uma palavra ou expressão específica da área de conhecimento trabalhada. SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 3 16/03/2021 16:56:59 Unidade 1 - Conceitos sobre altimetria e nivelamento topográfico Objetivos da unidade ........................................................................................................... 12 Altimetria: conceitos e aplicações ................................................................................... 13 Conceitos e aplicações .................................................................................................. 14 Nivelamento topográfico .................................................................................................... 22 Fontes de erros ............................................................................................................... 28 Subprodutos do nivelamento ......................................................................................... 29 Sintetizando ........................................................................................................................... 33 Referências bibliográficas ................................................................................................. 34 Sumário SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 4 16/03/2021 16:56:59 Sumário Unidade 2 – Métodos de nivelamento topográfico Objetivos da unidade ........................................................................................................... 36 Nivelamento geométrico .................................................................................................... 37 Nivelamento geométrico simples ................................................................................. 42 Nivelamento geométrico composto ............................................................................. 46 Nivelamento trigonométrico .............................................................................................. 51 Nivelamento trigonométrico para lances curtos ....................................................... 55 Nivelamento trigonométrico para lances longos ....................................................... 57 Sintetizando ........................................................................................................................... 60 Referências bibliográficas ................................................................................................. 61 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 5 16/03/2021 16:56:59 Sumário Unidade 3 - Métodos de levantamento topográficos: planimetria, planialtimetria e normatizações Objetivos da unidade ........................................................................................................... 63 Taqueometria ......................................................................................................................... 64 Planimetria ........................................................................................................................ 74 Planialtimetria .................................................................................................................. 80 Normatizações técnicas sobre levantamentos topográficos ..................................... 85 Outras normativas importantes ..................................................................................... 87 Sintetizando ........................................................................................................................... 89 Referências bibliográficas ................................................................................................. 90 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 6 16/03/2021 16:56:59 Sumário Unidade 4 - Locações topográficas e cálculos de volume Objetivos da unidade ........................................................................................................... 93 Locações topográficas ........................................................................................................ 94 Locação em números ......................................................................................................... 104 Cálculo de volume .............................................................................................................. 108 Cálculo de volume em prismas e sólidos ................................................................. 109 Cálculos de volume empregados na topografia ....................................................... 112 Sintetizando ......................................................................................................................... 118 Referências bibliográficas ............................................................................................... 119 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 7 16/03/2021 16:56:59 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 8 16/03/2021 16:56:59 Caro aluno, seja bem-vindo a disciplina de Topografi a Aplicada. Ao longo das unidades, serão conhecidas a importância da topografi a nas obras de en- genharia, quais os métodos de levantamento de informações do terreno e os equipamentos para mensuração desses dados, os cálculos para realização de terraplenagem e as normas técnicas que a regem. TOPOGRAFIA APLICADA 9 Apresentação SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 9 16/03/2021 16:56:59 Agradeço a Deus, pelo dom da vida e da docência, e dedico este livro aos meus pais, minha irmã, meus amigos e alunos, além de Beatriz, minha parceira, que me apoiou ao longo deste projeto. O professor Felipe Queiroz Miano é graduado em Geografi a pela UNESP, Campus Rio Claro (2013), especialista em Gestão de Negócios pela ESALQ/USP (2016) e em Georreferenciamentode Imóveis Rurais e Urbanos pela FATEP – Piracicaba (2015). Ministra as disciplinas de Fundamentos de Topografi a, Topo- grafi a e Georreferenciamento, Topogra- fi a Aplicada, Prática de Levantamento Geodésico, Georreferenciamento Apli- cado, Pavimentação de Rodovias, Proje- to Geométrico de Rodovias, Tecnologia e Infraestrutura dos Transportes, Geo- logia e Mineralogia, Gestão Ambiental e Desenho Auxiliado por Computador. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/8082011135596948 TOPOGRAFIA APLICADA 10 O autor SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 10 16/03/2021 16:57:00 CONCEITOS SOBRE ALTIMETRIA E NIVELAMENTO TOPOGRÁFICO 1 UNIDADE SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 11 16/03/2021 16:57:26 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Contextualizar a importância da altimetria e seus métodos de levantamento de campo para a engenharia civil; Abordar o nivelamento topográfico e apresentar o objetivo e método de levantamento e obtenção de dados em campo. Altimetria: conceitos e aplicações Conceitos e aplicações Nivelamento topográfico Fontes de erros Subprodutos do nivelamento TOPOGRAFIA APLICADA 12 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 12 16/03/2021 16:57:26 Altimetria: conceitos e aplicações Histórico e importância Ao longo da evolução humana, a humanidade se tornou capaz de desenvol- ver inúmeras técnicas e métodos para facilitar seu cotidiano, trazer maior con- forto, comodidade e segurança. Durante o avanço de diversas culturas, como os impérios Romanos, Otomanos, Incas e Maias, grandiosas obras de engenha- ria se tornaram legados ao longo dos séculos. Até hoje, ainda não se descobriram ao certo os meios para a construção de algumas obras, mas há um ponto em comum entre elas: todas as edifi cações, vias, estradas, entre outras, foram e são levantadas a partir do solo. Ao obser- var o terreno em que foram construídas, em sua maioria, as obras estão apoia- das num solo nivelado em meio a uma circunvizinhança ondulada ou monta- nhosa, o que quer dizer que o ser humano entendeu que trabalhar, morar e se deslocar em terrenos planos é mais efi ciente. Dentre as técnicas para aplainar o terreno estão o nivelamento; o terracea- mento, muito utilizado na agricultura para áreas com inclinações elevadas e grande erosão hídrica; e a terraplenagem, que consiste na movimentação de terra (corte e aterro) para criação de platô. Na sociedade atual, o terreno nivela- do garante economia numa obra com a compra de materiais, seja na concreta- gem, fundação ou mesmo, minimizando problemas relacionados às patologias de alvenaria como trincas e recalques. Diante deste contexto, é possível relacionar a importância que a topografi a possui. Além do nivelamento (método de levantamento), a Topografi a é uma ciên- cia que possui como área de estudos a descrição minuciosa, detalhada e fi dedig- na do lugar/terreno em que será desenvolvido algum projeto. Quanto maior o detalhamento do terreno, mais precisa e exata a descrição da área de interesse. Por isso, os conceitos de precisão e exatidão devem fi car bastante evidentes. Os conceitos de precisão e exatidão geram confusão entre os profi ssionais atuantes nas diversas áreas da Engenharia. Afi nal, tais conceitos são aplicados em quase todos os contextos, porém, devem ser entendidos e diferenciados antes de prosseguir nos estudos sobre a Topografi a. Quando se trabalha com Topografi a, é importante ter ciência que esses conceitos sempre acompanham projetos e levantamentos de campo. TOPOGRAFIA APLICADA 13 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 13 16/03/2021 16:57:26 A precisão pode ser entendida como rigor no registro de uma medida, como peso ou valor. Exatidão, por outro lado, é a qualidade daquilo que é exato; é uma ob- servância rigorosa do correto. Na Figura 1, é possível assimilar a diferença entre os conceitos. Na distribuição espacial das marcas nos alvos, o alvo mais à direita possui diversas marcas espalhadas ao longo dele, sem nenhuma distribuição simétrica ou padrão de acertos - impreciso e também inexato. Quanto ao alvo à esquerda desse, se observa que há uma concentração das mar- cas numa porção do alvo, contudo, nenhum deles atinge o centro. Dessa forma, se tem uma precisão nas marcas, afi nal, elas estão próximas umas das outras, embora inexatas. No terceiro alvo, da direita para a esquerda, há uma marca no círculo cen- tral do alvo, logo, houve exatidão no disparo, afi nal, o objetivo é acertar o centro do alvo, ainda que todas as outras marcas estejam distribuídas de forma aleatória, se tornando imprecisas. Por fi m, no alvo mais à esquerda, há uma concentração das marcas no centro do alvo. Neste caso, há precisão nos disparos, em virtude da con- centração nesta porção do alvo e, com o centro atingido, torna-se também exata. Figura 1. Diferenças entre precisão e exatidão. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 14/10/2020. Alta exatidão Alta precisão Baixa exatidão Alta precisão Alta exatidão Baixa precisão Baixa exatidão Baixa precisão Conceitos e aplicações Na página 3 da NBR 13133, de 1994, é normatizado o levantamento topográ- fi co com fi nalidade altimétrica ou de nivelamento, como: (...) levantamento que objetiva, exclusivamente, a determinação das alturas relativas a uma superfície de referência dos pontos de apoio e/ou dos pontos de detalhe, pressupondo-se o conheci- mento de suas posições planimétricas, visando à representação altimétrica da superfície levantada. TOPOGRAFIA APLICADA 14 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 14 16/03/2021 16:57:27 O ponto de partida deve entender o conceito relacionado à altimetria. Para isso, há de se ter ciência de que esta informação faz menção ao eixo Z de um sistema cartesiano tridimensional (x, y e z), ou seja, se trabalha com informa- ções que permitem identificar os desníveis e as variações de relevo do terreno ou da área de estudo para medição, caracterização e implementação de qual- quer projeto. A partir da interpretação da Figura 2, é simplificada a visualiza- ção e assimilação de tal conceito com a aplicação do método de levantamento altimétrico e a utilização do nível topográfico (equipamento alaranjado fixado no topo do tripé) para obtenção e determinação dos desníveis (variações alti- métricas) em obras. Figura 2. Determinação de desnível em obra civil. Fonte: VEIGA; ZANETTI; FAGGION, 2012, p. 226. (Adaptado). Na topografia, é considerada a existência de três referências altimétricas na execução dos projetos de engenharia: altitude elipsoidal (geométrica), altitude geoidal (ortométrica) e as cotas de projeto. É vital empre- gar o mesmo referencial altimétrico do início ao fim do levantamento topográfico e entender qual o modelo mais adequado para o projeto. A Figura 3 ilustra as três referências altimétricas e logo, você passará a entender seus conceitos. A B D C E (Referência) TOPOGRAFIA APLICADA 15 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 15 16/03/2021 16:57:28 Figura 3. Diferentes referenciais altimétricos. A seguir, são explicadas as definições das referências altimétricas: • Altitude elipsoidal: está referenciada a uma elipse ou elipsoide de revo- lução, com dimensões e parâmetros específicos (modelo matemático). Através de receptores de posicionamento GNSS (veremos esta técnica de levantamen- to nos próximos capítulos), se obtém, de forma rápida e precisa, a altitude de qualquer ponto de interesse; • Altitude geoidal: está atrelada ao Nível Médio do Mar (NMM) e se loca- liza no marégrafo de Imbituba/SC, por meio do Datum Vertical, sendo este o marco e origem para as altitudes (0 m) no território nacional. Então, quando se está na rua e se depara com uma referência de nível (RN), ao observar o valor altimétrico em metros (m) na chapa metálica, isto significa que tal referência é embasada na Rede de Referência de Nível (RRNN); • Cota: altitude arbitrária definida para o projeto e que não está referencia- da a nenhuma rede anteriormente abordada.Uma das principais dificuldades em compatibilizar um datum vertical no continente americano está associado diretamente à sua definição. O datum vertical é intrincado com o NMM e, em consequência, ao geoide. Como o mo- delo geoidal é uma superfície criada a partir do mesmo potencial gravitacional (superfície equipotencial) que se adapta ao nível médio do mar global, ou seja, se tenta com as modelagens estabelecer um parâmetro único a fim de unifor- mizar as altitudes. No entanto, o nível médio dos mares não é igual ao redor do mundo, variando da costa do Brasil, banhada pelo Oceano Atlântico, para a Colômbia, banhada pelo Pacífico. Datum Superfície terrestre (cota) Elipsoide Geoide TOPOGRAFIA APLICADA 16 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 16 16/03/2021 16:57:28 Na Figura 4B, é apresentado o modelo que se praticava quanto ao geoi- de unificado. Imbituba, local onde o marégrafo está localizado, fica abaixo do NMM de Buenaventura, havendo uma espécie de compensação ao longo da crosta terrestre para que ambos estivessem equivalentes. Agora, na Figura 4A, está a nova abordagem para as referências verticais, em que as altitudes são calculadas independentes, mediante suas referências e, logo depois, compati- bilizadas. Na nova proposta, não se adota mais que a superfície terrestre que coincide com o geoide, obtendo um novo modelo a ser trabalhado, o TNMM (topografia do nível médio dos mares), que é a diferença vertical entre o geoide e a superfície física. Figura 4. Dificuldades na padronização do datum vertical. Fonte: DALAZOANA, 2005, p. 29. (Adaptado). Buenaventura (Datum 2) Superfície terrestre NMM (1951-1968) NMM (1949-1957) Elipsoide TNMM1 TNMM2 Geoide global W2 W1 W0 Imbituba (Datum 1) COLÔMBIA P H2P H1P BRASIL Buenaventura Superfície terrestre NMM = Geoide Elipsoide Imbituba COLÔMBIA P H h N BRASIL A B TOPOGRAFIA APLICADA 17 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 17 16/03/2021 16:57:28 Após essa parte introdutória quanto aos tipos de superfícies terrestre e modelos matemáticos de aderência, algo importante de se entender são as formas de apresentar e representar as diferenças de nível de um terreno. É im- portante perceber que os desníveis são apresentados independentemente de qual tipo de superfície adotada, uma vez que a principal finalidade desse dado é permitir ao profissional o entendimento quanto ao formato que o terreno tem de aclive ou declive entre dois pontos. A variação altimétrica extraída do nivelamento, se acrescida da altitude de alguma RN, apresenta o valor final referente ao nível médio dos mares. Caso seja apresentado apenas o desnível ou o mesmo valor, adotado de algum valor arbitrário, se obtém a cota do terreno ou a cota do projeto. As informações extraídas do levantamento to- pográfico altimétrico são representadas graficamen- te em planta topográfica através das curvas de ní- vel (CN), como na Figura 5, e por perfis longitudinais ou transversais do terreno e obra; como na Figura 6. 667.000 668.00 0 669.00 0 669.00 0 670.0 00 670.0 00 671. 000 671.000 672 .000 672.000 673 .000 673.000 Figura 5. Representação de um platô com curvas de nível. TOPOGRAFIA APLICADA 18 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 18 16/03/2021 16:57:30 Figura 6. Perfil longitudinal com corte e aterro. A qualidade na obtenção dos dados dos levantamentos de topográficos é de extrema importância por diversos aspectos, alguns deles listados a seguir. Esses pontos devem ser enraizados nos profissionais que forem trabalhar em campo ou mesmo receber em escritório essa informação: 1 - Tenha atenção e entenda a real importância do levantamento dos dados de campo (caracterização da área); 2 - Agilidade em campo é diferente de pressa; 3 - Vale investir um tempo maior em campo durante o levantamento do que ter que efetuar o retrabalho (duas vezes mais oneroso em tempo e dinheiro); 4 -No escritório, não se pode melhorar os dados do levantamento de cam- po – na verdade, somente o contrário. Com base nessas dicas, apresenta-se outro conceito fundamental que acarreta no sucesso ou não das etapas iniciais de qualquer projeto de en- genharia: amostragem dos dados levantados, categorizada de três formas, sendo a composição da malha regular, semirregular e irregular, conforme se vê na Figura 7. Área de corte: 16,110 m2 Área de aterro: 25,354 m2 Figura 7. Diferenciações entre as malhas altimétricas. Semirregular IrregularRegular TOPOGRAFIA APLICADA 19 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 19 16/03/2021 16:57:35 Neste momento, a reflexão é a respeito dos dados presentes nos le- vantamentos apresentados. As três malhas apresentam informações do terreno: a regular, com ótima distribuição ao longo do perímetro de in- teresse (retângulo delimitador na cor preta) e elevado detalhamento; a semirregular, com alterações de trajeto e espaçamento entre as informa- ções maiores, reduzindo o detalhamento; e a malha irregular, com baixa distribuição de informações e baixo detalhamento da área de interesse. A partir das características do projeto a ser executado, é necessário apresentar um detalhamento completo da área de interesse. Pensando na abertura de um loteamento urbano, é necessário, além de apresentar o projeto de diretriz de ruas e do projeto urbanístico, elaborar a terra- plenagem do empreendimento para nivelamento dos lotes e mensurar os desníveis para o projeto de drenagem. Partindo deste pressuposto e obedecendo às três malhas, se compreende que a malha de formato re- gular permite extrair maior confiabilidade nos dados do terreno. O desnível entre dois pontos é obtido através da relação direta en- tre o objeto referência (RE) e o objeto visado a frente (VANTE). Quando o resultado dessa subtração for positivo (+), temos um aclive, ou seja, o terreno sobe se partirmos do ponto de referência para o próximo ponto. Quando a resultante for negativa (-), teremos o terreno um declive, ou seja, partindo da ré para o próximo ponto desceremos. A seguir você conhecerá a fórmula para ob- tenção do desnível entre dois pontos: Em que: ∆h: desnível entre dois pontos; Ré e VT: informações obtidas na leitura da mira estadimétrica estacionada no ponto de interesse. ∆h = (Ré - VT) (1) DICA Logo após ao ∆h, sempre deve haver a sequência dos pontos obtidos nas leituras. Dessa forma, é possível entender qual a sequência do caminhamento. Por exemplo, de 1 para 2, de 2 para 3 e assim sucessivamente. TOPOGRAFIA APLICADA 20 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 20 16/03/2021 16:57:35 Um exemplo numérico sobre essa relação pode ser visto abaixo: ∆h1,2 : + 2,68 m (partindo do ponto 1 para o 2, conforme visto ∆h há um aclive no terreno). ∆h2,1 : - 2,68 m (partindo do ponto 2 para o 1, conforme visto ∆h há um declive no terreno). Quando há relação entre os mesmos pontos, como no exemplo, deve ficar evidente que, na mesma porção do terreno (1 → 2 ou 2 → 1), o desnível possui o mesmo valor numérico. Porém, o sinal é preponderante para o entendimento do formato da área (aclive ou declive). As cotas (ct) ou alturas também são gran- dezas apresentadas durante o levantamento topográfico altimétrico. Diferen- temente dos desníveis, é preciso alguma operação geométrica adicional para sua obtenção, justamente