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Engenharia de Faixa de Dutos Terrestres Introdução a Topografia Introdução a Topografia Resumo dos conhecimentos necessários para o entendimento e uso das técnicas de levantamento e descrição do terreno para a aplicação na implantação da faixa de dutos. TALES SIMÕES MATTOS- SULGAS 2012

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  • Engenharia de Faixa de Dutos TerrestresIntroduo a Topografia

    Introduo a Topografia

    Resumo dos conhecimentos necessrios para o entendimento e uso das tcnicas de levantamento e descrio do terreno para a aplicao na implantao da faixa de dutos.

    TALES SIMES MATTOS- SULGAS 2012

  • Engenharia de Faixa de Dutos TerrestresIntroduo a Topografia

    A palavra TOPOGRAFIA deriva da palavra grega topos (lugar) e graphen(descrever), sendo a descrio de um lugar.

    Possui a finalidade de determinar o contorno, dimenso e posio relativa de uma poro limitada da superfcie terrestre, do fundo dos mares ou do interior de minas, desconsiderando a curvatura resultante da esfericidade da Terra.

    A diferena entre a Topografia e a Geodsia est em que a Topografia abrange uma superfcie muito restrita, desconsiderando as deformaes em funo da esfericidade.

    1 Definio de Topografia

    Plano TopogrficoSuperfcie Topogrfica

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    2 Levantamentos Topogrficos

    O levantamento topogrfico pode ser dividido em:

    Levantamento Planimtrico

    compreendendo a determinao de pontos e feies do terreno que sero projetados sobre um plano horizontal de referncia atravs de suas coordenadas X e Y (representao bidimensional);

    Levantamento Altimtrico

    compreendendo a determinao de pontos e feies do terreno que, alm de serem projetados sobre um plano horizontal de referncia, tero sua representao em relao a um plano de referncia vertical ou de nvel atravs de suas coordenadas X , Y e Z (representao tridimensional).

    O conjunto de mtodos abrangidos pela Planimetria e Altimetria denominado de TOPOMETRIA (mais conhecido como Planialtimetria)

    A TOPOLOGIA tem por objetivo o estudo das formas da superfcie terrestre e das leis que regem o seu modelado.

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  • Engenharia de Faixa de Dutos TerrestresIntroduo a Topografia

    2 Levantamentos Topogrficos

    Durante um levantamento topogrfico normalmente so determinados pontos de apoio ao levantamento (pontos planimtricos, altimtricos ou planialtimtricos), e partir destes, so levantados os demais pontos que permitem representar a rea levantada.

    A primeira etapa pode ser chamada de estabelecimento do apoio topogrfico e a segunda de levantamento de detalhes.

    Os pontos de apoio so pontos, convenientemente distribudos, que amarram ao terreno o levantamento topogrfico e, por isso, devem ser materializados por estacas, piquetes, marcos de concreto, pinos de metal, tinta, dependendo da sua importncia e permanncia,

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    3 Grandezas Medidas em Topografia 3.1 - GRANDEZAS ANGULARES

    ngulo Horizontal (Hz) o ngulo medido entre as projees de dois alinhamentos do

    terreno, no plano horizontal.

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    3 Grandezas Medidas em Topografia

    3.1 - GRANDEZAS ANGULARES ngulo Vertical ()

    o ngulo medido entre um alinhamento do terreno e o plano do horizonte. Pode ser ascendente (+) ou descendente (-), conforme se encontre acima (aclive) ou abaixo (declive) deste plano.

    Nos equipamentos topogrficos pode tambm ser medido a partir da vertical do lugar (com origem no Znite ou Nadir) da o ngulo denomina-se ngulo Zenital ou (V ou Z) ou Nadiral (V ou Z).

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    3 Grandezas Medidas em Topografia

    3.2 - GRANDEZAS LINEARES Distncia Horizontal (DH)

    distncia medida entre dois pontos, no plano horizontal. Este plano pode, conforme indicado na figura, passar tanto pelo ponto A, quanto pelo ponto B.

    Distncia Vertical ou Diferena de Nvel (DV OU DN) distncia medida entre dois pontos, num plano vertical, que

    perpendicular ao plano horizontal. Distncia Inclinada (DI)

    distncia medida entre dois pontos, em planos que seguem a inclinao da superfcie do terreno.