por ser a distância vertical de um ponto na superfície física até um plano de referência qualquer. Ctpto = ctreferência + ∆href,pto (2) Em que: Ctpto: cota do ponto de interesse; ctreferência: cota existente do ponto de referência; ∆href,pto: desnível calculado entre o ponto de referência e o ponto de interesse. Durante o levantamento de campo, o auxiliar posicionou a mira estadimé- trica acima do marco em que estava a referência de nível da obra e mensurou (mediu) o desnível do ponto de interesse para essa altura de referência, dese- jando obter a ct do ponto de interesse. As variáveis são medidas em campo, restando apenas à substituição dos valoresna fórmula apresentada antes: Ctpto = ? ctreferência = 100 m ∆href,pto = 5,60 m Logo: Ctpto = 100 + 5,60 → Ctpto = 105,60 m Não obstante, se o ∆h fosse ∆hpto,ref haveria justamente a inversão na refe- rência do desnível. Os valores para o exemplo são os mesmos, mas observan- do o resultado da cota do ponto de interesse: Ctpto = ? ctreferência = 100 m ∆href,pto = -5,60 m TOPOGRAFIA APLICADA 21 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 21 16/03/2021 16:57:35 Logo: Ctpto = 100 - 5,60 → Ctpto = 94,40 m A importância no entendimento entre a relação referência e ponto de interes- se ou ré e vante faz com que possíveis equívocos durante os projetos sejam mini- mizados, mantendo o cronograma e o orçamento da obra dentro do planejado. As altitudes (h ou H), diferentemente das cotas, são a distância vertical de um ponto na superfície física até referência padrão (elipsoide, geoide, NMM entre outros). Nesta situação, o operador de campo obtém a altitude, que está amarrada a outras referências nacionais, assim, densifi cando a rede de refe- rência altimétrica nacional. A fórmula matemática e a opera- ção de campo são similares ao das cotas, com a diferença de que o topógrafo pode utilizar das referências de nível (RN) espalhadas pelas cidades, deixando assim de arbitrar uma altura de início. Hpto = hreferência + ∆Href,pto (3) Nivelamento topográfico Método de nivelamento Antes de ir para o campo ou obra realizar a medição e caracterização dos desníveis do terreno, é importante planejar muito bem todas as etapas, incluin- do a escolha dos equipamentos, a defi nição do método de levantamento a ser empregado no projeto, os cálculos para ajuste e correção do nivelamento, a com- posição do desenho topográfi co fi nal e a elaboração dos relatórios técnicos. Iniciando com a escolha dos instrumentos e acessórios, avançando ainda pelo número de operadores e auxiliares de campo, a fi m de simplifi car a con- versa, a seguir aparecem listados acessórios que podem auxiliar durante a exe- cução do levantamento de dados no campo: 1 - Balizas; 2 - Tripés (madeira ou alumínio); 3 - Trenas (nylon ou alumínio); 4 - Réguas verticais ou miras estadimétricas (fi bra de vidro ou alumínio); 5 - Bolhas de reaprumo (nível de cantoneira); 6 - Fios de prumo ou prumos esféricos; TOPOGRAFIA APLICADA 22 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 22 16/03/2021 16:57:35 7 - Prismas; 8 - Termômetro; 9 - Barômetro; 10 - Sapatas; 11 - Estacas ou piquetes; 12 - Guarda-sol (Umbrella). Na sequência, está a sucessão das etapas referentes à execução do nivela- mento topográfico, o que também para o conceito ficar mais prático: • Estacionada do equipamento; • Montagem do tripé; • Fixação do nível topográfico; • Nivelamento do equipamento (calagem); • Medição da altura do equipamento; • Colimação; • Definição dos locais para colocação das miras estadimétricas; • Inicialmente a leitura da ré; • Posteriormente a leitura da vante; • Transcrição dos dados colhidos em prancheta ou caderneta de campo; • Leitura e cadastro de outros pontos de interesse na obra. ASSISTA Para aprimorar o conhecimento, no vídeo Instalar rápida- mente un nivel óptico, automático o de ingeniero, é de- monstrado como realizar a montagem do nível topográfi- co e seu nivelamento. Embora em espanhol, o material é de fácil compreensão, visto que a parte mais importante é a apresentação e aplicação dos materiais. A partir da Figura 8, se compreendem quais as grandezas lidas pelo opera- dor em campo. No círculo abaixo, está representada a visada do operador por meio da luneta do equipamento, graças à qual se identificam quatro importan- tes dados, depois transformadas em medidas lineares. Os fios estadimétricos são representados por três segmentos paralelos horizontalmente e mediante as leituras dos dados sobrepostos a eles que é possível ter condições de cal- cular o desnível do terreno (distância vertical) e a distância horizontal para o objeto de interesse. TOPOGRAFIA APLICADA 23 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 23 16/03/2021 16:57:37 O nome dado a este método indireto de medidas é a taqueometria, que pode ser aproveitada para levantamentos topográficos altimétricos e levantamentos topo- gráficos com finalidade planimétrica ou planialtimétrica. O quarto dado importante quando o operador realiza a visada através da luneta é o fio estadimétrico vertical. Por ele, se verifica a verticalidade da régua em que se extrai a leitura. Apesar de não obter a leitura de nenhum dado neste fio, sua participação é indispensável durante o levantamento, posto que realizar a mensuração dos fios superior, médio e inferior sem a devida verticalidade não traz a precisão e exatidão esperada para o projeto. Figura 8. Fio estadimétrico e régua topográfica. Os valores exibidos logo abaixo das réguas da Figura 8 representam as leituras realizadas pelo operador durante o levantamento de campo e é importante perce- ber que os dados são apresentados com três casas decimais. A régua topográfica apresenta duas graduações distintas. Na parte frontal, tem-se a leitura em E e, no verso, a medida milimétrica. A leitura em E é realizada da seguinte forma. Fios estadimétricos superior e inferior Fio estadimétrico central ou médio Fio estadimétrico vertical H 29 28 09 07 08 06 09 07 08 06 11 09 13 12 10 39 37 38 15 13 17 16 14 15 13 14 12 15 13 14 12 15 13 14 12 15 13 14 12 1,224 1,330 0,776 2,864 1,7830,890 1,365 1,508 3,804 0,942 TOPOGRAFIA APLICADA 24 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 24 16/03/2021 16:57:39 Cada perna do E possui 1 cm e os intervalos são apresentados a cada 10 cm. A régua com valor 1,224 m, abaixo do valor 12, tem uma linha vermelha. É a partir deste ponto que se iniciam os próximos 10 cm da régua, que se findam no valor 13, que inicia o próximo intervalo até o valor 14 em diante. A régua é graduada de 10 em 10 cm e cada intervalo recebe um número em ordem crescente, devendo o valor 0 estar apoiado sobre a superfície de interesse. Sendo assim, se uma régua tem 4 m, são apresentados 40 intervalos de 10 cm. Por esse motivo, aparece o valor 40 na mira. Voltando para a leitura dos valores das réguas, o valor 1,224 é composto pelo intervalo 12 acrescido pelo quadrado em que se tem o fio estadimétrico estacio- nado – neste caso, o quadrado número 2. A última casa decimal é estimada pelo operador em campo. Quando unidos os valores já descritos, se tem: 12 (intervalo da régua), 2 (quadrado onde o fio estadimétrico está) e o valor 4, arredondado pelo operador, leva a 1224 mm que, convertidos para centímetros, fica com 122,4 ou, em metros, 1,224. Quando o operador de campo efetua a anotação dos valores na planilha de ni- velamento, é necessário haver uma padronização das medidas para que não haja confusão no momento de transcrever o dado em escritório. Por isso, adota-se a leitura dos fios em mm, cm ou m e o sistema unitário selecionado deve ser mantido até a conclusão do levantamento. Na Figura 9 são expostas duas formas de nivelamento, ambas através do mé- todo das visadas iguais. O nivelamento simples consiste na leitura da régua esta- dimétrica entre dois pontos de interesse, em que os valores de ré e vante serão subtraídos para que o desnível seja encontrado. No nivelamento composto, são realizadas séries de medidas consecutivas, aqui em nivelamento chamaremos as séries de lances. A somatória dos desníveis desde o primeiro lance ao último apresenta o desnível total do terreno, ou ainda, permite calcular a cota ou altitude de qualquer ponto ao longo do perfil levan- tado. Neste momento, é analisado apenas o nivelamento através das visadas iguais, que consiste na estacionada do equipa- mento no centro de duas réguas topográficas que de- vem estar posicionadas em distâncias iguais ou muito próximas umas das outras, estabelecendo relação di- reta entre ré–vante gerando como resultado o desnível. TOPOGRAFIAAPLICADA 25 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 25 16/03/2021 16:57:39 RN RN a - Nivelamento simples RN RN b - Nivelamento composto Figura 9. Nivelamento simples e composto. Fonte: VEIGA; ZANETTI; FAGGION, 2012, p. 206. (Adaptado). A Figura 10 apresenta o método de nivelamento através das visadas extremas. Neste método, é usado so- mente o ponto de interesse para se obter o desnível, sem necessidade da referência (RÉ). O desnível é dado na relação entre a altura de montagem do equipamento (hi) e a leitura obtida na régua estadimétrica (Lm), a subtra- ção entre hi e Lm é a variação altimé- trica entre a base do tripé e a base na mira, logo, têm-se o desnível. Esse método de visadas extremas é aplicado em larga escala em obras de engenharia civil por conta da agilidade e facilidade na obtenção dos dados. TOPOGRAFIA APLICADA 26 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 26 16/03/2021 16:58:07 Figura 10. Nivelamento através de visadas extremas. Fonte: VEIGA; ZANETTI; FAGGION, 2012, p. 219. (Adaptado). hi Ponto A Ponto B LM ∆hAB Exemplifi cando com números: Hi = 1,72 m LM = 1,224 m ∆hAB = ? ∆hAB = 1,72 – 1,224 → ∆hAB = + 0,496 m O sinal positivo em frente ao valor numérico indica que o desnível é positi- vo, logo, se trata de um aclive no terreno. Os equipamentos são selecionados para o levantamento de campo de acordo com a precisão e acurácia exigida no projeto. Para auxiliar na escolha, a classifi cação dos equipamentos é dada pela NBR 13133, de 1994. No Quadro 1, tem-se a classifi cação dos níveis topográfi - cos conforme o desvio-padrão a cada 1 km de duplo nivelamento. Classes de níveis Desvio-padrão 1 - Precisão baixa > 10 mm/km 2 - Precisão média ≤ ± 10 mm/km 3 - Precisão alta ≤ ± 3 mm/km 4 - Precisão muito alta ≤ ± 1 mm/km 1 - Precisão baixa1 - Precisão baixa1 - Precisão baixa 2 - Precisão média 1 - Precisão baixa 2 - Precisão média 1 - Precisão baixa 2 - Precisão média 3 - Precisão alta 1 - Precisão baixa 2 - Precisão média 3 - Precisão alta 4 - Precisão muito alta 2 - Precisão média 3 - Precisão alta 4 - Precisão muito alta 2 - Precisão média 3 - Precisão alta 4 - Precisão muito alta 3 - Precisão alta 4 - Precisão muito alta4 - Precisão muito alta4 - Precisão muito alta4 - Precisão muito alta > 10 mm/km> 10 mm/km> 10 mm/km ≤ ± 10 mm/km > 10 mm/km ≤ ± 10 mm/km≤ ± 10 mm/km ≤ ± 3 mm/km ≤ ± 10 mm/km ≤ ± 3 mm/km ≤ ± 1 mm/km ≤ ± 3 mm/km ≤ ± 1 mm/km ≤ ± 3 mm/km ≤ ± 1 mm/km≤ ± 1 mm/km QUADRO 1. CLASSIFICAÇÃO DOS NÍVEIS TOPOGRÁFICOS Fonte: ABNT, 1994, p. 6. (Adaptado). TOPOGRAFIA APLICADA 27 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 27 16/03/2021 16:58:07 O desvio-padrão será apresentado conforme a expressão matemática abaixo, na escala métrica, ou seja, o resultado será expresso na unidade de medida metros. Em que: m = desvio-padrão; x = cada uma das observações; x = média das “n” observações do erro calculado; n = número de observações. Fontes de erros Apesar de primar pela qualidade do levantamento e também pela pre- cisão dos dados obtidos, é necessário entender que existem alguns erros suscetíveis. Identifi cá-los e evitá-los ao máximo traz resultados cada vez melhores aos nivelamentos. Na sequência, estão listadas quatro fontes de erro. Em relação ao erro relacionado ao equipamento: • Nível: erro de colimação; • Nível: erro de aferição do equipamento, ou seja, o instrumento topo- gráfi co não está ajustado e padronizado as medidas estabelecidas pela As- sociação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). É recomendado que os equipamentos óticos de topografi a (níveis, teodo- litos e estações totais) sejam aferidos ao menos 1 vez por ano. Em casos de muito uso ou locais de acesso em que os veículos de transporte passem por vias muito esburacadas e que promova bastante trepidação, recomenda-se duas vezes ao ano ou ainda, quando a contratante do serviço de topografi a exigir um laudo de calibração e aferição do equipamento com base na NBR ISO/IEC 17025. CURIOSIDADE Para saber mais sobre metrologia e as normatizações que a permeiam através da NBR ISO/IEC 17025, é possível con- sultar as Orientações gerais sobre os requisitos da ABNT NBR ISO/IEC 17025:2017. m = ± Σ(x - x)2 (n - 1) (4) TOPOGRAFIA APLICADA 28 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 28 16/03/2021 16:58:09 Erro relacionado ao acessório: • Miras: erro de graduação (gravação), anotar de forma equivocada os valores lidos durante as visadas; • Miras: erro de não verticalidade ao realizar a leitura do ponto. Nesta situação, o auxiliar de campo não pruma corretamente a régua sob o ponto de interesse, causando uma falsa leitura do dado. (distância horizontal deslocada e devido à incli- nação dada a régua, provável erro de desnível); • Tripé: escolha inadequada do material para o tipo de obra, por exemplo, tripé de alumínio em locais com circulação de veículos pesados. (trepidação do solo rela- cionada à passagem dos caminhões e tratores). Erro relacionado ao operador do equipamento: • Nivelamento do equipamento (calagem): montagem do instrumento topográ- fi co sem a correta verticalização no marco de partida, ou seja, os níveis ou bolhas de medição não estão centralizados, o que indica que o equipamento está desnivelado; • Leitura das miras estadimétricas: interpretação equivocada dos valores lidos nas réguas e posterior anotação na planilha de levantamento. Erro inerente aos elencados acima, chamados de erros externos: • Refração atmosférica: próximo a corpos d’água (lagos, rios, açudes e represas); • Reverberação ou conhecida como efeito onde a imagem aparece tremi- da próximo ao solo: causada por elevadas temperaturas e proximidade com locais que aumentem o poder de refração e distorção das leituras, como asfalto e cerâmi- ca. (ocorre até 50 cm do solo). Subprodutos do nivelamento Diante da mensuração e anotações dos dados de campo, cabe o processa- mento das informações em escritório. A forma mais simples de trabalhar com os dados de medição é através de softwares de topografi a específi cos nos quais, além de calcular os desníveis dos terrenos, também é gerado o produto carto- gráfi co fi nal do levantamento. Podem ser confeccionados diversos mapas em escritório, mas não se deve es- quecer que a escolha do produto deve ser realizada com base na aplicação ou ênfa- se em determinada característica do relevo. A seguir, foram selecionados três tipos diferentes de mapas temáticos, cada um deles realçando uma característica predo- TOPOGRAFIA APLICADA 29 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 29 16/03/2021 16:58:09 minante diante de sua aplicação, porém, não seria possível cria-los sem o levanta- mento topográfico e sem as medidas de desníveis. A Figura 11 traz o mapa de declividade subcategorizado através de classes, con- forme observado na legenda. Há cinco classes diferentes com amplitudes variá- veis, inicialmente com baixa declividade a classe de 0 a 5°, 6 a 15°, de média decli- vidade 16 a 25° e 26 a 35° e as altas declividades, mais íngremes, com 35° ou mais. Neste tipo de mapa, o enfoque está na declividade do terreno, na relação exis- tente entre distância vertical e distância horizontal. Para simplificar, ao desenhar um triângulo retângulo com cateto aposto 10 cm e cateto adjacente 20 cm, a hi- potenusa é mais suave e alongada. Agora, invertendo as medidas e desenhando o triângulo retângulo com cateto oposto de 20 cm e cateto adjacente 10 cm, se tem uma hipotenusa mais inclinada e mais curta. Diante deste exemplo, se chega ao primeiro triângulo possuindo uma declividade menor e ao segundo triângulo com uma declividade maior, logo, eles estariam em classes diferentes no mapa. Figura 11. Mapa de declividade. Fonte: DUZ, 2020, p. 72. Universal Transversa de Mercator (UTM) Sistema de Coordenadas Planas Datum: SIRGAS 2000/Zone: 23S TOPOGRAFIA APLICADA 30 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 30 16/03/2021 16:58:11 Na Figura 12, é apresentado o mapa de elevação, cujo destaque está nas altitudesdos objetos de interesse. Neste mapa, é apresentada a relação das al- titudes em referência ao NMM e as cores mais quentes simbolizam as maiores altitudes, já as cores frias as menores altitudes do terreno. 435000 Legenda Amplitude (m) 435000 440000 Curso fluvial Divisa de bacias Limites municipais Paraibuna Natividade da Serra Caraguatatuba Oceano Atlântico 0-168 168-386 386-618 618-805 805-1160 0 4,5 9 Km Universal Transversa de Mercator (UTM) Sistema de Coordenadas Planas Datum: SIRGAS 2000/Zone: 23S 440000 450000 450000 460000 460000 74 00 00 0 74 00 00 0 73 96 00 0 73 96 00 0 73 92 00 0 73 92 00 0 73 88 00 0 73 88 00 0 73 84 00 0 73 84 00 0 73 80 00 0 73 80 00 0 445000 445000 455000 455000 Figura 12. Mapa de elevação. Fonte: DUZ, 2020, p. 73. Ao tentar relacionar o mapa de declividade com o mapa de elevação, perce- be-se que os maiores desníveis não estão onde as maiores altitudes estão, algo que ocorre por conta da relação dos catetos oposto e adjacente desenhados. O mapa de inundação presente na Figura 13, diferente dos anteriores, mostra a situação do terreno em diferentes momentos, isto é, se hou- ver uma elevação no nível da água para determinada cota será possível identificar quais serão as áreas alagadas. Se o nível continuar subindo ou baixar, também é possível calcular a área submersa e a área seca. TOPOGRAFIA APLICADA 31 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 31 16/03/2021 16:58:13 Figura 13. Mapa de inundação. Fonte: CAVALCANTI, 2013, p. 709. TOPOGRAFIA APLICADA 32 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 32 16/03/2021 16:58:15 Sintetizando No decorrer da história da humanidade, sempre houve a preocupação com suas habitações e as atividades econômicas que se desenvolviam diante do espaço ocupado. O avanço do conhecimento, a curiosidade e as possibilidades da engenhosidade humana trouxeram o atual estágio de desenvolvimento e a topografia é uma importante ferramenta de contribuição para o conforto e segurança nos ambientes. Diante deste contexto, é importante lembrar que, mesmo sendo uma ciên- cia exata e precisa, existem prováveis fontes de erros que podem gerar desde o atraso num cronograma, ao aumento exponencial dos valores orçamentários do projeto e a falta de segurança em locais para construção de empreendi- mentos. Conhecer e entender formas de mitigar estes problemas se torna um diferencial em qualquer obra de engenharia, arquitetura e do agronegócio. Os equipamentos cada vez mais modernos, aliados aos métodos de le- vantamento topográfico com finalidade altimétrica, permitem a confecção de mapas com a caracterização do terreno mais precisa, permitindo com que as decisões a serem tomadas a partir da intepretação destes produtos sejam mais assertivas e eficientes. Em projetos de engenharia, a compatibilidade entre as referências existen- tes no local e as quais são utilizadas no projeto é primordial. Na abertura de um novo loteamento, é necessário identificar a referência utilizada pelo muni- cípio para que a loteadora também utilize em seus projetos. Sendo assim, seus empreendimentos se adequam à realidade local. Conhecendo as referências altimétricas, o método de nivelamento topográfico, as fontes de erro e os pro- dutos cartográficos gerados, é possível elaborar seus projetos de engenharia. TOPOGRAFIA APLICADA 33 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 33 16/03/2021 16:58:15 Referências bibliográficas ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 13133: execução de levantamento topográfico, Rio de Janeiro: ABNT, 1994. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. Orientações gerais sobre os requisitos da ABNT NBR ISO/IEC 17025:2017. Rio de Janeiro: ABNT, 2018. CAVALCANTI, R. C.; TAVARES JUNIOR, J. R.; CANDEIAS, A. L. B. Simulação de ma- peamento de riscos de inundações usando dados LiDAR: estudo de caso da bacia do rio Una - PE. Revista Brasileira de Cartografia, Uberlândia (MG), v. 65, n. 4, jul./ago. 2013. Disponível em: <http://www.seer.ufu.br/index.php/re- vistabrasileiracartografia/article/view/43855/23119>. Acesso: 14. out. 2020. DALAZOANA, R. Estudos dirigidos à análise temporal do datum vertical bra- sileiro. 2005, 202 p. Tese (Doutorado em Ciências Geodésicas) – Curso de Pós- -Graduação em Ciências Geodésicas, Setor de Ciências da Terra, Universidade Federal do Paraná (UFPR), 2005. Disponível <https://acervodigital.ufpr.br/bits- tream/handle/1884/3922/TESE_REGIANE_DALAZOANA.pdf?sequence=1&isAl- lowed=y>. Acesso em: 14 out. 2020. DUZ, B. G. Avaliação dos modelos SHALSTAB e SINMAP à ocorrência de es- corregamentos rasos: aplicação em áreas de alta densidade de estruturas geológicas da serra do mar. 2020, XX p. Dissertação (Mestrado em Geociências e Meio Ambiente) – Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Rio Claro (SP), 2020. Disponível em: <https://repositorio.unesp.br/handle/11449/193057>. Acesso em: 14 out. 2020. INSTALAR rápidamente un nivel óptico, automático o de ingeniero. Posta- do por Topografía simple. (18 min. 37s.). son. color. esp. Disponível em: <https:// www.youtube.com/watch?v=y0WUo8BB0QE>. Acesso em: 14 out. 2020. VEIGA, L. A. K.; ZANETTI, M. A. Z.; FAGGION, P. L. Fundamentos de topografia. Curitiba: UFPR, 2012. TOPOGRAFIA APLICADA 34 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID1.indd 34 16/03/2021 16:58:15 MÉTODOS DE NIVELAMENTO TOPOGRÁFICO 2 UNIDADE SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 35 16/03/2021 16:58:06 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Apresentar os métodos de nivelamento topográficos utilizados em obras de engenharia civil; Abordar os tipos de aplicações dos nivelamentos geométricos e trigonométricos. Nivelamento geométrico Nivelamento geométrico simples Nivelamento geométrico composto Nivelamento trigonométrico Nivelamento trigonométrico para lances curtos Nivelamento trigonométrico para lances longos TOPOGRAFIA APLICADA 36 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 36 16/03/2021 16:58:06 Nivelamento geométrico O nivelamento geométrico (ou nivelamento direto) é defi nido, de acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT): Nivelamento que realiza a medida da diferença de nível entre pontos do terreno por intermédio de leituras correspondentes a visadas horizontais, obtidas com um nível, em miras colocadas verticalmente nos referidos pontos (ABNT, 1994, p. 3). Geralmente, ao trabalharmos com um nível topográfi co têm-se, inicial- mente, a ideia de que será possível obter apenas as grandezas relacionadas ao eixo Z de um plano tridimensional, quando falamos em eixo Z nos referi- mos às altitudes, cotas ou variações verticais do terreno, no entanto, deve- mos ter ciência de que além dos desníveis do terreno, ainda é possível obter as distâncias entre o equipamento e o objeto de interesse e o ângulo horizon- tal da área. Esta distância horizontal calculada permitirá ao operador cadastrar preci- samente os pontos de interesse em campo, e por meio dos ângulos horizon- tais será possível obter o formato do imóvel ou ainda cadastrar a abertura angular em que cada objeto está um do outro, conforme ilustra a Figura 1. Figura 1. Cadastramento de objetos em campo. Fonte: FIORIO, 2019, p. 26. Sabe-se que para calcular o desnível é necessário anotar a leitura do fi o médio (FM) em campo; e para realizar o cálculo da distância, o operador deverá anotar na caderneta todas as três informações elencadas a seguir: TOPOGRAFIA APLICADA 37 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 37 16/03/2021 16:58:06 • Fio médio (FM); • Fio superior (FS); • Fio inferior (FI). O cálculo rápido para as distâncias em campo será importante para o correto posicionamento do nível topográfico durante o método das visadas iguais, onde a distância entre o equipamento +ré e o equipamento +vante devem ser simétricos, podendo ser aceita, na prática, uma variação de até 2 m entre ambos, e caso a dis- tância seja maior, será necessárioreposicionar o instrumento topográfico. Portanto, diante as informações do FS e FI, substituímos na fórmula: Dnível→mira = S ∙ C Onde: S é a diferença entre FS e FI, ou seja, FS – FI; C é a constante estadimétrica do equipamento. Esta é uma informação técnica do instrumento e consta no manual fornecido pelo fabricante, porém, níveis topo- gráficos normalmente apresentam constante igual a 100. Assim, a fórmula poderá ser interpretada conforme observa-se na equação (1): Dnível→mira = (FS - FI) ∙ 100 Exemplificando com números: Durante o trabalho de campo, foi realizada a anotação dos valores referentes aos fios superior, inferior e médio através do nível topográfico: FS = 1,488 m; FI = 1,438 m; FM = 1,462 m. Sendo assim: Dnível→mira = (1,488 -1,438) ∙ 100 Dnível→mira = (0,05) ∙ 100 Dnível→mira = 5 m Apesar do FM não entrar na fórmula para obtenção da distância, essa in- formação é necessária para o desnível do terreno, claro, mas é utilizada como referência para identificar o desvio tolerável durante a leitura dos fios superior e inferior. Para isso, a razão entre a soma dos FS e FI deverá ser igual ao FM com variação de ± 0,002 m. Tolerância = (FS + FI) 2 (1) (2) (3) (4) TOPOGRAFIA APLICADA 38 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 38 16/03/2021 16:58:06 Novamente, trazendo a prática numérica para melhor assimilação (utilizamos os valores do exemplo anterior): Tolerância = (1,488 + 1,438) 2 Tolerância = = 1,463 m (2,926) 2 Com o resultado obtido entre a diferença de FS e FI dividido por 2, analisaremos os possíveis valores de acordo com o desvio padrão permitido. A tolerância para o valor 1,463 m ± 0,002 m validará o valor obtido em campo. Os valores aceitos estão entre o intervalo de 1,461 m → 1,465 m. Diante dos resultados obtidos acima, devemos retornar para a planilha de le- vantamento topográfico e verificar o valor preenchido em campo referente ao FM; em nosso exemplo, o valor anotado para FM é 1,462 m. Após o cálculo do desvio, obtivemos o valor para o FM de 1,463 m e diante da tolerância permitida ±0,002 m percebe-se que a variação de 0,001 m está no padrão aceitável, logo, validando a operação de campo. Após a finalização da leitura da ré, o mesmo procedimento é empregado para visada posterior, visto que o objetivo é identificar a equidade entre as distâncias relacionadas ao equipamento, bem como a mira na posição ré e a mira na posição vante (VT). Durante a nova leitura em campo, o operador anotou em sua prancheta os se- guintes valores: FS = 3,881 m; FI = 3,818 m; e FM = 3,850 m. Sendo assim: Dnível→mira = (3,881 - 3,818) ∙ 100 Dnível→mira = (0,063) ∙ 100 Dnível→mira = 6,3 m Apesar do valor obtido na segunda leitura (6,3 m) ser diferente da primeira lei- tura (5 m), a diferença de 1,3 m está dentro do limite prático de até 2 m de variação entre as seções, logo, não há necessidade em reposicionar o instrumento topográ- fico em campo. Tolerância = (3,881 + 3,818) 2 Tolerância = = 3,849 m (7,699) 2 Tolerância: Tintervalo = 3,849 m ± 0,002 m → 3,847 m → 3,851 m. (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) TOPOGRAFIA APLICADA 39 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 39 16/03/2021 16:58:06 O valor do FM obtido em campo foi de 3,850 m, logo, está contido no intervalo da tolerância permitida, validando os dados obtidos em campo. Com as validações lineares, consegue-se agora obter o desnível do terreno entre os pontos preestabe- lecidos mediante relação direta: Substituindo com os valores de campo, temos: DN = 1,462 - 3,850 = -2,388 m DN = FMré - FMvt (12) RÉ VT Figura 2. Perfil topográfico. A Figura 2 representa o trecho em declive calculado anteriormente. Será por meio do valor apresentado em frente do resultado do desnível que interpre- taremos o formato do terreno em nosso cálculo, o valor negativo indicará que o trecho levantado representa um declive entre a ré e a vante, o qual permite calcular a declividade da seção levantada. Existem duas formulações para obter a declividade de uma seção ou de um terreno, elas podem ser expressas em graus ou porcentagem, sendo a segunda a mais utilizada na engenharia civil. Acompanhe ambas as fórmulas. Fórmula da declividade em porcentagem: Onde: D% = valor da declividade em porcentagem; DV = distância vertical (desnível); DH = distância horizontal. D% = ∙ 100 DV DH TOPOGRAFIA APLICADA 40 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 40 16/03/2021 16:58:06 Fórmula da declividade em graus: Onde: D = valor da declividade em graus; tgα = tangente do ângulo; DV = distância vertical (desnível); DH = distância horizontal. Seguindo com o exemplo apresentado anteriormente, com base nos valores obtidos em campo, utilizaremos a fórmula da declividade em porcentagem para calcular o declive da seção do terreno correspondente ao intervalo RÉ e VT. O desnível total apresentado foi −2,388 m; a distância total apresentada foi 11,3 m (5 m + 6,3 m). Diante disto, teremos: Logo, a declividade do trecho é 21,1%. De maneira lúdica, podemos interpretar e reproduzir o trecho em declive com o valor de 21% no ambiente de estudos. Geralmente, a borracha padrão escolar possui 6 cm de comprimento, utilize-a deixando em pé sobre uma mesa e posteriormente apoie a extremidade de uma régua de 30 cm nesta borracha, a rampa criada equiva- lerá aproximadamente ao valor de declividade do trecho calculado anteriormente. Para calcularmos a declividade em graus basta substituir os valores na fórmula apresentada anteriormente: Apesar de existirem outros métodos de nivelamento de terreno, o método de nivelamento geométrico é apresentado como sendo o mais preciso, principal- mente pelo instrumental utilizado durante a operação em campo: o nível topo- gráfico e a mira ou régua estadimétrica (graduada). D em graus = tgα = DV DH D% = ∙ 100 2,388 11,3 (13) D em graus = tgα = DV DH (14) tgα = 2,388 11,3 (15) α = tg 2,388 11,3 (16) (17)α = 11°55’57″ TOPOGRAFIA APLICADA 41 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 41 16/03/2021 16:58:07 Como o nível não apresenta movimento vertical de luneta, ao montarmos o equipamento devidamente prumado no tripé criamos, automaticamente, o pla- no de colimação do equipamento, ou seja, um plano paralelo ao solo que permi- tirá obter com menor distorção, os pontos de cadastro. ASSISTA Diante dos diversos métodos de nivelamento existentes, devemos saber que os equipamentos topográfi cos podem ser categorizados em: • Alta precisão: nível de precisão, teodolito e estação total; • Média precisão: nível de pedreiro, nível de mão, nível de borracha ou mangueira de nível etc. Para conhecer mais sobre as técnicas relacionadas à mangueira de nível, assista ao vídeo. Nivelamento geométrico simples O nivelamento geométrico simples pode ser defi nido como o método que busca obter e determinar as diferenças de níveis (deníveis) entre todos os pontos de interes- se da área, ocupando uma única posição no terreno. Na Figura 3, temos o exemplo do nivelamento geométrico simples. Perceba que o nível topográfi co está posicionado de modo a conseguir realizar a leitura de todos os pontos de interesse neste perfi l topográfi co sem que haja necessidade na realização de novos lances durante a operação. A escolha correta para montagem do instrumento é fundamental para realização deste método de nivelamento, perceba que novamente o planejamento das etapas que ocorrerão em campo é necessária, de forma a otimizar a medição dos dados. Eixo Y (Z) Dist. horizontal Figura 3. Nivelamento geométrico simples. TOPOGRAFIA APLICADA 42 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 42 16/03/2021 16:58:07 Para obtenção dos valores apresentados na Tabela 2 foi realizado previa- mente o levantamento de campo. A operação é relativamente simples, acompa- nhe seu passo a passo: 1. Primeiramente, crave a estaca de partida no solo ou delimite o concreto com tinta; 2. Posicione o tripé na estaca e o instale; 3. Insira o nível topográfico sobreo tripé; 4. Libere o fio de prumo para centralizar corretamente o instrumento princi- pal no ponto de partida; 5. Realize o nivelamento grosseiro do instrumento por meio das pernas do tripé para centralização da bolha circular localizada na base do nível; 6. Parafusos calantes são utilizados para o nivelamento fino do equipamento para nivelar e centralizar a bolha tubular no corpo do nível; 7. Meça o nível topográfico em referência à estaca, criando a altura do plano do colimador; 8. O auxiliar de topografia se dirige ao ponto de interesse com a mira estadi- métrica e a posiciona no local; 9. A mira estadimétrica é nivelada com a bolha circular ou nível de cantoneira para minimizar os erros de prumada; 10. O operador realiza a primeira visada na referência. Chamaremos de E0 e é a informação que está preenchida na coluna 2 da Tabela 2 com o valor de 2,000 m; 11. O auxiliar se dirige aos próximos pontos de interesse do projeto, instalan- do e prumando corretamente a mira estadimétrica para a visada do operador. Neste momento são realizadas as leituras dos dados da coluna 4, os pontos in- termediários; 12. O último ponto em que ainda é possível realizar a leitura das informações da régua estadimétrica entrará na coluna 5, chamado de ponto de mudança; 13. Mediante o cadastro de todas as informações necessárias, calcula-se a coluna 6 com as novas cotas ou altitudes. Na Tabela 1 temos a planilha padrão utilizada em campo para cadastro das informações. Nela encontramos seis colunas onde são preenchidos os dados do levantamento de campo. Na primeira coluna, chamada de estacas, são ano- tados os pontos de cadastro; geralmente utilizamos a numeração crescente a partir de 0 e é comum alguns profissionais adotarem prefixos como E0 ou PT0. TOPOGRAFIA APLICADA 43 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 43 16/03/2021 16:58:07 Para padronizar a anotação, a linha 1 receberá os dados da ré do levantamento e posteriormente virão os pontos intermediários e o ponto de mudança, este último simboliza o encerramento do nivelamento geométrico simples, visto que haveria necessidade em realizar a movimentação do equipamento. As colunas posteriores recebem as informações medidas em campo e de- vem ser anotadas em metros (m) para uniformidade e padronização. É ne- cessário muita atenção na organização dos dados, visto que a transcrição incorreta das medições é uma fonte comum de erro, caracterizando o erro do tipo grosseiro. Para correção deste erro é realizado novo trabalho de to- pografi a no terreno. Estacas Ré (m) APC/AI Visada vante (m) Cota ou altitudePI PM TABELA 1. MODELO DE PLANILHA DE NIVELAMENTO A partir da Tabela 2 temos o preenchimento dos dados da medição do ni- velamento geométrico simples. Note que na primeira coluna estão as estacas (nestes pontos foram posicionadas as miras estadimétricas para leitura dos valo- res). A segunda coluna, chamada de ré, recebe a informação obtida por meio da leitura da mira, em nosso exemplo o valor corresponde a 2,000 m. É necessário utilizar três casas decimais para embutir maior precisão no nivelamento. Têm-se apenas uma referência para cada lance de nivelamento, por esse motivo, em nossa prancheta será apresentado unicamente na primeira leitura. Fonte: SANTOS, 2016. (Adaptado). DICA É imprescindível entender que por se tratar de um nivelamento geométrico sim- ples teremos apenas uma ré na prancheta/planilha de levantamento de campo, caso contrário, se caracterizaria como nivelamento geométrico composto. TOPOGRAFIA APLICADA 44 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 44 16/03/2021 16:58:07 Na coluna 3 é preenchida a altura do instrumento (AI) que pode ser medida por meio de uma trena posicionada verticalmente ao solo até a marca apresen- tada no equipamento, ou a AI pode ser obtida por meio do posicionamento da mira estadimétrica logo à frente da luneta do equipamento, onde o operador realizará a anotação do valor do FM. Pode-se utilizar ainda, a altura do plano do colimador (APC), sendo este o plano horizontal (linha paralela ao terreno) criado com a montagem do equipamento. Neste caso, adota-se o valor da estaca, po- dendo ser uma referência de nível (RN) já existente ou uma cota arbitrária; em nosso exemplo utilizamos o APC equivalente a 50 m, ou seja, a cota inicial do projeto é 50 m e a partir dela foi possível obter as posteriores. As colunas 4 e 5 se relacionam com os pontos visados pelo operador, sendo PI o ponto intermediário, ou seja, pontos de interesse em que foi possível efetuar a leitura sem a mudança de equipamento, por isso o nome de intermediário e o PM, ponto de mudança. Os valores são obtidos por meio da leitura do FM na mira estadimétrica e este é transcrito na prancheta em metros. O PM é o último ponto que o operador consegue realizar a leitura com o equipamento estacionado no mesmo local, a partir deste ponto não há mais intervisibilidade entre o equipamento e o ponto para cadastro. A última coluna (6) da prancheta receberá as novas cotas ou altitudes que serão calculadas mediante as equações: AI/APC = cota + ré altura/cota = AI/APC – vante Na linha da ré utilizaremos a equação (18), na qual temos: APC = 2,000 m + 50 m (valor definido em campo), logo o APC = 52 m. Para obter a cota ou altitude dos pontos intermediários (PI) e do ponto de mudança (PM), utiliza-se a equação (19): • Para estaca 1, temos: Cota1 = 52,000 m – 3,000 m → Cota1 = 49,000 m; • Para estaca 2, temos: Cota2 = 52,000 m – 4,000 m → Cota2 = 48,000 m; • Para estaca 3, temos: Cota3 = 52,000 m – 4,500 m → Cota3 = 47,500 m; • Para estaca 4, temos: Cota4 = 52,000 m – 5,000 m → Cota4 = 47,000 m. (18) (19) TOPOGRAFIA APLICADA 45 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 45 16/03/2021 16:58:07 Coluna 1 Coluna 2 Coluna 3 Coluna 4 e 5 Coluna 6 Estacas Ré (m) APC/AI Visada Vante (m) Cota ou alti- tudePI PM 0 2,000 52,000 50,000 1 3,000 49,000 2 4,000 48,000 3 4,500 47,500 4 5,000 47,000 TABELA 2. PLANILHA DE NIVELAMENTO PREENCHIDA Fonte: SANTOS, 2016. (Adaptado). 0 2 2,000 3 2,000 4 52,00052,000 3,0003,000 4,0004,0004,000 4,5004,500 50,00050,000 5,000 49,000 5,000 49,000 48,00048,000 47,50047,500 47,000 47,500 47,00047,000 Nivelamento geométrico composto O nivelamento composto pode ser facilmente entendido como sendo um método onde ocorre o nivelamento geométrico simples consecutivo, ou seja, são séries de nivelamentos geométricos simples em sequência, que utilizaram um ponto para unir os trechos nivelados. O nivelamento fi cará “amarrado” ao anterior por meio dos pontos de mudança (PM), por esse motivo é necessário caracterizá-lo em campo. Pontos de mudança (PM) não precisam necessariamente serem os últimos pontos cadastrados do lance anterior, estes poderão variar de acordo com o levantamento de campo e a topografi a do terreno, podendo ser utilizado outro marco. No entanto, este marco deverá ser medido ao menos duas vezes, pri- meiro enquanto o nível topográfi co estiver posicionado na referência inicial e posteriormente quando o nível estiver na nova posição. Utilizando a Figura 4 como exemplo, é possível perceber que a estação A efetua a leitura do PM e quando ocorre a movimentação do ní- vel para posição estação B, o objeto será novamente cadastrado, porém, desta vez o marco assumirá a função de referência (ré) do novo lance. Este pro- cedimento ocorrerá quantas vezes forem necessá- rias para conclusão do nivelamento. TOPOGRAFIA APLICADA 46 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 46 16/03/2021 16:58:07 Na Figura 4 o nível foi mantido externamente ao perfil topográfico, mas de- vemos entender que pode ocorrer o nivelamento geométrico composto com o equipamento posicionado entre as miras estadimétricas, assim como é observa- do na Figura 5. Estação A RÉ PI PI PM/RÉ PI PI PM/RÉ PI PI PM Estação B Estação C 1,33 0,22 0,46 0,96 8, 37 7, 91 11 ,7 2 AI = 2 05 4, 51 AI = 2 04 6, 36Nível médio do mar (NMM) RN de início Elev. 2053,18 m PL 1 PL 2 PL 3 RN de chegada 8, 71 Figura 4. Nivelamento geométrico composto. Fonte: FIORIO, 2019, p. 34. Figura 5. Nivelamento geométrico composto em linha. Fonte: BRINKER, 1997 apud CORDINI, 2014, p. 25. TOPOGRAFIA APLICADA 47 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 47 16/03/2021 16:58:07 Assim como visto anteriormente, notamos que o PM do lance anterior se transforma automaticamente no ponto de ré no lance posterior, criando a amarração para que o nivelamento permaneça contínuo. Este método é utilizado quando o terreno apresenta desnível bastante acentuado ou ainda quando será necessário cobrir um longo trecho de ni- velamento, dessa forma, realiza-se a movimentação ou caminhamento do equipamento, onde no nivelamento os chamamos de lances. Fiorio (2019, p. 34-35) nos explica como será realizado o procedimento de campo: 1. Estacionar e nivelar o equipamento; 2. Efetuar a leitura de ré; 3. Efetuar as leituras necessárias de pontos intermediários (PIs); 4. Efetuar a leitura do ponto de mudança (PM); 5. Manter a régua no primeiro PM; 6. Estacionar e nivelar novamente o equipamento; 7. Efetuar a leitura da segunda ré (que será o PM do item 5); 8. Repetir os passos descritos até o término do trabalho. Como neste método existe o lance entre os níveis e consequentemente entre as visadas, devemos entender que mesmo tomando os cuidados du- rante a operação é possível que ocorram erros de nivelamento. Estes podem e devem ser verificados sempre que possível para correção e redução dos erros, para isso existe uma fórmula em que se relaciona a leitura da ré e do PM com a altura final e a altura inicial obtida na mira estadimétrica: ∑LR − ∑LPM = HF – HO Ao estabelecer a relação é necessário ve- rificar os valores obtidos, visto