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    4 Medidas de Distncias 4.1 - Diretas

    Os principais dispositivos utilizados na medida direta de distncias, tambm conhecidos por Diastmetros so:

    Fita e trena de ao; Trena de Lona; Trena de Fibra de Vidro;

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    4 Medidas de Distncias 4.1 - Diretas

    Acessrios para medio Piquetes Estacas Testemunhas Balizas Nvel de Cantoneira

    Baliza

    Nvel de CantoneiraTALES SIMES MATTOS- SULGAS 2012

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    4 Medidas de Distncias 4.1 Diretas

    Cuidados na medida direta de distncias Manuteno do alinhamento a medir Horizontalidade da trena Tenso uniforme nas extremidades

    A Tabela abaixo fornece a preciso com o uso de diastmetros em um levantamento, em funo dos efeitos da horizontalidade, temperatura, alinhamento e tenso.

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    4 Medidas de Distncias 4.1 Diretas

    Mtodos de medidas com trena Lance nico

    Vrios Lances Pontos Visveis

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    4 Medidas de Distncias 4.1 Diretas

    Transposio de obstculos Para a medida de distncias entre dois pontos no intervisveis, costuma-se fazer

    uso da marcao, em campo, de tringulos semelhantes.

    Para obtermos a medida entre AB, estabelecemos um ponto C, com visibilidade para os pontos A e B. Obtemos as medidas entre AC e CB. Obtemos tambm as medidas entre os pontos auxiliares DE, conhecidos. Pela semelhana entre os tringulos CAB e CDE, podemos obter a distncia entre AB.

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    4 Medidas de Distncias

    4.2 Indiretas Processo de medida indireta denomina-se ESTADIMETRIA ou

    TAQUIOMETRIA. o processo de medida de distncia atravs da leitura dos fios

    estadimtricos do aparelho. As estdias ou miras estadimtricas so rguas graduadas

    centimetricamente. um processo baseado em similaridade de tringulos.

    distncia .

    f

    dl .r

    =

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    4 Medidas de Distncias

    4.2 Indiretas Os principais equipamentos para medidas indiretas so o teodolito e o

    nvel. Sendo o teodolito utilizado na leitura de ngulos horizontais e verticais e da rgua graduada, enquanto o nvel utilizado somente para a leitura da rgua

    Teodolito

    Nivel

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  • Engenharia de Faixa de Dutos TerrestresIntroduo a Topografia

    4 Medidas de Distncias

    4.2 Indiretas Distncias Horizontais Visada Horizontal

    DH = 100 x H + C Onde C a constante de Reichembach, que assume o valor entre

    0 a 50, de acordo com a luneta do equipamento. H a diferena entre as leituras FS e FI

    DH = 100 x H + C

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    4 Medidas de Distncias

    4.2 Indiretas Distncias Horizontais Visada Inclinada

    DH = 100 x H x cos2 + C

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    4 Medidas de Distncias

    4.2 Indiretas Distncias Verticais Visada Ascendente

    DN = 50 x H x sen 2 FM + I

    FS + FI .

    2FM =

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    4 Medidas de Distncias

    4.2 Indiretas Distncias Verticais Visada Ascendente

    DN = 50 x H x sen 2 + FM - I

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    4 Medidas de Distncias

    4.3 Eletrnica

    Trena Eletrnica

    Dispositivo eletrnico composto de um emissor / receptor de sinais que podem pulsaes ultra-snicas ou feixe de luz infravermelho;

    O clculo da distncia feito em funo do tempo que o sinal emitido leva para atingir o alvo, ser refletido e recebido de volta.

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    4 Medidas de Distncias

    4.3 Eletrnica

    Teodolito Eletrnico

    um dispositivo com tica de alto rendimento, mecnica de preciso, facilidade de utilizao e altssima confiabilidade;

    Normalmente faz parte de um sistema modular que permite adaptar outros equipamentos de medio (distancimetro ou trena eletrnica).

    No utilizam, necessariamente, sinais refletores para identificao do ponto a medir, pois um equipamento especfico para medio eletrnica de ngulos e no de distncias.

    Percebe-se os visores de LCD com os ngulos vertical e horizontal medidos no aparelho

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    4 Medidas de Distncias

    4.3 Eletrnica

    Distancimetro Eletrnico

    um equipamento exclusivo para medio de distncias (DH, DV e DI), normalmente utilizado acoplado a um teodolito eletrnico ou no.

    Alcance do equipamento varia de 500 a 20.000m, dependendo da quantidade de prismas para reflexo do sinal e das condies atmosfricas e a preciso das medidas depende do equipamento utilizado.

    Pode ser usado em levantamentos geodsicos, pois as distnciasreduzidas so corrigidas automaticamente dos efeitos da curvatura terrestre e da refrao atmosfrica.

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    4 Medidas de Distncias

    4.3 Eletrnica

    Estao Total

    o conjunto definido por um teodolito eletrnico, um distancimetro a ele incorporado e um microprocessador que automaticamente monitora oestado de operao do instrumento.

    um equipamento capaz de medir ngulos horizontais e verticais (teodolito), distncias horizontais, verticais e inclinadas (distancimetro);

    Alm de poder processar e mostrar ao operador uma srie de outras informaes, como: condies do nivelamento do aparelho, nmero do ponto medido, as coordenadas UTM ou geogrficas e a altitude do ponto, a altura do aparelho, a altura do basto, etc.

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    4 Medidas de Distncias

    4.3 Eletrnica

    Nvel Digital

    um nvel para medio eletrnica e registro automtico de distncias horizontais e verticais ou diferenas de nvel, no medindo ngulos.

    Para medio das distncias o aparelho apontado e focalizado sobre uma rgua graduada cujas divises esto impressas em cdigos de barra (escala binria).

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    4 Medidas de Distncias

    4.3 Eletrnica

    Nvel a Laser

    Assim como o nvel digital utilizado para medio eletrnica e registro automtico de distncias horizontais e verticais ou diferenas de nvel, no medindo ngulos.

    Este tipo de nvel no apresenta luneta nem visor LCD; a leitura da altura da rgua (FM), utilizada nos clculo das distncias por estadimetria, efetuada diretamente sobre a mesma, com o auxlio do detector laser, pela pessoa que a segura.

    necessrio o uso conjunto de um detector laser, dotados de visor LCD que automaticamente se iluminam e soam uma campainha ao detectar o raio laser emitido pelo nvel.

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    4 Medidas de Distncias

    4.3 Eletrnica

    Equipamentos Motorizados, Automticos e Robotizados

    Podem ser teodolitos ou estaes total, destinados a medies de preciso em Geodsia.

    Tem como principal caracterstica o auto-nivelamento (eletrnico) e o alinhamento automtico.

    Os motorizados so indicados para levantamentos em que no h a necessidade de contato com o objeto a ser medido e em tarefas que requerem valores medidos a intervalos regulares de tempo.

    Os automticos combinam ainda o reconhecimento automtico dos alvos.

    Os robotizados combinam o uso de acionamento por controle remoto.

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    5 Erros em Topografia

    Os erros pertinentes s medies topogrficas podem ser classificados como

    Naturais

    So os erros ocasionados por fatores ambientais, tais como: temperatura, vento, refrao e presses atmosfricas, ao da gravidade, etc.

    Instrumentais

    So aqueles ocasionados por defeitos e imperfeies dos instrumentos ou aparelhos utilizados nas medies.

    Pessoais

    So aqueles ocasionados pela falta de cuidado do operador. Os mais comuns so: erro na leitura dos ngulos, erro na leitura da rgua, na contagem do nmero de trenadas, ponto visado errado, aparelho fora de prumo, aparelho fora de nvel, etc.

    Vale ressaltar que alguns erros se anulam durante uma medio ou durante o processo de clculo, logo um levantamento que aparentemente no apresenta erros, no significa estar necessariamente correto.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.1 Levantamentos Planimtricos

    Poligonao

    Uma Poligonal consiste em uma srie de linhas consecutivas onde so conhecidos os comprimentos e direes, obtidos atravs de medies em campo.

    um dos mtodos mais conhecidos para determinao de coordenadas de pontos em Topografia, sendo obtido atravs do mtodo de caminhamento, percorrendo o contorno de um itinerrio definido por uma srie de pontos, medindo-se todos os ngulos, lados e uma orientao inicial.

    Atravs da Poligonal se pode definir uma srie de pontos de apoio ao levantamento topogrfico, a partir dos quais sero determinadas coordenadas de outros pontos, atravs do mtodo da Irradiao.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.1 Levantamentos Planimtricos

    Poligonao

    A NBR 13133 (ABNT, 1994) classifica as poligonais em:

    Poligonal Principal Poligonal que determina os pontos de apoio topogrfico de primeira ordem;

    Poligonal Secundria aquela que, apoiada nos vrtices da poligonal principal determina os pontos de apoio topogrfico de segunda ordem;

    Poligonal Auxiliar poligonal baseada nos pontos de apoio topogrfico planimtrico, tem seus vrtices distribuidos na rea ou faixa a ser levantada, de tal forma que seja possvel coletar, direta ou indiretamente por Irradiao, Interseo ou ordenadas sobre uma linha de base, os pontos de detalhe julgados importantes, estabelecidos pela escala ou nvel de detalhamento do levantamento.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.1 Levantamentos Planimtricos

    Poligonao

    As Poligonais levantadas em campo podem ser

    Fechadas parte de um ponto com coordenadas conhecidas e retorna ao mesmo ponto. Sua principal vantagem permitir a verificao de erro de fechamento angular e linear.