que a validação ocorrerá quando os dois lados da equação fo- rem iguais. Caso estejam diferentes ou, ainda, com sinais distintos, será necessário reali- zar um novo levantamento no trecho. Observe que na Tabela 3 temos um exemplo de planilha de nivelamento geomé- trico composto com as correções aplicadas. (20) TOPOGRAFIA APLICADA 48 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 48 16/03/2021 16:58:07 Para exemplificar a equação (20), acompanhe o raciocínio abaixo: ∑LR − ∑LPM = HF – HO ∑LR − ∑LPM = 4,627 − 4,611 = 0,016 HF – HO = 50,016 − 50,000 = 0,016 Para o preenchimento de ∑LR acompanhe a marcação em vermelho na tabela, note que foi realizada a somatória dos valores obtidos durante a leitura da ré em campo (0,711 + 2,462 + 1,454), o qual resulta em 4,627, que é utilizado na equação. O ∑LPM está destacado em verde na planilha, esta informação é a somatório dos pontos de mudança do levantamento. Para facilitar na leitura dos dados, ve- rifi que na coluna “Pontos Visados” em amarelo os pontos “2”, “4” e “RN”, e note que existem dois pontos “2” e “4”; por esse motivo é mais fácil identifi car o PM na planilha, já o ponto “RN” é o último ponto do levantamento e que dará indicativos de que seria a próxima mudança ocorrida, por esse motivo também é somado aos pontos anteriores. Essa soma resulta no valor 4,611, que é inserido na equação. Para os dados HF e HO foram utilizados os valores destacados em azul, estas são as altitudes fi nal e inicial do levantamento. Note o que o valor 50,016 m é a altitude calculada ao longo do levantamento e o valor de 50,000 m é a referência de nível (RN) inicial. (21) (22) (23) TABELA 3. PLANILHA DE NIVELAMENTO GEOMÉTRICO COMPOSTO CORRIGIDO Estação ocupada Ponto visado Leitura de mira Altura do Instrumento Altitude calculada Correção (em m) Altitude corrigida Distância nivelada (m)Ré Vante A RN 0,711 50,711 50,000 1 1,143 49,568 0,005 49,563 52,00 2 1,533 49,178 0,005 49,173 84,33 B 2 2,62 51,640 3 1,134 50,506 0,010 50,496 98,35 4 1,521 50,119 0,010 50,109 90,88 C 4 1,454 51,573 5 2,781 48,792 0,016 48,776 74,65 6 1,885 49,688 0,016 49,672 73,12 RN 1,557 50,016 0,016 50,000 83,32 Soma: 4,627 4,611 556,65 Erro = 4,627 - 4,611 = 0,016 Erro = 50,016 - 50,000 = 0,016 Fonte: CORDINI, 2014, p. 36. RN B 0,7110,711 C 1,143 2,62 4 1,143 1,533 4 50,711 1,533 5 Soma: 50,711 1,134 1,454 6 Soma: 1,134 1,521 1,454 RN 51,640 1,521 51,640 2,781 49,568 51,640 2,781 4,627 Erro = 4,627 - 4,611 = 0,016 49,568 49,178 1,885 4,627 Erro = 4,627 - 4,611 = 0,016 49,178 51,573 1,557 Erro = 4,627 - 4,611 = 0,016 0,005 50,506 51,573 4,611 Erro = 4,627 - 4,611 = 0,016 0,005 50,506 50,119 Erro = 4,627 - 4,611 = 0,016 50,000 0,005 50,119 Erro = 4,627 - 4,611 = 0,016 50,000 49,563 50,119 Erro = 4,627 - 4,611 = 0,016 49,563 49,173 0,010 48,792 49,173 0,010 0,010 48,792 49,688 49,173 0,010 49,688 50,016 52,00 50,496 0,016 50,016 52,00 84,33 50,496 50,109 0,016 0,016 84,33 50,109 0,016 0,016 48,776 0,016 98,35 48,776 49,672 Erro = 50,016 - 50,000 = 0,016 90,88 49,672 50,000 Erro = 50,016 - 50,000 = 0,016 50,000 Erro = 50,016 - 50,000 = 0,016 74,65 Erro = 50,016 - 50,000 = 0,016 74,65 73,12 Erro = 50,016 - 50,000 = 0,016 73,12 83,32 Erro = 50,016 - 50,000 = 0,016 83,32 556,65 Erro = 50,016 - 50,000 = 0,016 556,65 TOPOGRAFIA APLICADA 49 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 49 16/03/2021 16:58:08 A partir dos resultados apresentados, perceba que o mesmo valor (0,016 ou 16 mm) foi apresentado em ambos os lados da equação, desta forma é possível interpretar que a geometria do nivelamento está correta. Assim, será possível avaliar o erro altimétrico cometido com o erro médio e o máximo admissível. Veja a Tabela 4, pois a partir dela será possível entender como é calculada a altitude/cota dos pontos de uma planilha de nivelamento geométrico composto. Os resultados das equações estão destacados em vermelho. TABELA 4. NIVELAMENTO GEOMÉTRICO COMPOSTO Estacas Ré (m) APC/AI Visada Vante (m) Cota ou altitudePI PM 1 3,410 103,410 100 2 3,210 0,845 102,565 3 1,620 104,155 4 2,823 102,952 5 3,615 102,160 6 3,912 108,465 1,222 104,553 7 0,544 107,921 2 3 3,4103,410 3,210 5 3,210 6 103,410103,410103,410 3,9123,912 108,465 1,620 108,465 1,620 2,8232,823 0,845 3,615 0,845 3,615 100100 102,565102,565 104,155 1,222 102,565 104,155 1,222 0,544 104,155 102,952 0,544 102,952 102,160102,160 104,553 102,160 104,553104,553 107,921107,921 Fonte: FIORIO, 2019, p. 36. (Adaptado). O cálculo será iniciado de forma a determinar a altura do primeiro plano de colimação (APC1) do levantamento. APC1 = Ctconhecida + ré APC1 = 100 + 3,410 m APC1 = 103,410 m O valor obtido em APC1 é utilizado para obter as altitudes dos próximos pon- tos referentes a este mesmo lance, em nosso exemplo, apenas o ponto 2 será calculado a partir desse valor obtido. Ct2 = APC1 – ré Ct2 = 103,410 – 0,845 Ct2 = 102,565 m Como ocorreu a abertura de um novo lance no nivelamento, será necessário calcular o APC2 e a partir desse valor conseguiremos obter as cotas dos pontos 3, 4, 5 e 6. (24) (25) (26) (27) (28) (29) TOPOGRAFIA APLICADA 50 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 50 16/03/2021 16:58:08 APC2 = Ctconhecida + ré APC2 = 102,565 + 3,210 APC2 = 105,775 m Para as cotas dos pontos: Ct3 = APC2 – ré → 105,775 – 1,620 = 104,155 m Ct4 = APC2 – ré → 105,775 – 2,823 = 102,952 m Ct5 = APC2 – ré → 105,775 – 3,615 = 102,160 m Ct6 = APC2 – ré → 105,775 – 1,222 = 104,553 m A operação será repetida para obter o APC3 e para a cota do ponto 7: APC3 = Ctconhecida + ré APC3 = 104,553 + 3,912 APC3 = 108,465 m Agora o ponto 7: Ct7 = APC3 – ré → 108,465 – 0,544 = 107,921 m Para validação do nivelamento, como visto anteriormente, faremos a utiliza- ção da fórmula (20): HF – HO → 100 – 107,921 = 7,921 m ∑LR − ∑LPM → (3,410 + 3,210 + 3,912) – (0,845 + 1,222 + 0,544) = 7,921 m Novamente, os valores obtidos ao término do cálculo são equivalentes, logo, o nivelamento apresenta boa qualidade. (30) (31) (32) (33) (34)(35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) Nivelamento trigonométrico O nivelamento trigonométrico é empregado em situações em que se permite a entrega dos valores de desníveis do terreno com menor precisão (menos rigo- roso). Apesar de menos preciso, este método é mais rápido que o nivelamento geométrico e pode ser utilizado em determinados projetos de acordo com a es- pecifi cação técnica pré-estabelecida. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) defi ne o conceito relacio- nado ao nivelamento trigonométrico: Nivelamento que realiza a medição da diferença de nível entre pon- tos do terreno, indiretamente, a partir da determinação do ângulo vertical da direção que os une e da distância entre estes, fundamen- tando-se na relação trigonométrica entre o ângulo e a distância me- TOPOGRAFIA APLICADA 51 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 51 16/03/2021 16:58:09 didos, levando em consideração a altura do centro do limbo vertical do teodolito ao terreno e a altura sobre o terreno do sinal visado (ABNT, 1994, p. 4). Dessa forma, perceba que por meio deste método de levantamen- to é apresentado um novo elemento durante a medição, chamado de ân- gulo vertical da direção. Durante nos- sos estudos referentes aos outros métodos de nivelamento sempre mantivemos o ângulo vertical em 90°, paralelo ao solo, visto que os levanta- mentos foram realizados com o nível topográfico, porém, no nivelamento trigonométrico ocorre uma mudança no tipo de instrumento principal utili- zado em campo pelo operador. As estações totais e os teodolitos são os equipamentos topográficos uti- lizados em campo para o nivelamento trigonométrico, e em ambos a luneta em que se realiza a visada para o objeto de interesse possui rotação, ou seja, podemos alterar o ângulo de 90° em relação ao terreno de acordo com o local onde o objeto está situado. Devemos entender que cada tipo de equipamento apresentará caracte- rísticas que irão possibilitar operações diferentes em campo e, consequen- temente, a obtenção dos dados de interesse. DICA Justamente por existirem diversos equipamentos topográficos, sejam níveis, estações totais, teodolitos, receptores GNSS, laser scanners ou drones/vants devemos entender quais são as melhores práticas e em quais projetos eles terão maior precisão e agilidade. Conheça mais sobre os equipamentos topo- gráficos na NBR 13133, de 1994, Execução de levantamento topográfico Na Figura 6 podemos conhecer quais são os equipamentos utilizados neste método de nivelamento, vale ressaltar que existem diversas marcas e modelos disponíveis no mercado. TOPOGRAFIA APLICADA 52 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 52 16/03/2021 16:58:09 Figura 6. Estação total robótica e teodolito eletrônico. Fonte: Shutterstock; Wikimedia Commons. Acesso em: 28/01/2021. O método de nivelamento trigonométrico consiste na resolução de pro- blemas ou incógnitas relacionadas aos triângulos, pois serão obtidos em campo a distância horizontal (base do triângulo) e a inclinação do terreno (hipotenusa). Porém, antes de avançar em nivelamento trigonométrico para lances cur- tos e longos, devemos conhecer a orientação que os ângulos verticais pos- suem para que seja compreendido o que foi levantado durante a medição com a estação total ou teodolito. Na Figura 7 está representado esquematicamente os três tipos de orien- tação de ângulo vertical que podemos configurar no equipamento topográ- fico durante a medição. TOPOGRAFIA APLICADA 53 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 53 16/03/2021 16:58:12 Zênite Nadir Ângulo zenital Ângulo nadiral Ângulo vertical positivo Ângulo vertical negativo Horizonte Figura 7. Ângulos verticiais. Fonte: COSTA; BURTE, 2011, slide 3. O ângulo zenital é orientado no topo do equipamento, ou seja, a linha tra- cejada em laranja está perpendicular ao solo e este valor orientado represen- ta a significância de 0°. Logo, podemos simplificar o entendimento associando que neste tipo de ângulo o valor de início (0°) está no topo de nossa cabeça e será desenvolvido no sentido horário, dessa forma, teremos o ângulo de 90° com o plano paralelo ao solo, 180° quando o equipamento estiver com a luneta completamente para baixo (visando o solo), 270° também paralelo ao terreno e por fim, retornando ao ponto de início (0° ou 360°). O ângulo nadiral (nadir) tem como 0° o solo, e o horizontal (horizonte) utiliza como referência de valor 0° o plano paralelo ao terreno. No padrão nacional é utilizada, preferencialmente, a orientação em zênite, porém, como o Brasil não possui fábricas para produção de equipamentos topográficos, a configuração que o ângulo possui no instrumento sempre deverá ser obser- vada pelo operador, que deverá alterá-la para a padrão. TOPOGRAFIA APLICADA 54 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 54 16/03/2021 16:58:12 Nivelamento trigonométrico para lances curtos O método de nivelamento trigonométrico para lances curtos consiste na ob- tenção das variações do terreno (desnível) entre o ponto em que o equipamento está posicionado e o objeto de interesse com distâncias menores que 150 m. Observe a Figura 8 e note que no ponto A (local onde o equipamento foi insta- lado) temos a letra Z; esta informação se refere ao tipo de ângulo vertical utilizado (orientação zenital). O ângulo α criado é o novo elemento que utilizaremos no levantamento trigonométrico, neste caso, é o ângulo vertical de visada do equipa- mento até o objeto de interesse. Representada pela letra D está a distância redu- zida do levantamento, ou seja, a distância paralela ao terreno entre os pontos A e C. Por fi m, entre os pontos B e C temos o ∆h, sendo o desnível do terreno. A Δh α D C B Z Figura 8. Nivelamento trigonométrico. Fonte: CORDINI, 2014, p, 45. Perceba que foi gerado um triângulo retângulo ABC, onde em campo te- remos os valores de α e D, restando apenas calcular o ∆h por meio de algu- mas correlações conforme as fórmulas (43) e (44): BC = D ∙ tgα Δh = D ∙ tgα Onde: BC = diferença altimétrica entre os pontos A e B; ∆h = diferença altimétrica entre os pontos A e B; D = distância reduzida entre os pontos A e B; α = ângulo formado entre a luneta do equipamento e o objeto. (43) (44) TOPOGRAFIA APLICADA 55 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 55 16/03/2021 16:58:12 Por meio da trigonometria é possível realizar mais uma correlação en- tre os ângulos e, consequentemente, obter outra formulação ao cálculo do desnível. Note que o ângulo Z e α são complementares, dessa forma, temos: Δh = D ∙ cotgZ Onde: ∆h = diferença altimétrica entre os pontos A e B; D = distância reduzida entre os pontos A e B; cotgZ = cotangente do ângulo zenital. O resultado poderá ter sinal positivo, o que indicará que o trecho de des- nível é um aclive, ou sinal negativo, que indicará que o trecho BA é um de- clive. Caso o valor apresentado seja equivalente ao α = 0° ou Z = 90°, o local indicará uma superfície plana no terreno, ou seja, sem desnível. Na situação acima foi apresentado o raciocínio teórico empregado na uti- lização do método trigonométrico para obter o desnível (triângulo retângu- lo). Porém, durante a operação em campo, outros fatores entram neste cál- culo e que até então não foram abordados, dessa forma, veremos na prática como é obtido o desnível. Para isso, vamos observar a Figura 9. Percebemos que no ponto A temos o tripé do equipamento com uma altura de montagem (hi), no ponto B tem a régua graduada (M) – objeto que o equipamento fará a leitura – e encontramos também o m, que é a altura obtida entre a leitura do equipamento e o solo do ponto B. (45) h1 α h1 Δh DAB Z A B M m C D Figura 9. Nivelamento prático. Fonte: CORDINI, 2014, p. 45. (Adaptado). TOPOGRAFIA APLICADA 56 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 56 16/03/2021 16:58:12 Diante dos novos elementos trazidos, temos a seguinte expressão: ∆h = MC + CD – MB Onde: ∆h = desnível entre A e B; MC = D ∙ tgα ou D ∙ cotgZ; CD = altura doinstrumento (hi); MB = altura do fi o médio da régua estadimétrica (Fm). Simplifi cando: Δh = D ∙ tgα + hi - Fm Δh = D ∙ cotgZ + hi - Fm Por intermédio destas correlações trigonométricas será possível obter o desnível do terreno utilizando o método de nivelamento para lances curtos. (46) (47) (48) Nivelamento trigonométrico para lances longos O nivelamento trigonométrico para lances longos, diferentemente do tra- balhado em lances curtos, está atrelado a longas distâncias, ou seja, trechos com lances maiores que 150 m. Alguns equipamentos mais modernos que utilizam um prisma refl etor posicionado na extremidade do bastão topográfi co possibilitam a leitura de pontos em distâncias superiores a 1 km dependendo da especifi cação técnica do instrumento topográfi co e da quantidade de prismas utilizados durante o levantamento, em alguns casos podem-se alcançar leituras de até 5 km de distância. Porém, esses lances extremamente longos podem gerar um proble- ma que deverá ser considerado durante o levantamento em campo e o qual está atrelado ao efeito da curvatura terrestre. Sendo assim, neste método de nivelamento aplicam-se também as correções inerentes a esta condição. Na Figura 10 podemos observar as linhas curvas na colora- ção azul, elas representam a curvatura terrestre considerada em visadas longas; em magenta, escrito “horizontal”, temos o que seria a distância sem a curvatura, note que existe um segmento de reta FG, sendo este o efeito curvatura. TOPOGRAFIA APLICADA 57 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 57 16/03/2021 16:58:12 As demais informações representadas na Figura 10 são: ∆hAB = desnível entre os pontos A e B (BH); hi = altura do instrumento (AI); C = efeito da curvatura terrestre (FG); R = efeito da refração (DE); hp = altura do prisma (BD); V = distância FE. Devemos entender que o efeito da curvatura terrestre se acentua quanto mais distante estamos do objeto de interesse e essa informação pode ser obtida a partir da Tabela 5. Efeito da refração (R) E D I Horizontal Efeito da curvatura da Terra (C) ∆hAB F G HA hi B V hp Figura 10. Nivelamento trigonométrico para lances longos. Fonte: WOLF; GHILANI, 2002 apud VEIGA; ZANETTI; FAG- GION, 2014, p. 38. TABELA 5. EFEITO DA CURVATURA Distância Efeito da curvatura Efeito da refração Efeito combinado 10 m 0,0078 mm 0,001 mm 0,0068 mm 100 m 0,78 mm 0,10 mm 0,68 mm 150 m 1,75 mm 0,2 mm 1,52 mm 200 m 3,1 mm 0,41 mm 2,71 mm 10 m10 m 100 m100 m100 m 150 m150 m 200 m200 m 0,0078 mm0,0078 mm 0,78 mm 0,0078 mm 0,78 mm 1,75 mm 0,78 mm 1,75 mm1,75 mm 3,1 mm3,1 mm 0,001 mm0,001 mm 0,10 mm 0,001 mm 0,10 mm0,10 mm 0,2 mm0,2 mm 0,41 mm0,41 mm0,41 mm 0,0068 mm0,0068 mm 0,68 mm 0,0068 mm 0,68 mm0,68 mm 1,52 mm1,52 mm 2,71 mm 1,52 mm 2,71 mm2,71 mm TOPOGRAFIA APLICADA 58 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 58 16/03/2021 16:58:13 500 m 1,95 cm 2,54 mm 1,70 cm 1 km 7,8 cm 1,01 cm 6,8 cm 5 km 1,95 m 0,25 m 1,70 m 10 km 7,91 m 1,01 m 6,80 m 500 m500 m 1 km 5 km5 km 10 km10 km 1,95 cm1,95 cm 7,8 cm 1,95 cm 7,8 cm7,8 cm 1,95 m1,95 m 7,91 m7,91 m 2,54 mm2,54 mm 1,01 cm 2,54 mm 1,01 cm1,01 cm 0,25 m0,25 m 1,01 m1,01 m 1,70 cm1,70 cm1,70 cm 6,8 cm6,8 cm 1,70 m1,70 m 6,80 m6,80 m6,80 m Fonte: VEIGA; ZANETTI; FAGGION, 2014, p. 40. Embora na área da engenharia civil este método seja menos aplicado que o nivelamento geométrico ou mesmo o nivelamento trigonométrico para lances curtos, é importante que o futuro engenheiro tenha conhecimento de sua existência e dos fatores que devem ser considerados ao serem em- pregados em obras de grandes porte e infraestrutura, como as rodoviárias. TOPOGRAFIA APLICADA 59 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 59 16/03/2021 16:58:14 Sintetizando Caro aluno, ao longo desta unidade conhecemos dois métodos de nivela- mento utilizados em obras de engenharia civil, dos quais cada um deles apre- senta duas submetodologias distintas decorrentes de características particula- res quanto aos equipamentos utilizados e a operação em campo. Primeiramente, conhecemos o nivelamento geométrico, onde foram apre- sentadas duas metodologias de levantamento e obtenção do desnível do ter- reno: nivelamento simples e nivelamento composto, ambas utilizando o nível topográfico como o instrumento topográfico principal. Posteriormente, foi apresentado o método de nivelamento trigonométrico, onde aprendemos sobre três diferentes tipos de ângulos verticais, sendo: zeni- tal, horizontal e nadiral, destes o mais utilizado no Brasil é o ângulo zenital. Co- nhecemos outros dois equipamentos topográficos: o teodolito e a estação total e, além disso, entendemos que os métodos trigonométricos para curto e longo alcance se diferenciam por conta da distância entre o objeto de interesse e o equipamento, onde lances superiores a 150 m de distância são considerados de longo alcance, sendo o método de nivelamento geométrico mais utilizado em obras de engenharia por sua facilidade operacional, baixo custo em equi- pamentos topográficos, maior precisão e qualidade na obtenção dos desníveis. TOPOGRAFIA APLICADA 60 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 60 16/03/2021 16:58:14 Referências bibliográficas ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13133: Execução de levantamento topográfico. Rio de Janeiro: ABNT, 1994. BRANDALIZE, M. C. B. Topografia: apostila (6). Laboratório de Geotecnologias, Feira de Santana, [s.d.]