    Enquadrada parte e acaba de dois pontos com coordenadas conhecidas. Permite a verificao do erro de fechamento angular e linear.

    Poligonal Aberta Parte de um ponto de coordenadas conhecidas e acaba em um ponto cujas coordenadas se deseja conhecer. No possvel determinar os erros de fechamento, logo deve-se tomar todos os cuidados durante o levantamento de campo.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.1 Levantamentos Planimtricos

    Poligonao

    Assim, para o levantamento de uma poligonal necessrio ter no mnimo um ponto com coordenadas conhecidas e uma orientao.

    Segundo a NBR 13133, na hiptese do apoio estar vinculado rede geodsica (Sistema Geodsico Brasileiro SGB), a situao ideal que pelo menos dois pontos de coordenadas conhecidas sejam comuns, permitindo assim a determinao de um azimute de partida para o levantamento.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.1 Levantamentos Planimtricos

    Poligonao Outros casos

    Um vrtice do apoio topogrfico coincide com um dos vrtices da poligonal e possvel observar outro ponto para a obteno do azimute de partida.

    Um vrtice, sem ser possvel observar outro ponto. Determina-se o Norte geogrfico com preciso compatvel preciso do levantamento.

    Nenhum ponto referenciado ao SGB faz parte da poligonal, mas existem pontos prximos poligonal e assim efetua-se o transporte de coordenadas atravs de uma poligonal de apoio.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.1 Levantamentos Planimtricos

    Irradiao

    Este processo normalmente utilizado para levantamento pequenas reas ou, principalmente como mtodo auxiliar Poligonao.

    Consiste em estacionar o equipamento em um ponto e a partir deste fazer a varredura dos elementos de interesse, medindo direes e distncias para cada elemento a ser representado.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.2 Levantamentos Altimtricos

    A altimetria ou hipsometria tem por fim a medida da distncia vertical ou diferena de nvel entre diversos pontos.

    Deve ser estabelecido um plano de referncia para comparao das alturas de diferentes pontos.

    Assim, quando se mede a distncia vertical em relao superfcie de nvel verdadeira, nvel mdio das mars, esta distncia vertical chamada de ALTITUDE ou COTAS ABSOLUTAS.

    Quando estas distncias so medidas em relao um plano de referncia arbitrrio, que uma superfcie de nvel aparente, essa distncia chamada de COTA ou COTA RELATIVA.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.2 Levantamentos Altimtricos Mtodos de Nivelamento

    Nivelamento Geomtrico

    Nivelamento que realiza a medida da diferena de nvel entre pontos no terreno por intermdio de leituras correspondentes a visadas horizontais, obtidas com um nvel (tico ou digital), em miras colocadas verticalmente nos referidos pontos.

    o mtodo utilizado nos levantamentos altimtricos de alta preciso que se desenvolvem ao longo de corredores.

    No SGB, os pontos cujas altitudes foram determinadas a partir denivelamento geomtrico so denominados referncia de nvel (RRNN).

    So utilizados para fins topogrficos ou geodsicos, a depender da preciso e instrumento utilizado.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.2 Levantamentos Altimtricos Mtodos de Nivelamento

    Nivelamento Geomtrico

    Visada a mira R Visada a mira Vante

    Lance

    VISADA R Primeira visada feita, aps instalar-se o nvel, chamada de Visada R, independendo da localizao da estaca.