. Disponível em: <http://www2.uefs.br/geotec/topogra- fia/apostilas/topografia(6).htm>. Acesso em: 27 out. 2020. CORDINI, J. Altimetria: teoria e métodos visando à representação do relevo. Florianópolis, 2014. Disponível em: <https://topografia.paginas.ufsc.br/fi- les/2015/09/Altimetria-Apostila.pdf>. Acesso em: 22 out. 2020. COSTA, R. N. T.; BURTE, J. D. P. Medidas indiretas de distâncias: aula 04. Forta- leza: Centro de Ciências Agrárias, 2011, 25 slides. Disponível em: <http://www. gpeas.ufc.br/disc/topo/aula06.pdf>. Acesso em: 20 out. 2020. FIORIO, P. R. Altimetria, capítulo 10: apontamentos de aula. Piracicaba: Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, 2019. Disponível em: <https://edis- ciplinas.usp.br/pluginfile.php/5332178/mod_resource/content/0/LEB0340_ APOSTILA_TEORICA_10_ALTIMETRIA.pdf>. Acesso em: 18 out. 2020. NIVELAMENTO com Nível Óptico e Mangueira de Nível. Postado por Topó- grafo Prático. (17min. 53s.). son. color. port. Disponível em: <https://www.you- tube.com/watch?v=u9S4bx5ysJQ>. Acesso em: 28 jan. 2021. SANTOS, S. R. Altimetria. Unaí: Instituto de Ciências Agrárias, 2016. Disponível em: <http://site.ufvjm.edu.br/icet/files/2016/10/Altimetria.pdf>. Acesso em: 13 out. 2020. VEIGA, L. A. K.; ZANETTI, M. A. Z.; FAGGION, P. L. Fundamentos de topografia. Curitiba: Universidade Federal do Paraná, 2014. Disponível em: <http://www. cartografica.ufpr.br/portal/wp-content/uploads/2015/08/Material-de-Apoio- -Topo-II-2015.pdf>. Acesso em: 06 nov. 2020. WOLF, P. R.; GHILANI, C. D. Elementary surveying: an introduction to geomati- cs. Nova Jersey: Prentice-Hall, 2002. TOPOGRAFIA APLICADA 61 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID2.indd 61 16/03/2021 16:58:14 MÉTODOS DE LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICOS: PLANIMETRIA, PLANIALTIMETRIA E NORMATIZAÇÕES 3 UNIDADE SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 62 16/03/2021 17:29:49 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Introdução ao método de levantamento indireto (taqueometria); Introdução às técnicas de levantamento planimétrico e planialtimétrico; Contextualizar quanto às normatizações que definem e regulam os parâmetros para execução do levantamento topográfico. Taqueometria Planimetria Planialtimetria Normatizações técnicas sobre levantamentos topográficos Outras normativas importantes TOPOGRAFIA APLICADA 63 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 63 16/03/2021 17:29:49 Taqueometria Caro aluno, viemos estudando e conhecendo até o momento os métodos e técni- cas empregados para execução do levantamento altimétrico. Nestaunidade, entra- remos nos métodos e parametrizações que regulam e norteiam os levantamentos topográfi cos planimétricos e planialtimétricos. Como ponto de partida, devemos conhecer e nos aprofundar na taqueometria. Este método permite ao operador de campo obter qualquer informação linear, seja a distância horizontal (reduzida), distância inclinada ou o desnível, porém, sua carac- terística principal está relacionada à forma que os dados são medidos: todos eles são tratados como método indireto de levantamento, ou seja, as grandezas serão previamente calculadas para que os resultados sejam obtidos. Um exemplo simples para diferenciação entre o método indireto e direto para ob- tenção das medidas é a trena convencional graduada em metros com as unidades de centímetros e milímetros, que permite ao operador a medição direta da informação. Para isso, basta que sejam escolhidos dois pontos de interesse (início da medição e fi nal da medição), depois é só posicionar a trena e esticá-la. A leitura será o valor fi nal da grandeza desejada, ou seja, a distância em metros. Partindo para o método indireto, no qual será necessário realizar conversões ou cálculos, pode-se apresentar o método expedito. Este método é utilizado para esti- mativa de medida e não possui valores precisos se comparado com a instrumenta- ção topográfi ca. Ele consiste na calibração da passada do operador (método também conhecido como método da passada); geralmente a passada média de um adulto tem medida aproximada de 1 m, logo, neste método, o operador realiza passadas do ponto de início ao objeto de interesse preservando ao máximo o tamanho de suas passadas para que, ao fi nal do caminhamento, tenha X passadas que poderão ser convertidas para X metros (aproximadamente). Vale ressaltar que o método expedito, de acordo com normatização, é defi nido como “levantamento exploratório do terreno com a fi nalidade específi ca de seu reco- nhecimento, sem prevalecerem os critérios de exatidão” (ABNT, 1994, p. 3). Como estamos trabalhando com topografi a e sabemos que um dos pilares desta ciência é a obtenção de medidas com exatidão, devemos desenvolver o senso críti- co e o bom senso para determinação dos métodos mais indicados para execução em determinado momento da obra. TOPOGRAFIA APLICADA 64 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 64 16/03/2021 17:29:49 Por exemplo: o método apresentado nos parágrafos anteriores pode ser utilizado para localização ou definição inicial do traçado de uma cerca, via, fer- rovia, entre outros, de tal forma que nos ajudará na fase do planejamento e reconhecimento do terreno. É interessante notar que, até este momento, o ob- jetivo final não é a obtenção precisa dos dados, mas, sim, obter subsídios para planejar a operação de precisão com a instrumentação topográfica necessária e o respectivo método de levantamento correspondente. Após o planejamento inicial, deve-se entrar com medidas precisas mensu- radas a partir de equipamentos topográficos. Encontramos na taqueometria alguns métodos de levantamento que permitem atender às classes de precisão padronizadas em norma técnica. Antes de avançarmos aos conceitos de planimetria e planialtimetria, deve- mos clarificar, relembrar e aprender novos conceitos sobre a taqueometria. De maneira geral, utilizamos dois instrumentos topográficos para atender a este método, são eles: nível topográfico e o teodolito óptico (analógico) e digital. Nosso enfoque será no teodolito e, posteriormente, em seu sucessor, que apresenta medição direta e é o equipamento mais presente no cotidiano dos profissionais que trabalham com levantamento topográfico. Quanto ao teodolito, separamos em duas categorias conforme observado na Figura 1: (a) Óptico (b) Digital Figura 1. Tipos de teodolito. Fonte: FAGGION, 2011, p. 8. TOPOGRAFIA APLICADA 65 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 65 16/03/2021 17:29:50 Ao utilizarmos o teodolito óptico, toda a leitura deverá ser realizada de ma- neira analógica, com as medições dos ângulos horizontal e vertical e a leitu- ra dos fios estadimétricos. Note que o instrumento é dotado apenas de uma luneta, que permitirá a visada aos objetos de cadastro, e dois transferidores angulares graduados de 0° a 360°. Embora não perceptível na imagem, na base do instrumento teremos movimentação livre entorno do plano horizontal (eixo Y), e no corpo do equipamento, junto à luneta, temos outro transferidor, que possibilita o movimento vertical (eixo X). Geralmente, instrumentos analógicos possuem precisão inferior aos digitais, justamente pela leitura aproximada ou interpolada que o operador deverá realizar em campo. No teodolito digital, há uma mudança tecnológica no equipamento e é acrescido um display, que apresentará os valores dos ângulos horizontal e ver- tical, não sendo mais necessário realizar a leitura aproximada ou interpolada dos dados. Quanto à medição dos fios estadimétricos, eles ocorrerão de forma equivalente ao teodolito óptico. Independentemente do equipamento utilizado, analógico ou digital, ambos seguirão e respeitarão as classes de precisão estabelecidas em normatização, conforme você pode ver na Tabela 1: Classes de teodolitos Desvio-padrão Precisão angular 1 – Precisão baixa ≤ ± 30” 2 – Precisão média ≤ ± 07” 3 – Precisão alta ≤ ± 02” TABELA 1. CLASSIFICAÇÃO DE TEODOLITOS Fonte: ABNT, 1994, p.6. O instrumento topográfico será classificado entre baixa, média ou alta pre- cisão com base nas especificações técnicas fornecidas pelo fabricante do equipamento, que podem ser consultadas no manual ou atestadas por em- presas de manutenção e comercialização de equipamentos topográficos que possuem o selo ISO/IEC 17025. TOPOGRAFIA APLICADA 66 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 66 16/03/2021 17:29:50 Esférico Tubular Digital Figura 2. Níveis para verticalidade do equipamento. Fonte: FAGGION, 2011, p. 14. CURIOSIDADE Todas as obras governamentais e que serão executadas com verba pública exigem do profissional executor do serviço topográfico o ates- tado de calibração do instrumento topográfico. Dessa forma, é atestada a precisão nominal do equipamento e, conjuntamente, que os padrões de verificação, calibração e retificação estão parametrizados de acordo com a ABNT. Caso o profissional não apresente o certificado, que deve ser renovado a cada seis meses ou um ano (dependendo do projeto), ele pode perder a licitação e o contrato de prestação de serviço. As leituras dos fios estadimétricos devem ocorrer de forma organizada e padronizada, porém, para que a medição ocorra de forma precisa, o equipa- mento deverá estar corretamente nivelado e a régua estadimétrica aprumada. Observe, na Figura 2, o nivelamento das bolhas do equipamento topográfico. Cada equipamento é dotado de ao menos duas bolhas ou níveis para o corre- to nivelamento, já os dispositivos mais modernos apresentam essa informação no formato digital, conforme exposto no item c. Como estamos conversamos sobre o teodolito ou mesmo estações totais mais simples, vamos focar a atenção aos itens a e b. No item a, nível esférico, faremos o nivelamento grosseiro do equipamento, ou seja, será realizado e ajustado pela movimentação das pernas do tripé, com elevação ou rebatimento. O objetivo é deixar a bolha o mais centralizada possí- vel, porém, vale ressaltar que existe um determinado nível de tolerância aceito que corresponde à linha circular preta localizada no centro do instrumento. TOPOGRAFIA APLICADA 67 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 67 16/03/2021 17:29:52 Somente a partir do nivelamento esférico podemos avançar para o tubular. Isso se deve ao fato de que o nível tubular é o ajuste fi no para o correto nivela- mento do equipamento, que será realizado nos parafusos calantes, conforme observamos na Figura 3. Calagem em Y Calagem em X Operação no instrumento Figura 3. Calagem do teodolito. Fonte: FAGGION, 2011, p. 14. (Adaptado). Acalagem do instrumento é observada pelo manuseio do parafuso de cha- mada apresentado no item c da Figura 3. Nela, o operador fará a rotação em dois eixos, sendo apresentados de forma independente dos itens a e b. Deve-se iniciar a operação a partir do item b; nele, o topógrafo fará movimentos simul- tâneos e direções opostas (se o calante da esquerda se movimentar no sentido horário, o da direita deverá, obrigatoriamente, se mover no sentido anti-horário, e vice-versa). O objetivo nesse momento é centralizar a bolha tubular entre as duas marcações existentes no instrumento. Quando o eixo X estiver centraliza- do, o operador partirá para o nivelamento do eixo Y, que ocorrerá somente em um parafuso calante após a rotação em 90° do equipamento para que coincida com o eixo de ajuste. TOPOGRAFIA APLICADA 68 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 68 16/03/2021 17:29:53 ASSISTA No vídeo Nivelamento com estação total, você encontrará o passo a passo para o nivelamento das bolhas circulares e tubulares do equipamento topográfico. Com o equipamento corretamente centrado, a operação de nivelamento deverá ser realizada na régua estadimétrica, porém o processo é mais simples. A régua contém apenas uma bolha circular, que deve ser ajustada manualmen- te, aprumando o acessório quando o operador for realizar a leitura dos fios. Os fios que serão lidos e anotados em prancheta são: fio ou retículo supe- rior, fio ou retículo médio/central e o fio ou retículo inferior, conforme exibido na Figura 4. H Fio estadimétrico superior ou retículo superior Fio estadimétrico inferior ou retículo inferior Fio estadimétrico vertical ou retículo vertical Fio estadimétrico central ou médio ou retículo médio Figura 4. Fios estadimétricos. Fonte: FIORIO, 2019b, p. 2. Os dados medidos serão transcritos e organizados conforme a prancheta de campo ilustrada o Quadro 1. Este é um modelo de caderneta; alguns profis- sionais ou escritórios/usinas que utilizam o teodolito como instrumento topo- gráfico podem criar seus respectivos padrões. TOPOGRAFIA APLICADA 69 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 69 16/03/2021 17:29:54 RE PE PV AI ÂNGULOHORIZONTAL RS RM RI ÂNGULO VERTICAL OBS. QUADRO 1. PRANCHETA DE CAMPO Fonte: FIORIO, 2019b, p. 14. De acordo com a prancheta de campo, temos: • RE: referência angular do levantamento; • PE: ponto de estação (local onde o equipamento é posicionado); • PV: ponto visado (pontos de cadastro ou que possibilitam a mudança do equipamento); • Ai: altura do instrumento topográfico; • Ângulo horizontal; • RS: retículo superior; • RM: retículo médio; • RI: retículo inferior; • Ângulo vertical; • Obs.: observação ou notas de campo (descrição de algum ponto, como, por exemplo, cerca, esquina, PV etc.). Com a aquisição dos dados e o preenchimento da caderneta de campo será possível efetuar os cálculos taqueométricos para obter os valores das distâncias, porém, para que isso ocorra, devemos conhecer a formulação que será utilizada. De maneira resumida, as fórmulas taqueométricas são as seguintes: DH = (RS – RI) · 100 · (senZ)² (1) ∆h = DH · cotg Z (2) DN = ∆ + Ai – RM (3) TOPOGRAFIA APLICADA 70 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 70 16/03/2021 17:29:54 Sendo que: DH: distância horizontal (m); RS: retículo superior; RI: retículo inferior; Z: ângulo zenital; Ai: altura do instrumento; RM: retículo médio. Assim como qualquer método de levantamento topográfico, na taqueome- tria são apresentados e classificados os tipos de erros de medição, sendo: aci- dental/grosseiro e o sistemático. Podemos citar como fonte de erros acidentais/grosseiro os seguintes: a lei- tura e anotação das informações de campo de maneira imprecisa, como os dados de leitura dos ângulos vertical e horizontal, a altura de instrumento e as leituras dos fios estadimétricos na mira. Já os erros sistemáticos são relacionados às especificações gerais do equi- pamento e à constante manutenção do instrumento topográfico, seja relacio- nada à capacidade de aproximação da luneta (zoom) ou falta de calibração do instrumento. Lembrando que essa fonte de erro é passível de correção – di- ferentemente de fontes de erro externa, como refração atmosférica, tempe- ratura e pressão ambiente, impossíveis de correção, pois variam ao longo do tempo de levantamento. De maneira geral e com uma formulação resumida, temos como identificar o erro aceitável do levantamento pela Equação 4: e = 0,0002 · DH (4) Em que: e: corresponde ao erro aceitável; DH: distância horizontal calculada. Vamos para um exemplo prático para assimilar o que foi apresentado até o momento. Em campo foi realizado o seguinte levantamento: o instrumento foi posicionado em E1 e o operador coli- mou em E0 (referência e orientação angular do le- vantamento), depois realizou a visada para leitura dos pontos E2, 1, 2, 3 e 4, conforme ilustra a Figura 5. TOPOGRAFIA APLICADA 71 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 71 16/03/2021 17:29:54 Casa Cerca Estação Coqueiro Coqueiro Estação E2 E0 3 4 2 1 E1 Ré Figura 5. Levantamento taqueométrico. Os dados obtidos durante o levantamento de campo foram anotados e transcritos na prancheta que se encontra disposta no Quadro 2: Ré Estação P. Visado Âng. Horiz. Alt. Inst. Fio Sup. Fio Méd. Fio Infer. Âng. Vert. Obs. E1 E0 00°00'00" 1,55 - - - - - E0 E1 E2 11°40'00" 1,55 2,698 1,849 1,00 89°53'00" Estação E0 E1 1 287°07'00" 1,55 1,64 1,57 1,50 89°10'00" Cerca E0 E1 2 286°36'20" 1,55 1,298 1,149 1,00 89°29'00" Casa E0 E1 3 0°39'40" 1,55 1,332 1,166 1,00 90°12'00" Coqueiro E0 E1 4 349°51'20" 1,55 1,3 1,15 1,00 90°12'00" Coqueiro QUADRO 2. PRANCHETA DE CAMPO PREENCHIDA TOPOGRAFIA APLICADA 72 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 72 16/03/2021 17:29:54 Entrando com as fórmulas apresentadas anteriormente calcularemos inicial- mente a distância horizontal dos pontos. DH = (RS – RI) · 100 ·(senZ)² (5) Dessa forma, temos: DHE1 – E2 = (2,698 – 1,00) · 100 · (sen 89°53’00”)² = 169,80 m DHE1 – 1 = (1,64 – 1,50) · 100 · (sen 89°10’00”)² = 13,99 m DHE1 – 2 = (1,298 – 1,00) · 100 · (sen 89°29’00”)² = 29,80 m DHE1 – 3 = (1,332 – 1,00) · 100 · (sen 90°12’00”)² = 33,20 m DHE1 – 4 = (1,30 – 1,00) · 100 · (sen 90°12’00”)² = 30,00 m Com as distâncias horizontais calculadas, será possível determinar a diferença de nível (E1) e os pontos cadastrados (E2, 1, 2, 3 e 4). Utilizaremos a fórmula do ∆h. ∆h = DH · cotg Z (6) Logo, temos: ∆h E1 – E2 = 169,80 · cotg 89°53’00” = 0,3396 m ∆h E1 – 1 = 13,99 · cotg 89°10’00” = 0,2040 m ∆h E1 – 2 = 29,80 · cotg 89°29’00” = 0,2710 m ∆h E1 – 3 = 33,20 · cotg 90°12’00” = - 0,1130 m ∆h E1 – 4 = 30,00 · cotg 90°12’00” = - 0,1021 m Agora, com as distâncias horizontais e as diferenças de nível calculadas, conse- guimos obter os DN entre os pontos por meio da Equação 7: DN = ∆ + Ai – RM (7) A partir disso, temos: DN E1 – E2 = 0,3396 + 1,55 – 1,849 = 0,04 m DN E1 – 1 = 0,2040 + 1,55 – 1,57 = 0,18 m DN E1 – 2 = 0,2710 + 1,55 – 1,149 = 0,672 m DN E1 – 3 = - 0,1130 + 1,55 – 1,166 = 0,271 m DN E1 – 4 = - 0,1021 + 1,55 – 1,166 = 0,282 m Os resultados obtidos pelo método taqueométrico possuem precisão e podem ser utilizados em obras na esfera civil, arquitetônica e agrária. Porém, sendo um mé- todo de levantamento indireto, ainda possuirá algumas desvantagens frente ao mé- todo direto, como os que são apresentados pelos levantamentos realizados com a utilização de estações totais devido à velocidade na aquisição da informação e em ca- ráter de precisão nominal dos valores levantados, visto que este não apresentará di- retamente a grandeza medida, sem a necessidade de aproximação ou interpolação. TOPOGRAFIA APLICADA 73 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 73 16/03/2021 17:29:54 Em campo, o engenheiro precisava determinar rapida- mente a distância horizontal e desnível entre o ponto A e ponto B para realizar a abertura da seção tipo doar- ruamento do loteamento. Para isso, contava com um teodolito e a mira estadimétrica, sendo obtidos os se- guintes valores: Ré Estação P. Visado Âng. Horiz. Alt. Inst. Fio Sup. Fio Méd. Fio Infer. Âng. Vert. Obs. - A B 130°05’55” 1,600 1,044 1,000 0,956 84°45’25” - TABELA 2. DISTÂNCIA HORIZONTAL E DESNÍVEL Existem três formas de realizar o levantamento topográfi co. Eles estão caracteri- zados na topometria como levantamentos planimétricos e altimétricos; a união dos métodos de levantamento gera a planialtimetria. Planimetria O levantamento topográfi co planimétrico é defi nido de acordo com a ABNT no item 3.14 da seguinte maneira: Levantamento dos limites e confrontações de uma propriedade, pela determinação do seu perímetro, incluindo, quando houver, o alinhamento da via ou logradouro com o qual faça frente, bem como a sua orientação e a sua amarração a pontos materializados no terreno de uma rede de referência cadastral, ou, no caso de sua inexistência, a pontos notáveis e estáveis nas suas imediações. Quando este levantamento se destinar à identifi cação dominial do imó- vel, são necessários outros elementos complementares, tais como: perícia técnico-judicial, memorial descritivo etc. (ABNT, 1994, p. 3) TOPOGRAFIA APLICADA 74 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 74 16/03/2021 17:29:54 Observando o previsto em normatização, podemos concluir que a planime- tria tem como finalidade a determinação de limites de uma área, independen- temente do desnível do terreno, devendo manter o objeto de interesse orien- tado ou amarrado a alguma rede de referência. Neste momento, é importante entendermos que estamos trabalhando ex- clusivamente com plano horizontal, composto pelas coordenadas dos eixos X e Y, porém, além das distâncias e coordenadas, os ângulos horizontais são funda- mentais para que o formato do imóvel seja definido, e os ângulos de orientação permitirão orientar a área as referências externas. Dessa forma, é indispensável aprendermos a trabalhar com os ângulos de orientação do levantamento e, por isso, são trazidos dois tipos de ângulos co- nhecidos por você: os rumos e azimutes. Os rumos são definidos da seguinte maneira: é o menor ângulo formado entre o alinhamento norte-sul, seja orientado ao norte magnético ou verdadei- ro. Possui variação de 0°-90° nos quatro quadrantes, sendo diferenciado pela orientação cardeal em que está situado: N, S, E e W; ou orientação colateral: NE, SE, SW e NW. As referências do rumo serão iniciadas com N ou S quando estiverem des- locadas do eixo das abscissas e ordenadas, conforme observamos na Figura 6. 1º quadrante (NE) 1 2 3 4 0 2° quadrante (SE) 4° quadrante (NW) E (90°) (90°) W S (0°) N (0°) 3° quadrante (SW) Figura 6. Rumos e quadrantes. Fonte: FIORIO, 2019a, p. 3. TOPOGRAFIA APLICADA 75 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 75 16/03/2021 17:29:54 Note que a partir de N (norte) saem em direções opostas duas setas de orientação, uma no sentido horário e outra no anti-horário, e que o mesmo ocorre partindo da posição S. Isso se deve ao fato de tentar formar o menor ângulo entre o alinhamento N-S. Caso o ângulo seja coincidente com o eixo N, ele será equivalente ao va- lor 00°00’00” N; se estiver em S, será 00°00’00” S; quando em E, equivalerá 90°00’00” E; e em W, equivalerá 90°00’00” W. Porém, na maioria das vezes, o alinhamento estará entre os eixos, então serão lidos da seguinte maneira: • 1º quadrante (NE); • 2º quadrante (SE); • 3º quadrante (SW); • 4º quadrante (NW). Na Figura 6 temos o primeiro quadrante orientado à posição NE (nordes- te), o segundo quadrante relacionado ao SE (sudeste), o terceiro quadrante na posição SW (sudoeste) e o quarto quadrante na posição NW (noroeste). Os alinhamentos formatos em 1, 2, 3 e 4 são os seguintes: • 0 – 1: 45°00’00” NE ou N 45°00’00” E; • 0 – 2: 30°00’00” SE ou S 30°00’00” E; • 0 – 3: 60°00’00” SW ou S 60°00’00” W; • 0 – 4: 65°00’00” NW ou N 65°00’00” W. A primeira grafia é a mais comum e utilizada, embora ainda sejam vistos em memoriais descritivos e tabelas de cálculo analítico os rumos transcritos de acordo com a segunda formatação. A orientação denominada azimute (Az) é definida como o ângulo de referência entre o alinhamento meridional no local do levan- tamento com o norte, podendo ser referen- ciado ao norte magnético, verdadeiro ou da quadrícula (projeto). Diferentemente do rumo, o azimute possui orientação apenas em norte, sen- do este seu alinhamento de partida. A amplitude do Az é de 00°00’00” aos 360°00’00”, sempre no sentido horário. Observe o azimute nos quatro quadrantes na Figura 7: TOPOGRAFIA APLICADA 76 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 76 16/03/2021 17:29:54 W W WW E E EE N N NN 0 0 0 0 4 3 1 2 Az Az Az Az S S SS Figura 7. Orientação do azimute. Note que, no primeiro quadro, o alinhamento 0-1 está entre os eixos N e E, então sabemos que o valor Az01 será entre 00°00’00” e 90°00’00”. No segundo momento, observamos o alinhamento 0-2. Neste ponto, o alinha- mento está entre os eixos E e S, apresentando um valor entre 90°00’00” e 180°00’00”. No alinhamento 0-3, o ângulo formado está entre o eixo S e W, dessa forma, teremos um ângulo entre 180°00’00” e 270°00’00”. No último quadrante, temos o alinhamento 0-4 entre os eixos W e N; nesta porção, o ângulo formado assumirá valor entre 270°00’00” e 360°00’00”. Agora que conhecemos os dois tipos de ângulo de orientação, é impor- tante saber que existe uma forma de conversão entre ambos. Logo, mesmo possuindo o Az, podemos transformá-lo em R e vice-versa. Para que isso ocorra, serão apresentadas as formulações partindo do Az; caso se deseje obter o R, bastará passar o valor na fórmula alterando seu sinal e apresen- tando o quadrante correspondente. • 1° Quadrante: Az = R; • 2° Quadrante: Az = 180° - R; • 3° Quadrante: Az = 180° + R; • 4° Quadrante: Az = 360° - R. TOPOGRAFIA APLICADA 77 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 77 16/03/2021 17:29:54 Na Figura 8 conseguimos entender melhor como será dada a dinâmica na conversão dos valores utilizando as fórmulas apresentadas. A B D C N N AZ0B AZ0D AZ0C R0B R0D R0C NN 0 0 00 S S SS W W 30º00’00” WW E E EE Figura 8. Conversão de azimute em rumo. Note que o valor apresentado para os ângulos é o mesmo e equivale a 30°00’00”. Este valor é o correspondente ao rumo no quadrante um, logo, 30°00’00 NE; no segundo quadrante, 30°00’00 SE; no terceiro quadrante, 30°00’00 SW; e no quarto quadrante, 30°00’00 NW. Vamos ao exemplo numérico e prático para converter os valores dos rumos em seus respectivos azimutes. 1° Quadrante: Az = R, logo, Az = 30°00’00”. 2° Quadrante: Az = 180° - R, logo, Az = 180°00’00” - 30°00’00” → Az = 150°00’00”. 3° Quadrante: Az = 180° + R, logo, Az = 180°00’00” + 30°00’00” → Az = 210°00’00”. 4° Quadrante: Az = 360° - R, logo, Az = 360°00’00” - 30°00’00” → Az = 330°00’00”. TOPOGRAFIA APLICADA 78 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 78 16/03/2021 17:29:54 ASSISTA Para se aprofundar mais em temas relacionados aos tipos de ângulos, suas implicações e características, assista ao vídeo Topografia - trigonometria -taqueometria – triângulos - retângulo, qualquer e ângulos obtusos. Uma vez apresentados os ângulos de orientação e suas conversões, con- seguimos avançar para a determinação das coordenadas planimétricas. Neste momento, podemos relacionar diretamente as coordenadas calculadas no eixo das abscissas aos valores obtidos na projeção em X e as coordenadas calcula- das em Y, sendo a projeção de sua distância no eixo das ordenadas. De acordo com a Figura 9, com a distância entre o alinhamento multiplicada pelo seno e cosseno do ângulo de orientação zenital é possível obter a projeção do ponto nos eixos X e Y. A X Y B d ΔX ΔX = d. sen Az ΔY = d. cos Az ΔYAz (azimute AB) ΔX: projeção no eixo X ΔY: projeção no eixo Y D (distância horizontalentre A e B) Figura 9. Representação da projeção da distância em X e Y. Exemplificando com números, temos o seguinte cenário: o profissional foi a campo e efetuou o levantamento topográfico, em escritório teve a necessidade de realizar o croqui (representação simplificada, sem escala, que possibilita identificar os detalhes em campo), e para isso foi necessário obter as coorde- nadas planimétricas. Os dados de campo foram: TOPOGRAFIA APLICADA 79 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 79 16/03/2021 17:29:54 (E1 – E2) 11°40’00” 167,799 m (E1 – 1) 286°07’00” 13,997 m (E1 – 2) 0°39’20” 33,199 m (E1 – 3) 349°51’20” 29,99 m Dessa forma, temos para o alinhamento E1 – E2: ∆X = 167,799 · sen 11°40’00” → ∆X = 34,3364 ∆Y = 167,799 · cos 11°40’00” → ∆Y = 166,2914 Para o alinhamento E1 – 1: ∆X = 13,997 · sen 286°07’00” → ∆X = -28,5549 ∆Y = 13,997 · cos 286°07’00” → ∆Y = 8,5156 Para o alinhamento E1 – 2: ∆X = 33,199 · sen 0°39’20” → ∆X = 0,3831 ∆Y = 33,199 · cos 0°39’20” → ∆Y = 33,1974 Para o alinhamento E1 – 3: ∆X = 29,99 · sen 349°51’20” → ∆X = -5,2838 ∆Y = 29,99 · cos 349°51’20” → ∆Y = 29,5306 Esta metodologia de cálculo e o desenho de croqui são executados no mé- todo de levantamento planialtimétrico, inclusive com a mesma formulação. Planialtimetria O levantamento topográfi co planimétrico é defi nido de acordo com a ABNT no item 3.18 da seguinte maneira: Levantamento topográfi co planialtimétrico acrescido dos ele- mentos planimétricos inerentes ao levantamento planimétrico cadastral, que devem ser discriminados e relacionados nos edi- tais de licitação, propostas e instrumentos legais entre as partes interessadas na sua execução (ABNT, 1994, p.3). Assim, devemos entender que o levantamento pla- nialtimétrico é a união entre a planimetria e a altime- tria, o que possibilita detalhar a área de interesse em sua completude nos três eixos (X, Y e Z), com a inclu- são dos pontos de cadastro. TOPOGRAFIA APLICADA 80 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 80 16/03/2021 17:29:55 Além da formulação apresentada anteriormen- te, que é base para a planimetria e planialtime- tria, o novo conceito relacionado à poligona- ção será aplicado para os dois métodos de levantamento. Note que a diferença entre os métodos se deve à presença da altimetria no planialtimétrico. As poligonações são divididas em duas, sendo a primeira chamada de poligonal aberta e a segunda de poligonal fechada. Os nomes aberta e fechada correspondem literalmente ao fechamento ou não de um polígono, sendo este a poligonal principal do levantamento. Para que não ocorram dúvidas durante a discussão do assunto, deve- mos saber que, além da poligonação (aberta e fechada), a topografia clas- sifica suas poligonais em três diferentes tipos, que são descritos pela NBR 13.133/94 em principal, secundária e auxiliar: Poligonal principal: poligonal que determina os pontos de apoio topográfico de primeira ordem; Poligonal secundária: aquela que, apoiada nos vértices da po- ligonal principal determina os pontos de apoio topográfico de segunda ordem; Poligonal auxiliar: poligonal que, baseada nos pontos de apoio topográfico planimétrico, tem seus vértices distribuídos na área ou faixa a ser levantada, de tal forma que seja possível coletar, di- reta ou indiretamente, por irradiação, interseção ou ordenadas sobre uma linha de base, os pontos de detalhes julgados impor- tantes, que devem ser estabelecidos pela escala ou nível de de- talhamento do levantamento (ABNT, 1994, p. 4) (grifos nossos). Durante o levantamento em campo, independentemente se a poligona- ção for aberta ou fechada, pode-se encontrar a poligonal principal acrescida da secundária e da auxiliar, ou somente a poligonal principal, ou, ainda, a poligonal principal mesclada com a secundária ou auxiliar. As poligonações aberta e fechada são apresentadas da seguinte maneira de acordo com a NBR 13.133/94: TOPOGRAFIA APLICADA 81 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 81 16/03/2021 17:29:55 Poligonal aberta: parte de um ponto com coordenadas conhe- cidas e acaba em um ponto cujas coordenadas deseja-se deter- minar. Não é possível determinar erros de fechamento, portanto devem-se tomar todos os cuidados necessários durante o levan- tamento de campo para evitá-los. Poligonal fechada: parte de um ponto com coordenadas co- nhecidas e retorna ao mesmo ponto. Sua principal vantagem é permitir a verificação de erro de fechamento angular e linear. Poligonal enquadrada: parte de dois pontos com coordenadas conhecidas e acabam em outros dois pontos com coordenadas conhecidas. Permitindo assim a verificação do erro de fecha- mento angular e linear (ABNT, 1994, p. 7) (grifos nossos). P1 P1 P1 P1 OPP OPP P2 P2 P4 Poligonal aberta Poligonal fechada Poligonal enquadrada P4 A1 A2 A3 A4 P3 P3 P5 Figura 10. Poligonais topográficas. TOPOGRAFIA APLICADA 82 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 82 16/03/2021 17:29:55 Os triângulos vermelhos simbolizam os pontos de coordenadas conhecidas ou pontos de partida da poligonal (OPP), os vértices denominados de P1 – P5 são os pontos de cadastro e os pontos e A1 – A4 são os vértices de coordenadas conhe- cidas da poligonal enquadrada. Conforme exposto anteriormente, a principal diferença entre a poligonal fecha- da e aberta é a possibilidade de calcular o erro de fechamento linear e angular do caminhamento distribuindo os erros (ajuste) e tornando o levantamento topográfi- co mais preciso. Por esse motivo, é mais indicado para obras de precisão e, princi- palmente, para as que necessitam da comprovação da qualidade do levantamento realizado pelo profissional em campo. Em obras de menor porte pode ser utilizada a poligonal aberta, porém, como não é possível calcular o erro linear e angular, cabe à equipe de campo toda a cautela e zelo pelo levantamento a ser realizado, de forma a minimizar os erros cometidos. Entrando na poligonal fechada, vamos conhecer as fórmulas que possibilitam a obtenção e ajuste dos erros. Vale ressaltar que este método não irá ajustar erros muito grandes, e quando isso ocorrer, cabe ao executor retornar a campo e realizar novamente o trabalho topográfico. Um dos elementos iniciais para obtenção do erro é relacionado ao formato da poligonal, ou seja, quantos lados e vértices possuem formam a figura geométrica. Existem três tipos de ângulos horizontais utilizados em levantamento topográfico, que são: ângulos externos, ângulos internos e as deflexões à direita e à esquerda. Na Figura 11 é possível entender suas diferenças e observar a relação da figura geo- métrica que a poligonal fará. Az. ou R de orientação Deflexão à direita Deflexão à esquerda Ângulo interno Ângulo externo Figura 11. Tipos de ângulos. TOPOGRAFIA APLICADA 83 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 83 16/03/2021 17:29:55 As deflexões são ângulos formados entre o prolongamen- to do alinhamento anterior com o segmento de reta posterior, conforme pode ser observado na Figura 11. Durante o levan- tamento topográfico, devemos seguir o sentido horário, logo, dessa forma, teremos a orientação das deflexões; no caso da primeira, teremos a deflexão à direita e a próxi- ma deflexão à esquerda. Os ângulos internos e externos estão relacionados diretamente ao ângulo for- mado entre os alinhamentos da poligonal, o ângulo formado na parte interna do polígono é o interno e, consequentemente, o externo é o ângulo externo. Ainda na Figura 11, note que foi formada uma figura geométrica fechada, sendo assim, é possível determinar o valor de fechamento do polígono ideal e, diante des- se valor, comparar ao obtido durante o levantamento em campo. Quando forem apresentados os ângulos internos da poligonal, utilizaremos a seguinte fórmula: ∑int = (n – 2) · 180° (8) Quando for apresentado o ângulo externo, teremos: ∑ext = (n + 2) ·180° (9) Sendo que: N = número delados da poligonal. ∑ = somatório dos ângulos (interno ou externo). Logo, para a poligonal apresentada anteriormente, temos que o somatório do ângulo interno de um pentágono ideal equivale a: ∑int = (5 – 2) · 180° → ∑int = (3) · 180° → ∑int = 540°00’00”. Para que ocorra a verificação do dado medido em campo, é necessário calcular a tolerância angular (εa) permitida para a poligonal, assim conseguiremos mensurar se o levantamento está dentro do tolerável ou se haverá necessidade em realizar um novo levantamento de campo. εa = p.m1/2 (10) Sendo que: εa: erro angular; p: precisão nominal do equipamento (disponibilizado pelo fabricante ou por em- presa especializada); m: número de lados da poligonal. TOPOGRAFIA APLICADA 84 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 84 16/03/2021 17:29:55 Exemplifi cando com números: pensando em um projeto de alta precisão, será necessário utilizar um equipamento que forneça essa qualidade angular, sendo assim, para a explicação, utilizaremos uma estação total com 2” de pre- cisão angular. Logo, o erro angular permitido para a poligonal apresentada an- teriormente será dado por: εa = 2”. 51/2 → εa = 00°00’04,47”. Caso a somatória dos ângulos internos da poligonal ultrapasse 540°00’04,47” ou 539°59’55.3”, o erro obtido será maior que o permitido, logo, é aconselhável um novo levantamento de campo. A partir do momento em que o erro angular é validado, ajustam-se os ângu- los do levantamento para que seja possível calcular as coordenadas planimé- tricas do levantamento, conforme vimos anteriormente. O erro linear será calculado pela soma algébrica das projeções X e Y, sendo que os lados devem corresponder a 0. ∑ L = (∑ProjN ) 2 + (∑ProjE ) 2 (11) ∑relativo = (12) ∑L ∑lados Em que: ∑L: erro linear; ∑proj x: somatório das coordenadas em E; ∑proj Y: somatório das coordenadas em N; ∑lados: somatório do número de lados do polígono. O resultado será expresso em formato fracionado e a qualidade da poligonal será classifi cada em baixa precisão, precisão regular, precisão média, boa pre- cisão e alta precisão. Por este motivo, é importan- te utilizar o equipamento adequado para atender a determinadas classes de projeto. Normatizações técnicas sobre levantamentos topográficos As normatizações fi xam as diretrizes que os profi ssionais deverão seguir para executar, dentro da padronização necessária, seus levantamentos e pro- jetos topográfi cos. TOPOGRAFIA APLICADA 85 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 85 16/03/2021 17:29:55 A NBR 13.133 redigida originalmente em sua primeira versão no ano de 1994 é a principal normatização que devemos seguir. Ela corresponde às orienta- ções relacionadas à execução de levantamento topográfico, e foi criada com os seguintes objetivos: Conhecimento geral do terreno: relevo, limites, confrontantes, área, localização, amarração e posicionamento; Informações sobre o terreno destinadas a estudos preliminares de projetos; Informações sobre o terreno destinadas a anteprojetos ou projetos básicos; Informações sobre o terreno destinadas a projetos executivos (ABNT, 1994, p. 1). Os objetivos preestabelecidos nesta norma são: conhecer a área de interes- se onde o projeto será executado, posicionando-o localmente e globalmente por meio de referências angulares ou por coordenadas, bem como conhecer o limite e as nuances do terreno, como a variação altimétrica apresentada no mesmo. Além disso, fixa limites relacionados às classes de precisão e os equi- pamentos que deverão ser utilizados para que os limites sejam atendidos. As condições exigíveis para a execução de um levantamento topo- gráfico devem compatibilizar medidas angulares, medidas linea- res, medidas de desníveis e as respectivas tolerâncias em função dos erros, selecionando métodos, processos e instrumentos para a obtenção de resultados compatíveis com a destinação do levan- tamento, assegurando que a propagação de erros não exceda os limites de segurança inerentes a esta destinação (ABNT, 1994, p. 1). No ano de 2016, a NBR entrou em revisão e até o presente momento ainda não teve sua publicação atualizada. Tal revisão se fez necessária devido à defa- sagem entre a NBR e as novas tecnologias desenvolvidas ao longo desse perío- do de 26 anos, fazendo com que houvesse um gap entre as novas tecnologias e os padrões técnicos e métodos de levantamentos tidos como padrão. Com base nessa necessidade de atualização, você verá alguns exemplos palpáveis de equipamentos que não estavam previstos em normatização e que são utili- zados corriqueiramente em obras de engenharia civil, agronomia, arquitetura, projetos rodoviários e ferroviários. TOPOGRAFIA APLICADA 86 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 86 16/03/2021 17:29:55 Estão ausentes equipamentos e técnicas de levantamento, como os recep- tores GNSS RTK, técnica de posicionamento por satélite, o laser scanner, utiliza- ção de nuvem de pontos, a aplicação de RPA (remotely piloted aircraft – aerona- ves remotamente pilotadas) – o popular drone, os sensores embarcados para imageamento, os elementos multiespectrais etc. Outras normativas importantes Entendemos que a NBR 13.133/94 é a principal normatização para execução dos levantamentos topográfi cos, porém não é a única em que o profi ssional de- verá se basear. As normativas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) 14.166/98, 14.645-1/00 e 14.645-3/05 também merecem bastante atenção, ainda mais aos responsáveis técnicos que irão trabalhar com edifi cações prediais. Sendo assim, é apresentada na NBR 14.645, referente ao “como construído” (as built) a seguinte divisão em três partes: parte um, relacionada ao levantamen- to planialtimétrico e cadastral do imóvel com área limitada em 25.000 m², onde se estabelecerão estudos, projetos ou edifi cações. A parte dois se refere ao levantamento planimétrico, com fi nalidade de regis- tro público, seja relacionado à retifi cação (termo bastante utilizado na topografi a e que está relacionado à correção das medidas do imóvel) ou delimitação do imóvel urbano. E temos, na parte três, o procedimento relacionado ao trabalho de locação topográfi ca (momento em que o profi ssional demarcará no imóvel os aspectos construtivos do projeto, seja viga, estrutura, pilar etc.) e o controle dimensional. De acordo com o trecho retirado da NBR 14.645-3/2005: Esta parte da NBR 14.645 estabelece os requisitos exigíveis para a locação e controle dimensional da obra, com as anotações de todas as al- terações ocorridas no transcorrer da obra, e indica os procedimentos para se chegar ao projeto execu- tado, a partir de um projeto execu- tivo (ABNT, 2005, p. 2). TOPOGRAFIA APLICADA 87 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 87 16/03/2021 17:29:55 De acordo com a ABNT NBR 14.645-1/2000: As condições exigíveis para a execução de um levantamento topo- gráfico devem compatibilizar medidas angulares, medidas lineares, medidas de desníveis e as respectivas tolerâncias em função dos erros, selecionando métodos, processos e instrumentos para a obtenção de resultados compatíveis com a destinação do levan- tamento, assegurando que a propagação de erros não exceda os limites de segurança inerentes a esta destinação, consideradas in- clusive sua escala de representação gráfica, situada entre 1:250 e 1:50 (ABNT, 2000, p. 2). Temos a NBR 14.166, que é relativa à rede de referência cadastral municipal e estabelece as condições exigíveis para a implantação e manutenção das referên- cias municipais que serão utilizadas na urbe durante a execução ou implemen- tação de qualquer projeto que deverá dar continuidade à expansão da malha urbana. De acordo com a NBR 14.166/98, têm-se os seguintes objetivos traçados: Apoiar a elaboração e a atualização de plantas cadastrais municipais; Amarrar, de um modo geral, todos os serviços de topografia, visan- do as incorporações às plantas cadastrais do município; Referenciar todosos serviços topográficos de demarcação, de an- teprojetos, de projetos, de implantação e acompanhamento de obras de engenharia em geral, de urbanização, de levantamentos de obras como construídas e de cadastros imobiliários para regis- tros públicos e multifinalitários (ABNT, 1998, p. 2). Quando buscamos nas referências das normas técnicas apresentadas, nota- mos que elas se comunicam a todo o momento, seja citando o que está padro- nizado ou conceituado numa para que a próxima seja desenvolvida. Isso deve mostrar ao futuro profissional que apesar da NBR 13.133 ser a base, todas as outras são fundamentais. TOPOGRAFIA APLICADA 88 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 88 16/03/2021 17:29:55 Sintetizando Caro aluno, ao longo desta unidade, você foi apresentado a diversos conceitos que são utilizados diariamente na vida do profissional que trabalha com topogra- fia. Começamos a discussão com a taqueometria sendo aplicada, desta vez, aos elementos planimétricos e planialtimétricos do terreno. Aprendemos a calcular as distâncias horizontal e vertical utilizando o ângulo vertical do equipamento. Posteriormente, os ângulos de orientação, chamados de azimute e rumos, foram apresentados, e entendemos que sua utilização é necessária para que o levantamento possua uma referência angular relacionada à linha norte-sul, seja magnética, verdadeira ou do projeto. Passamos pelos métodos de poligonação e conhecemos as poligonais abertas e fechadas. Descobrimos que ambas possuem, obrigatoriamente, pelo menos um ponto com coordenadas conhecidas, depois avançamos para o cálculo do erro de fechamento angular e linear que as poligonais fechadas nos permitem obter. Encerramos o capítulo conversando sobre as normatizações que são chave fundamental para as padronizações topográficas e cartográficas, sendo a NBR 13.133 a principal. Busque mais sobre o tema, aprofunde seus conhecimentos! TOPOGRAFIA APLICADA 89 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 89 16/03/2021 17:29:55 Referências bibliográficas ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13133: Execu- ção de levantamento topográfico. Rio de Janeiro: ABNT, 1994. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14166: Rede de Referência Cadastral Municipal. Rio de Janeiro: ABNT, 1998. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14645-1: Ela- boração do “como construído” (as built) para edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2000. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14645-3: Ela- boração do “como construído” (as built) para edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2005. FAGGION, P. L. Considerações sobre a instrumentação topográfica. UFPR, 2011. Disponível em: <http://www.cartografica.ufpr.br/docs/Pedro/Apostila%20 de%20Instrumenta%C3%A7%C3%A3o%20Topogr%C3%A1fica_2011_Aluno. pdf>. Acesso em: 03 fev. 2021. FIORIO, P. R. Goniologia. Universidade de São Paulo. Escola Superior de Agricul- tura “Luiz de Queiroz”. Departamento de Engenharia de Biossistemas. Piracica- ba, 2019a. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5045874/ mod_resource/content/3/LEB0340_APOSTILA_TEORICA_CAPITULO_4_GONIO- LOGIA.pdf>. Acesso em: 03 fev. 2021. FIORIO, P. R. Medição indireta de distâncias: taqueometria. Universidade de São Paulo. Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”. Departamento de Engenharia de Biossistemas. Piracicaba, 2019b. Disponível em: <https://edis- ciplinas.usp.br/pluginfile.php/5045878/mod_resource/content/2/LEB0340_ APOSTILA_TEORICA_6_TAQUEOMETRIA.pdf>. Acesso em: 03 fev. 2021. TOPOGRAFIA - trigonometria - taqueometria-triângulos-retângulo, qual- quer e ângulos obtusos. Postado por PS Videoaulas Engenharia. (18min. 17s.). son. color. port. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=QS27ya- ogciA>. Acesso em: 03 fev. 2021. TOPOGRAFIA prática - nivelamento com estação total. Postado por PS Vi- deoaulas Engenharia. (16min. 46s.). son. color. port. Disponível em: <https:// www.youtube.com/watch?v=aVjiChoM8o0>. Acesso em: 03 fev. 2021. TOPOGRAFIA APLICADA 90 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 90 16/03/2021 17:29:55 VEIGA, L. A. K.; ZANETTI, M. A. Z.; FAGGION, P. L. Fundamentos de topogra- fia: material de apoio para a disciplina de topografia II do curso de engenha- ria cartográfica e de agrimensura da UFPR: altimetria, locação e levantamento planialtimétrico. 2014. Disponível em: <http://www.cartografica.ufpr.br/portal/ wp-content/uploads/2015/08/Material-de-Apoio-Topo-II-2015.pdf>. Acesso em: 03 fev. 2021. TOPOGRAFIA APLICADA 91 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID3.indd 91 16/03/2021 17:29:55 LOCAÇÕES TOPOGRÁFICAS E CÁLCULOS DE VOLUME 4 UNIDADE SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 92 16/03/2021 18:09:23 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Apresentar o conceito, cálculos numéricos e exemplos de locação topográfica. Introduzir e apresentar os principais cálculos volumétricos empregados na topografia. Locações topográficas Locação em números Cálculo de volume Cálculo de volume em prismas e sólidos Cálculos de volume empregados na topografia TOPOGRAFIA APLICADA 93 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 93 16/03/2021 18:09:23 Locações topográficas Discutimos anterormente a importância da topografi a em obras de enge- nharia civil; os principais elementos técnicos existentes na rea- lização das medições; os métodos de levantamento topográfi cos previstos em normatizações técnicas; as regulamentações da ABNT para a execução de anteprojetos e projetos; e os equipamentos to- pográfi cos principais e auxiliares que permitem ao geomensor obter as informações e o nível de precisão necessário para que os projetos possam ser desenvolvidos e poste- riormente implantados. Isso posto, a partir deste capítulo você passará a compreender a impor- tância e necessidade do serviço denominado de locação topográfi ca e, pos- teriormente, a execução dos cálculos volumétricos que farão parte do orça- mento do projeto. A locação topográfi ca permitirá tirar o projeto do papel, de algum ambiente ou sistema CAD (Computer Aided Design) para o local em que a obra se sucederá. Existem NBRs específi cas para cada tipo de locação: por exemplo, a NBR 14645 parte 3, apresentada anteriormente, regulamenta a locação topográfi ca e o controle dimensional da obra; já a NBR 15309 irá regulamentar a locação topo- gráfi ca e o acompanhamento dimensional de obra metroviária e assemelhada. Por este motivo, é necessário adequar a implementação do projeto de acordo com a regulamentação existente. Podemos simplifi car o conceito de locação topográfi ca como sendo a realização da demarcação de estacas, pontos e piquetes no terreno em posições anteriormente defi nidas no projeto. Assim, é possível transferir elementos para o terreno de maneira a possibilitar a implementação de fun- dações, estruturas, alicerces e outros objetos importantes para a realização da obra. Para exemplifi car melhor o conceito apresentado, a Figura 1 evidencia o estudo de viabilidade técnica para implementação de um loteamento aber- to, ou seja, sem portarias ou que esteja em intramuros, e o perímetro na cor laranja avermelhado é a área útil para o desenvolvimento do loteamento. TOPOGRAFIA APLICADA 94 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 94 16/03/2021 18:09:23 A etapa inicial consistiu no levantamento topográfico em campo através do método planialtimétrico cadastral. Este método foi escolhido devido ao fato de o entorno estar construído com ruas pavimentadas, edificações, quadras e aparatos de infraestrutura urbana, como galerias pluviais, caixas de drenagem, tubulação de gás, água canalizada, redes de fibra óptica, entre outros. Dessa forma, o projeto precisará se encaixar corretamente à infraestrutura existente. Para que os dados fossem obtidos com a precisão necessária, utilizou-se a tec- nologia de levantamento através de receptores GNSS (Global Navigation Satellite System) com RTK (Real Time Kinematic) embarcado, conseguindo assim armaze-nar pontos de cadastro com precisão horizontal de 2 mm e vertical de 3 mm. ASSISTA Para conhecer mais sobre o método de levantamento GNSS através da tecnologia RTK, não deixe de conferir a palestra disponível. Uma vez que a região e o perímetro são levantados em campo, os dados são encaminhados para a equipe de escritório e descarregados em software CAD, conforme é possível observar na Figura 1. Figura 1. Levantamento topográfico. TOPOGRAFIA APLICADA 95 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 95 16/03/2021 18:09:24 Figura 2. Estudo de diretrizes de rua. Para a etapa inicial do projeto houve a elaboração do estudo de diretrizes de ruas, em que realizou-se o aprofundamento no plano diretor municipal para que as ruas seguissem os mesmos padrões existentes na zona de elaboração do loteamento, bem como sua largura, inclinação e abaulamento (convexidade que se dá a diversas superfícies para facilitar o escoamento de águas pluviais). Neste caso em específico foi necessário consultar também o manual do GRAPROHAB (Grupo de Análise e Aprovação de Projetos Habitacionais) válido para o estado de São Paulo, o qual é utilizado como guia para aprovação de loteamentos em outros estados da federação. Mediante todas estas informa- ções, os responsáveis técnicos do escritório elaboraram o projeto apresentado na Figura 2. Os eixos projetados foram apresentados na cor ciano, e note que a escolha do sentido e diretriz se deu no sentido de continuar com a fluidez das ruas e avenidas já existentes no entorno. Em laranja estão os lotes agrupados, for- mando as quadras; e em verde a vegetação, a área verde e o sistema de lazer, conforme estabelecido no plano diretor. TOPOGRAFIA APLICADA 96 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 96 16/03/2021 18:09:24 A partir do desenho projetado em escala e com os elementos técnicos an- gulares, lineares ou através de coordenadas, é realizada a locação topográfica no terreno. Este é o processo inverso ao levantamento topográfico, uma vez que as informações serão implantadas e não levantadas na área. De acordo com Junior, Neto e Andrade, a locação também se divide em planimétrica, altimétrica e planialtimétri- ca [...] sendo importante salientar que todos os dados e valores característicos importantes do projeto deverão ser implantados fielmente no terreno de acordo com a escala utilizada. A locação topográfica é mais cara e trabalhosa em relação ao levantamen- to topográfico (2014, p. 12). A locação dos objetos em campo pode ocorrer através de dois conjun- tos de elementos técnicos, a saber: ângulos e distâncias ou coordenadas. Em campo, eles serão inicialmente materializados através de piquetes, estacas, pregos, marcações em tinta no chão, mourões e outras formas de sinalização e indicação que determinada feição deverá ser implantada naquele local. Ain- da de acordo com Junior, Neto e Andrade, após a realização do trabalho de levantamento topográfico e/ou locação topográfica, deve-se anexar ao projeto/trabalho o me- morial descritivo. Memorial descritivo é um documento anexo ao trabalho que informa todas as características de uma proprieda- de ou área. Esse memorial indica os principais marcos, coorde- nadas, estradas principais que limitam a propriedade etc. É utili- zado para descrever, em forma de texto, a poligonal que limita a propriedade de uma maneira que se entenda e compreenda suas características e o que foi realizado, sem a necessidade de se ve- rificar graficamente ou em tabelas (2014, p. 13). O memorial descritivo é uma peça técnica fundamental e de apresenta- ção obrigatória em qualquer obra, seja durante o processo de auditoria, para registro e averbação em cartório de registro de imóveis, ou para aprovação em órgãos ou câmaras especiais. Este documento deve conter os elementos técnicos com clareza e precisão, sem tornar a informação dúbia ou dando margem a outras interpretações. Dessa forma, ele verá respeitar alguns dos princípios registrais chamados de especialidade objetiva. TOPOGRAFIA APLICADA 97 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 97 16/03/2021 18:09:24 Observe a seguir um modelo de memorial descritivo textual de uma gleba rural simples. A descrição perimetral da parcela se inicia na estaca 0 = PP (ponto de partida), situando-se na divisa das propriedades de Jefferson de Oliveira e Aparecido dos Santos. Partindo-se da estaca 0 = PP em um azimute verdadeiro de 87º41’06” a 110,54 m chega-se na estaca 1, limitando-se com a propriedade de Aparecido dos Santos. Da estaca 1, em um azimute verdadeiro de 13º40’30’’ a 97,62 m, limitando-se com a propriedade de Luiz Carlos de Melo, chega-se à estaca 2. Da estaca 2, em um azimute verdadeiro de 274º04’12” a 162,30 m, limitando-se com a propriedade de Luiz Carlos de Melo, chega-se à estaca 3. Da estaca 3, a 114,40 m, em um azimute verdadeiro de 165º38’54’’, limitando-se com a propriedade de Jefferson de Oliveira, retorna-se à estaca 0 = PP, totalizan- do para a área desta propriedade 13.994,40 m². Isso posto, pode-se afirmar que a locação planimétrica é o processo inverso ao levantamento topográfico, a qual caracteriza-se por ser um procedimento mais longo e enfadonho. Para realizar a locação, é necessário primeiramente fazer o levantamento topográfico; posteriormente a representação gráfica do terreno, em escala; modificar as informações coletadas ao projetar suas altera- ções nas plantas; e, só assim, fazer a locação conforme observada na Figura 3 ( JUNIOR; NETO; ANDRADE, 2014). Figura 3. Locação planimétrica. Fonte: JUNIOR; NETO; ANDRADE, 2014, p. 66. d1 0 1 2 Teodolito Teodolito Baliza Baliza Árvore Poste 1 2 0 3 3 d2 v3 v2 v1 30o 20 m A B TOPOGRAFIA APLICADA 98 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 98 16/03/2021 18:09:25 Note que a Figura 3a apresenta apenas o levantamento topográfico do pe- rímetro do imóvel; neste caso, realizou-se o levantamento planimétrico, posto que foi necessário obter o limite da área de interesse para que o projeto fosse desenvolvido e implementado em seu interior. Ainda em relação à Figura 3a, na posição 0 temos o local em que o equipamento topográfico (teodolito) foi estacionado e os pontos 1, 2 e 3 totalizam o polígono perimetral. Na posição 3 estacionou-se uma baliza topográfica para referência e posterior locação dos objetos. Na Figura 3b são apresentados dois elementos técnicos: a abertura angular de 30°00’00” e a distância de 20 m. Note que para chegar no ponto v1, o ope- rador teve que estacionar o teodolito na posição 0 (já levantada inicialmente e materializada no terreno) e posteriormente visar o ponto 3. Com este alinha- mento 03 definido, é possível transferir qualquer informação de projeto para dentro deste polígono. Perceba ainda que v1 possui uma informação 30°00’00” do alinhamento 03 e 20 m a direita do mesmo; assim, os outros vértices (v2 e v3), assim como a árvore (d2) e o poste (d1), possuirão outros valores do alinha- mento de referência. Observe a seguir o passo a passo para a operação de locação topográfica: ASSISTA No vídeo disponibilizado é possível compreender o pro- cesso para locação de obras e a marcação de gabarito por irradiação. 1. Levantamento topográfico do local; 1.1 Estacionar o equipamento topográfico em campo; 1.2 Nivelar, centralizar e prumar o instrumento topográfico; 1.3 Definir a referência angular no levantamento; 1.4 Colimar e medir o alinhamento RÉ; 1.5 Cadastrar os objetos de interesse anotando ângulos horizontais, verticais e distâncias. 2. Trabalho de escritório; 2.1 Os dados do levantamento de campo são enviados para equipe de escri- tório (projetistas, engenheiros, arquitetos entre outros profissionais); TOPOGRAFIA APLICADA 99 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 99 16/03/2021 18:09:25 2.2 Elaboração do projeto; 2.3 Envio dos elementos técnicos (ângulos, distâncias e/ou coordenadas) para o geomensor através de cadernetas eletrônicas, cadernetas manuais oudesenhos em formato digital. 3. Locação de obra; 3.1 O operador irá transferir os dados das tabelas, planilhas ou desenho para demarcação da obra; 3.2 O operador utilizará algum ponto já levantado inicialmente para realizar a estacionada do equipamento (dessa forma, já terá aquela posição conhecida); 3.3 Nivelar, centralizar e prumar o instrumento topográfico; 3.4 Colimação e referência em outro ponto conhecido no terreno que tam- bém foi levantado na etapa inicial para definição da RÉ (alinhamento de referên- cia para locação); 3.5 A cada ponto locado (delimitado) demarca-se sua posição no solo, seja através de estacas, piquetes, pregos, tinta ou outro meio; 3.6 Repete-se a operação até a finalização da demarcação. A escolha do material utilizado para demarcação irá variar de acordo com o tipo de superfície existente no local da obra, geralmente em asfalto, concreto ou locais de difícil penetração são utilizados marcadores a tinta e, em alguns casos, in- sere-se pregos. Em solo exposto ou com material menos compactado (fofo), opta- -se por estacas, piquetes ou mourões, conforme pode ser observado na Figura 4. Figura 4. Exemplos de materiais utilizados para demarcação em campo. D cB A d) Marcação em tinta c) Piquete cravado em solo b) Piquete e estaca testemunho a) Piquete TOPOGRAFIA APLICADA 100 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 100 16/03/2021 18:09:28 Atualmente, a maneira mais comum para troca de dados de medição entre as equipes de escritório e campo são as cadernetas digitais ou automáticas. Estas pla- nilhas digitais são confeccionadas em softwares específicos para projetos e obras topográficas, como: Métrica TOPO (software utilizado para obter os dados ilustra- dos), DataGeosis, GeoOffice, Bentley Topograph, plug-ins de softwares topográficos que precisam de sistema CAD instalado ou ainda softwares de uso genérico, como AutoCAD, ZWCAD, ArcGIS, QGIS ou planilhas em Excel ou LibreOffice, entre outras. Figura 5. Tabela de locação por ângulos e distâncias. Observe a Figura 5 e note que foram apresentadas duas formas distintas de locação através de ângulos e distâncias. A que está à esquerda exibe os valores an- gulares referentes ao ângulo horizontal, ou seja, entre um ponto e outro; na figura à direita utiliza-se o ângulo de orientação azimutal como referência, empregan- do, dessa forma, a referência do primeiro alinhamento para obter os ângulos dos pontos sucessores. Em ambos os casos a distância será a mesma entre os pontos. Para facilitar o entendimento, evidenciaremos duas linhas: a linha 2 da figura à esquerda e a linha 1 da figura à direita. Observe que, na linha 2, temos na coluna estação o nome do ponto 2, ou seja, o equipamento está estacionado nesta posi- ção. Na coluna “ré” há o ponto 3; logo, a referência para este alinhamento será 23 . Na sequência há a coluna referente ao ponto visado, ou seja, os pontos que serão demarcados em campo, onde na linha 2 encontramos o ponto 1. Isso posto, na coluna ângulo horizontal é exibido o valor 198.0050 em no- tação no software, o qual corresponde a 198°00’50” a uma distância de 268,86 m. Isto significa que o ponto 1 será demarcado em campo a partir da abertura angular do alinhamento , de 198°00’50” e 268,86 m. TOPOGRAFIA APLICADA 101 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 101 16/03/2021 18:09:28 Na figura à direita o equipamento também está estacionado no ponto 2 (coluna “estação”) e foi referenciado ao azimute do projeto, sendo este o seu equivalente em 0°00’00”. Na linha 1, temos o “p. visado” 1 com ângulo azimutal de 330.2501, o qual será interpretado como 330°25’01” e distância de 268,86 m. Assim, sabe-se que a partir do alinhamento azimutal, e rodando no sentido horário do levantamento até o ângulo 330°25’01” a uma distância de 268,86 m, o ponto locado será demarcado. Para o próximo ponto será efetuado o mesmo procedimento, sempre seguindo no sentido horário e a partir do alinhamento azimutal de referência do projeto. Para tornar o processo de entendimento da locação topográfica mais palpá- vel, observe a Figura 6. Estação Ponto visado Ângulo horizontal Distância horizontal B 1 15º31’21” 18,68 m B 2 33º57’13” 21,7 m B 3 51º59’51” 15,38 m B 4 48º06’54” 14,18 m B 5 76º40’51” 10,85 m B 6 63º26’06” 5,59 m Figura 6. Tabela de locação e planta locada. Fonte: FRÓES, 2009, p. 76. Pontos de referência Área do terreno Obra 5, 56 m 6,97 m 21,7 m 8,53 m 1, 56 m 7, 12 m 15,5 m B 6 1 23 45 A 5º 31 ’21 ” 51 º5 9’5 1” 48 º0 6’5 4” 76 º40 ’51 ” 33 º5 7’1 3” 63 º26 ’06 ” 18,68 m 10,85 m 14,18 m 5,59 m 15,38 m TOPOGRAFIA APLICADA 102 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 102 16/03/2021 18:09:28 Figura 7. Tabela de locação por coordenadas UTM. Na tabela da Figura 6 estão presentes as informações técnicas para imple- mentação do perímetro da residência. Note que todas as orientações angula- res e lineares partem do ponto B, sendo este o local no qual o equipamento está estacionado. A partir deste, é dada a operação no equipamento para rea- lizar a abertura angular e posteriormente posicionar uma baliza ou prisma no ponto para que se obtenha a distância desejada. Atualmente, uma das formas mais utilizadas para realização da locação em campo é através das coordenadas. Segundo Fróes, As locações por coordenadas são mais utilizadas atualmente, principalmente, em obras de maior parte, pois o equipamento pode sair do escritório com as coordenadas armazenadas, deven- do apenas o operador selecionar o ponto de locação. Este tipo de locação pode ser feito por estação total ou GNSS RTK (2009, p. 78). Em relação à esta forma de locação, observe a Figura 7. Este formato de visualização de dados é denominado arquivo no padrão ASCII configurável (tra- duzido como Código Padrão Americano para o Intercâmbio de Informação), e nele são apresentados os elementos técnicos organizados de acordo com a necessidade do operador, ou ainda no padrão que o equipamento topográfico conseguirá interpretar. TOPOGRAFIA APLICADA 103 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 103 16/03/2021 18:09:29 Destacados com o retângulo de cor laranja, há os dados dos pontos sepa- rados com vírgulas, pois dessa forma sabe-se que após cada vírgula é exibida uma nova informação. Assim, na primeira coluna temos os nomes dos pontos em ordem sequencial crescente (1, 2, 3 ... e 10); na segunda coluna a coordena- da do eixo E(x) do sistema UTM é informada; na terceira coluna há a coordena- da do eixo N(y); na quarta coluna, onde aparecem apenas informações 0.000, teríamos as cotas dos pontos, porém a locação exemplo é apenas planimétrica, logo, não se consideram as altitudes; por fim, na quinta coluna há a descrição dos objetos, sendo esta coluna optativa, embora sirva como facilitadora no momento de identificar o objeto. É possível consolidar nosso conhecimento teórico a respeito das locações topográficas observando o esquema criado e apresentado através da Figura 8. E0 E1 E0 E1 Na Figura 8a é definido o alinhamento de referência através do equipamen- to E1 e a referência angular E0 (ré). Além disso, o ponto para locação é o 57. Note que este ponto está a determinada abertura angular do alinhamento referên- cia e a certa distância linear do mesmo, logo, para que seja possível demarcar este ponto em campo, o operador deverá rotacionar o equipamento topográfi- co a 79°00’00” e mover a baliza em 25,5 m. Figura 8. Esquema de locação. TOPOGRAFIA APLICADA 104 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 104 16/03/2021 18:09:30 Com a Figura 8b é possível compreender melhor a locação por coordena- das arbitrárias. O perímetro é constituído por um quadrado 40 x 40, no qual setorizamos o polígono em linhas e colunas com equidistância de 5 m. O ponto E1 ocupa a posição (0,0), ou seja, coordenada 0 no eixo x e 0 no eixo y. Para que a locação seja realizada para o ponto 57, o operador deverá localizar a posição (1,5), ou seja, 1 linhaacima do ponto E1 e 5 colunas a direita do mesmo: dessa forma, sabe-se que a coordenada ocupada, em metros, pelo ponto 57 é (5,25). Locação em números De acordo com o que foi visto an- teriormente, sabemos que a locação poderá ocorrer no sistema polar. As- sim, de acordo com Veiga, Zanetti e Faggion, “para a locação de um ponto empregando-se um sistema polar é necessário conhecer um ponto ori- gem, uma direção de referência e os ângulos e distâncias em relação à linha de referência para os demais pontos” (2014, p. 21). O alinhamento de referência será obtido a partir das coordenadas de dois pontos ou, ainda, através de um segmento pré-determinado, podendo este ser o alinhamento com um poste, com a frente de outra edifi cação ou outra refe- rência fi xa. Em uma linguagem bem simples, isto seria o equivalente a saber onde se está para que seja possível chegar a qualquer lugar. Para determinar os ângulos e distância que se deseja locar a partir de um ponto conhecido, devemos defi nir o ali- nhamento equipamento/ré e conhecer as coorde- nadas x e y dos objetos envolvidos na locação. A Figura 9 servirá de base para o entendimento do cálculo que se sucederá. Lembrando que o objetivo é determinar em campo o ponto P, partindo do alinhamento de referência AB. TOPOGRAFIA APLICADA 105 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 105 16/03/2021 18:09:30 Figura 9. Demarcação de P. Fonte: VEIGA; ZANETTI; FAGGION, 2014, p. 22. AAB B P A ABP dBP αABP Em que: AAB : azimute da direção AB; ABP : azimute da direção BP; dBP : distância horizontal entre os pontos B e P; αABP : ângulo horizontal ABP. Neste momento será obtida a distância entre os pontos B e P: Para o cálculo angular do segmento ABP, serão utilizados os azimutes de referência AB e BP: Este método numérico será utilizado quando o desenho não estiver em am- biente CAD, uma vez que em software é possível extrair todas estas informa- ções em poucos cliques. Porém, se em algum momento for necessário resolver um problema de locação em campo, as fórmulas serão muito úteis. Para fixar este conhecimento, imagine o seguinte exemplo: a equipe de um escritório enviou ao topógrafo as coordenadas x e y de 3 pontos. No entanto, para que a locação ocorra com o equipamento que o profissional está em campo, será necessário calcular os ângulos e distâncias para demarcação do ponto C. TOPOGRAFIA APLICADA 106 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 106 16/03/2021 18:09:31 Ponto x (m) y (m) A 152,45 327,12 B 254,11 270,03 C 187,96 215,47 Alinhamento Azimute AB 119°19’03” BC 230°29’04” TABELA 1. COORDENADAS PARA LOCAÇÃO 152,45152,45152,45 254,11254,11 187,96 327,12 187,96 327,12327,12 270,03270,03 215,47215,47 119°19’03”119°19’03” 230°29’04” 119°19’03” 230°29’04” 119°19’03” 230°29’04”230°29’04” Fonte: VEIGA; ZANETTI; FAGGION, 2014, p. 24. (Adaptado). CROQUI A B C dBC αABC Figura 10. Croqui para locação. Fonte: VEIGA; ZANETTI; FAGGION, 2014, p. 24. Começamos a resolver a problemática calculando a distância entre os pontos B e C: m TOPOGRAFIA APLICADA 107 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 107 16/03/2021 18:09:31 Dessa forma, com o equipamento estacionado no ponto B, o operador de- verá abrir o azimute de 291°10’01” e buscar a distância de 85,75 m para deter- minar e locar o ponto C com exatidão. Com a distância calculada, partimos para o cálculo do ângulo ABC: Cálculo de volume A alteração da superfície do terreno no local da obra é inevitável, e esse processo poderá ser realizado de forma manual, se em pequena quantidade e em área pequena, ou mecanizada, nas áreas maiores e com maior volume de material movimentado. O cálculo de volume, movimentação de terra ou ainda volumetria são utilizados para transformar o terreno natural da área de interesse em uma superfície que terá capacidade para receber os mais variados projetos. Este processo de transformação antrópica resultará basicamente em duas formas de volume: o corte de material, ou seja, a retirada do volume de terra para que a superfície atinja a cota de projeto; e o aterro, em que será deposita- do material soerguendo a superfície até a cota preestabelecida em escritório. Será a partir da combinação desses dois elementos de volume que teremos as outras feições ou formas de representação de obra, como perfi l longitudinal e transversal, seção tipo, seção transversal, seção paralela, seção de corte e aterro, entre outros. No que diz respeito à abordagem deste assunto, primeiramente veremos o cálculo de volume de prismas e sólidos para posteriormente avançar para os cálculos de volume utilizados em topografi a, como as alturas ponderadas e a cota passagem. Retomando o conceito apresentado em locações topográfi cas, de- vemos ter ciência que este também é empregado nos cál- culos volumétricos ou movimentação de terra, em que, de acordo com a NBR 14645-3/05, a locação topográfi ca para movimentos de terra é defi nida da seguinte maneira: TOPOGRAFIA APLICADA 108 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 108 16/03/2021 18:09:31 A partir do apoio topográfi co planialtimétrico, a locação topográ- fi ca para o movimento de terra, deve compreender a demarcação do terreno, dos pontos planialtimétricos defi nidores da geometria do projeto, tais como: os taludes de corte e as saias de aterro, os patamares de acesso e os limites de transição entre os taludes de corte e saias de aterro com o terreno natural (ABNT, 2005, p. 4). Cálculo de volume em prismas e sólidos Relembre as aulas de geometria, em que certamente, em algum momen- to, houve no quadro um prisma ou um cubo com dimensões quaisquer e o(a) professor(a) mencionava que para obter o volume deste objeto seria necessá- rio calcular sua área e depois relacioná-la à altura da fi gura. Será justamente essas formas geométricas abordadas a seguir, e o entendimento e assimilação do conteúdo a chave para avançarmos nos cálculos volumétricos aplicados à topografi a. Imagine um cubo com lados equivalente a 5 m. Qual é o volume deste obje- to? O volume será calculado da seguinte forma: A área de um quadrado é seu lado ao quadrado (l²), logo: Vale relembrar que os prismas podem ser retos, o que ocorre quando pos- suem arestas laterais perpendiculares à sua base, como, por exemplo, o cubo apresentado anteriormente. Existem também os prismas oblíquos, e nestes casos o volume será o produto da área de sua base pela altura do objeto. Exem- plo disso é o volume de um cilindro: Para cada prisma, de acordo com o número de lados existentes, haverá uma fórmula para calcular a área e posteriormente relacioná-la com a altura do objeto, obtendo-se assim o volume total. Partindo para o volume dos sólidos, existem diversas formas de obter este valor de acordo com a fi gura geométrica utilizada. Todavia, serão apresentados na Figura 11 especifi camente dois sóli- dos, uma vez que estes são os mais utilizados na topografi a. · · · · TOPOGRAFIA APLICADA 109 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 109 16/03/2021 18:09:31 Volume de um tronco de coneVolume de um cone Volume de um tronco de pirâmide 1 2 3 Figura 11. Volume de sólidos. Fonte: VEIGA; 2007, p. 6. Figura 12. Marco de concreto. Fonte: VEIGA, 2007, p. 7. Para calcular o volume de um cone utilizaremos: Para calcular o volume de um tronco de cone utilizaremos: Para calcular o volume de um tronco de pirâmide utilizaremos: Tendo em mente que a terceira fórmula é a mais comum na utilização práti- ca das áreas da topografia, imagine a situação a seguir. Um marco de concreto será implementado em campo, o qual será produzido no local e possui as se- guintes dimensões: base maior 60 cm, base menor 20 cm e altura 40 cm. Qual o volume de concreto necessário para criar o marco? 20 cm 60 cm 60 cm 40 cm h = 40 cm x 20 cm ·· · R R rh h A2 A1 h H TOPOGRAFIA APLICADA 110 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 110 16/03/2021 18:09:32 O cálculo será iniciado com o desenvolvimentoda porção restante da pirâ- mide, ou seja, a pirâmide menor. Por associação e relação geométrica é possí- vel estabelecer a seguinte correlação: O volume será dado pela relação pirâmide maior – pirâmide menor, dessa forma: O volume final do marco de concreto será: Utilizando diretamente a fórmula apresentada para o cálculo do volume do tronco da pirâmide, temos: A título de conhecimento, a seguir estão listados os equipamentos mais utili- zados em obras de terra, posto que desta maneira é possível ter noção da capa- cidade de carga de cada maquinário. Vale ressaltar que os valores podem mudar de acordo com o tipo de material e o estado em que o mesmo se encontra. 60x = 20x + 800 (22) 40x = 800 (23) x = 20 cm (25)vmaior = · (Area A · hA) 1 3 (28)vmenor = · (Area B · hB) 1 3 (26)vmaior = · (0,602 · 0,60) 1 3 (29)vmenor = · (0,202 · 0,20) 1 3 (27)vmaior = 0,072 m³ (30)vmenor = 0,00266 m³ (31)vmarco = vmaior - vmenor (32)vmarco = 0,072 m³ - 0,00266 m³ (33)vmarco = 0,0693 m³ (24) (34) = · (0,216 + 0,008 + 0,216 · 0,008 60 3 (35) vmarco = 0,0693 m³ (36) ·v v TOPOGRAFIA APLICADA 111 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 111 16/03/2021 18:09:32 Caminhão caçamba, com dois eixos: capacidade de 9 m³ Pá carregadeira: capacidade coroada de 1,91 m³ Caminhão caçamba, com um eixo: capacidade de 6 m³ Caminhão articulado: 22 m³ Figura 13. Equipamentos utilizados em movimentação de terra. Fonte: VEIGA, 2007, p. 10. Cálculos de volume empregados na topografia Quando começamos a trabalhar diretamente com volume na topografi a, é ne- cessário ter ciência que será muito raro efetuar cálculos a partir de uma fi gura geo- métrica uniforme ou, ainda, fi guras modelo. Diante de um cenário mais complexo, é possível utilizar o método das alturas ponderadas conceituado por Veiga: Este método baseia-se na decomposição de um sólido cujo volu- me deseja-se calcular em sólidos menores, mais fáceis de calcular o volume. Estes sólidos são normalmente de base quadrada ou triangular. Sua utilização típica é em escavações, podendo, no en- tanto, também ser aplicado a volume de barragens e outras obras de engenharia (2007, p. 11). TOPOGRAFIA APLICADA 112 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 112 16/03/2021 18:09:33 Este método consiste na atribuição de pesos que variam de 1 a 4 aos vér- tices existentes na malha quadrangular ou triangular criada. Na Figura 14 é possível observar mais adequadamente como essa distribuição é realizada. Assim, para que seja possível desenvolver o cálculo de volume, devemos antes considerar a seguinte formulação que será base para as médias ponderadas: Em que: vol = volume do sólido; A = área da base; Z1 ao Z4 = diferença nas arestas do sólido com o terreno. Exemplificando: imagine um terreno regular de 10 x 10 m e que esteja loca- lizado acima do nível da rua. As cotas dos 4 pontos foram obtidas através do nivelamento geométrico e possuem os seguintes valores: Z1 (87 m), Z2 (88 m), Z3 (86 m) e Z4 (88 m). O nível da rua está na cota 85 m e será necessário escavar o terreno, ou seja, realizar o corte na área. Qual o volume de material retirado? Dados: Cota de projeto = 85 m; Área do terreno (10 · 10) = 100 m²; Diferença entre as arestas do nivelamento com a cota do projeto: Z1 = 87 m - 85 m = 2 m; Z2 = 88 m - 85 m = 3 m; Z3 = 86 m - 85 m = 1 m; Z4 = 88 m - 85 m = 3 m. Neste momento temos todos os valores para substituir na formulação apre- sentada: Dessa forma, o volume de terra que deverá ser retirado do terreno para que o mes- mo esteja nivelado com a rua é de 225 m³. No entanto, é necessário ressaltar que são ra- ras as situações nas quais será gerado apenas um único sólido conforme visto anterior- mente. Devido a isso, retomamos a Figura 14 para um maior entendimento do método. (37)vol = · (Z1 + Z2 + Z3 + Z4) A 4 (38)vol = · (2 + 3 + 1 + 3) 100 4 vol = 25 · 9 (39) vol = 225 m³ (40) TOPOGRAFIA APLICADA 113 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 113 16/03/2021 18:09:33 P1 P2 P4 Figura 14. Método das médias ponderadas. Fonte: VEIGA, 2007, p. 14. (Adaptado). Na primeira parte da figura, é possível observar o nivelamento sendo realiza- do e a malha quadrangular sendo composta. Na figura do meio, os pesos foram atribuídos de acordo com o compartilhamento de arestas por polígono, ou seja, cada quadrado possui quatro lados, e quando algum dos vértices desse quadra- do também pertence a outro quadrado simultaneamente seu peso é alterado. Foram utilizadas três cores: a cor amarela diz respeito aos vértices que não são compartilhados, ou seja, pertencem somente a um quadrado, logo, seu peso equivale a um; com a cor verde identificamos os vértices compartilhados com outro polígono e, dessa forma, esta aresta é utilizada em dois quadrados, logo, seu peso será dois; por fim, em azul estão os vértices compartilhados por quatro quadrados, sendo assim, seu peso corresponderá a quatro. Com base nesse entendimento, observe a fórmula completa para média ponderada: TOPOGRAFIA APLICADA 114 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 114 16/03/2021 18:09:34 Em que: vol = volume total; A = área da base do polígono; ΣZ1 = somatório das arestas de peso 1; ΣZ2 = somatório das arestas de peso 2; ΣZ3 = somatório das arestas de peso 3; ΣZ4 = somatório das arestas de peso 4. Como agora são atribuídos pesos às somatórias, aquelas de peso 2 serão multiplicadas por 2, as de peso 3 serão multiplicadas por 3 e as de peso 4 serão multiplicadas por 4. Exemplificando: realizou-se um levantamento topográfico do terreno da Fi- gura 15, onde se deseja rebaixar toda a área para a cota 100 m. Sabe-se que a malha quadrada tem 20 m de lado e deseja-se obter o volume de corte na obra. 109,2 m 107,0 m 105,0 m 103,2 m 107,1 m 103,3 m 101,4 m 105,0 m Figura 15. Malha quadrangular. Fonte: VEIGA, 2007, p. 15. Iniciamos o cálculo com a obtenção da área da quadrícula: (42)A = 20 · 20 = 400 m² Somatória dos pontos com peso 1: 109,2 - 100 = 9,2 (43) 107,0 - 100 = 7,0 (44) 105,0 - 100 = 5,0 (45) (41)vol = · (ΣZ1 + 2ΣZ2 + 3ΣZ3 + 4 ΣZ4) A 4 TOPOGRAFIA APLICADA 115 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 115 16/03/2021 18:09:34 103,2 - 100 = 3,2 (46) 101,4 - 100 = 1 · 4 (47) Σ1 = 9,2 + 7,0 + 5,0 + 3,2 + 1,4 = 25,8 (48) Somatória dos pontos com peso 2: 107,1 - 100 = 7,1 (49) 105,0 – 100 = 5,0 (52) 103,3 - 100 = 3,3 (50) Σ3 = 5,0 (53) Σ2 = 7,1 + 3,3 = 10,4 (51) Somatória dos pontos com peso 3: Com os valores calculados, substituímos na fórmula geral para obter o volume: (55)vol = 6160,0 m³ Outro método que será apenas mencionado é a cota de passagem ou cota média. Este método consiste na busca entre o equilíbrio do material escavado e o material aterrado, buscando, assim, otimizar e apenas redistribuir o mate- rial existente no terreno. De acordo com Fróes (2009), após somar separada- mente as cotas de cada peso e multiplicando-se pelo seu peso, é necessário somar todos os resultados e dividi-los pela somatória algébrica dos pesos. Diferentemente de Fróes, Veiga (2007) utiliza outra metodologia para apre- sentar a formulação relacionada à cota de passagem: nela são estabelecidas relações entre a cota de escavação (Co), o volume (vo) e a cota de passagem (Cp), além da área do terreno (A). Para isso: ASSISTA Para continuar avançando no conhecimento e nos proce- dimentos relacionados à cota de passagem, não deixe de conferir o vídeo disponibilizado. (56)Cp = ∑cota · peso ∑peso (57)Cp = Co + vo A (54)vol = 400 4 · (25,8 + 2 · 10,4 + 3 · 5) TOPOGRAFIA APLICADA 116 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 116 16/03/2021 18:09:34 Agora que avançamos com os cálculos de volume aplicados à topografia, é importante conhecer duas últimas termologias e conceitos muito importantes relacionados aos materiais escavados, a saber: grau de compactação e fator de empolamento de solo. O fator de empolamento é um fenômeno de expansão volumétrica do solo que ocorre quando o mesmo é retirado de seu estado natural,ocasionando, des- sa forma, um aumento de espaços vazios que irão incidir diretamente no aumen- to do volume do material (terra solta). Já grau de compactação é entendido como sendo um índice comparativo entre as densidades obtidas em laboratório e uma amostra de solo retirada na praça de obra. Essa relação deve ser sempre acima de 95%. O conhecimento destes conceitos e de sua aplicação prática é fundamental, uma vez que estão relacionados diretamente com a questão orçamentária do pro- jeto, posto que ambos os fatores alteram o valor obtido no cálculo de volume. Assim, é necessário adequá-los às condições de cada material ou solo encontrado. Para exemplificar: se não considerarmos o fator de empolamento de um solo arenoso, estaremos subestimando seu volume total em torno de 25%. Em situa- ção de rocha matriz após sua detonação, o fator de empolamento é de 50%, ou seja, seu volume aumenta 50% daquele calculado inicialmente. Transfira esse problema não calculado anteriormente em um canteiro de obras para a abertura ou duplicação de rodovia, em que há inúmeros quilôme- tros de obras e uma quantidade colossal de material sendo retirado e aterrado, e mensure a diferença orçamentária no final do projeto. Por este motivo, é neces- sário ter clareza ao aplicar o conceito prático no resultado final do cálculo: dessa forma, além de estimar um valor compatível com o real, não se perde tempo e reduz-se problemas de logística. Utilizando a fórmula de Veiga com o exercício resolvido anteriormente, ire- mos a aplicar e exemplificar na prática como será o valor da cota de passagem. Para chegarmos à cota 100 m foi necessário escavar um volume de terra de 6160,0 m³. A área total levantada é (20 m · 20 m) · 3, logo, 1200 m². Agora, dese- jamos obter a cota que melhor distribuirá o volume entre corte e aterro. (59)Cp = 105,13 m (58)Cp = 100 + 6160 1200 TOPOGRAFIA APLICADA 117 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 117 16/03/2021 18:09:34 Sintetizando Ao longo desta unidade foram apresentados conceitos referentes às locações topográficas e aos cálculos volumétricos. A partir de agora, você conseguirá par- ticipar de todas as etapas de qualquer projeto relacionado à topografia, desde o levantamento inicial à implantação do empreendimento no terreno. As locações podem ocorrer nas três dimensões: dessa forma, poderão ser locadas feições através da planimetria, altimetria e planialtimetria. Para que a locação ocorra, caberá à equipe de escritório responsável pela elaboração do projeto enviar os elementos técnicos angulares, lineares ou coordenadas, a fim de que o geomensor os introduza no equipamento e demarque o imóvel. Você também aprendeu que é possível chamar o cálculo de volume de volu- metria, em que a mesma será aplicada a sólidos e materiais prismáticos. A movi- mentação de terra deve ocorrer na esmagadora maioria dos projetos e conhecer os cálculos e como calcular o volume é fundamental para o êxito na obra. Por fim, cada tipo de solo possui um comportamento físico que irá variar da granulometria ao aumento de vazios em sua composição. Para isso, damos o nome de grau de compactação e fator de empolamento, sendo ambos respon- sáveis diretos no valor final do cálculo de volume de terra. Isto se dá porque uma porcentagem deverá ser acrescida após a obtenção dos resultados, detalhe que trará maior exatidão ao volume de corte e aterro. TOPOGRAFIA APLICADA 118 SER_ENGCIV_TOPAP_UNID4.indd 118 16/03/2021 18:09:34 Referências bibliográficas ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14645-3: Elabo- ração do “como construído” (as built) para edificações. Parte 3: Locação topo- gráfica e controle dimensional da obra – Procedimento. Rio de Janeiro, 2005. ENGENHARIA Topografia Agrimensura Poligonal - Locação de obra, mar- cação de Gabarito por Irradiação. Postado por PS Videoaulas ENGENHARIA. (08min. 05s.). son. color. port. Disponível em: <https://www.youtube.com/wat- ch?v=LmcKjxQ71GU&feature=youtu.be>. Acesso em: 02 fev. 2021. 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