    VISADA VANTE As demais visadas so denominadas Visadas Vante. Assim, para cada trecho de uma estao tem-se uma visada R e uma ou mais visadas Vante.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.2 Levantamentos Altimtricos Mtodos de Nivelamento

    Nivelamento Geomtrico

    Seo a medida do desnvel entre duas referncias de nvel, sendo obtida pela soma dos desnveis dos lances.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.2 Levantamentos Altimtricos Mtodos de Nivelamento

    Nivelamento Geomtrico

    Linha de nivelamento o conjunto de sees entre duas RN principais.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.2 Levantamentos Altimtricos Mtodos de Nivelamento

    Nivelamento Geomtrico

    Circuito de nivelamento vem a ser a poligonal fechada constituda de vrias linhas justapostas

    Rede de nivelamento vem a ser a malha formada por vrios circuitos justapostos.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.2 Levantamentos Altimtricos Mtodos de Nivelamento

    Nivelamento Geomtrico pode ser:

    Simples onde o desnvel entre os pontos de interesse determinado com apenas uma nica instalao do equipamento, ou seja, um nico lance.

    Composto O desnvel entre os pontos ser determinado a partir de vrios lances, sendo o desnvel final calculado pela somatria dos desnveis de cada lance..

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    6 Mtodos de levantamento

    6.2 Levantamentos Altimtricos Mtodos de Nivelamento

    Nivelamento Trigonomtrico:

    Este mtodo baseia-se na resoluo de um tringulo retngulo, necessitando a coleta em campo de informaes relativas distncia (horizontal ou inclinada), ngulos (verticais, zenitais ou nadirais), alm da altura do instrumento e do refletor.

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    6 Mtodos de levantamento

    6.1 Levantamentos Planimtricos Nivelamentos

    Segundo a A.G.I ( Associao Geodsica Internacional) os nivelamentos so classificados conforme a seguinte ordem:

    Nivelamento de alta preciso - + 1,5 mm por km

    Nivelamento de 1 ordem - + 2,5 mm por km

    Nivelamento de 2 ordem - + 10 mm por km

    Nivelamento de 3 ordem - + 30 mm por km

    Nivelamento de 4 ordem - + 100 mm por km

    Normalmente nas obras de engenharia usa-se a preciso ditada pela 2 e 3ordem. Os nivelamentos de alta preciso e de 1 ordem so usados para transporte de R.N. (Referncia de Nvel) e certos tipo de de nivelamento em instalaes industriais.

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    7 Declividade A declividade ou gradiente ou inclinao entre pontos do terreno a relao

    entre a distncia vertical e horizontal entre eles.

    Em porcentagem, a declividade dada por:

    Em valores angulares a declividade dada por:

    DN

    DH

    1

    2

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    7 Declividade

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    8 Representao do Terreno

    Superfcies Topogrficas

    So superfcies que no podemos representar por equaes em virtude de sua forma geometricamente indeterminada.

    o prprio RELEVO NATURAL

    O relevo da superfcie terrestre uma feio contnua e tridimensional.

    Existem diversas formas de representar o relevo, onde as mais usuais so por Cores Hipsomtricas, Pontos Cotados e as CURVAS DE NVEL.

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    8 Representao do Terreno

    Cartas Hipsomtricas

    A variao das altitudes so diferenciadas por escalas de cores.

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    8 Representao do Terreno

    Pontos Cotados

    a forma mais simples de representao.

    um conjunto de pontos distribudos em planta com valores de cota ou altitude representando a superfcie de uma determinada poro da Terra.

    Constitui o elemento bsico para o traado das curvas de nvel, atravs de mtodos de interpolao.

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    8 Representao do Terreno

    Curvas de Nvel

    Para a execuo de Projetos de Engenharia necessria a representao das superfcies topogrficas (do relevo).

    Esta representao se d atravs das Plantas Topogrficas onde so apresentados os pormenores planimtricos e altimtricos.

    A transcrio do relevo para as Plantas Topogrficas em aplicaes de Projeto de Engenharia se d atravs das CURVAS DE NVEL.

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    So intersees da superfcie topogrfica com os planos de nvel dispostos a intervalos regulares.

    As curvas de nveis ou isolinhas so linhas curvas fechadas formadas a partir da interseo de vrios planos horizontais com a superfcie do terreno.

    Cada uma das linhas, pertencendo a um mesmo plano, tem todos os seus pontos situados na mesma cota altimtrica, ou seja, todos os seus pontos esto no mesmo nvel.

    Planos de Nvel

    Curvas de Nvel

    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL As curvas de nvel, segundo o seu traado, so classificadas em:

    Mestras: todas as curvas mltiplas de 5 ou 10 metros.

    Intermedirias: todas as curvas mltiplas da equidistncia vertical, excluindo-se as mestras.

    Meia-equidistncia: utilizadas na densificao de terrenos muito planos.

    A equidistncia vertical das curvas de nvel varia com a escala da planta e recomenda-se os valores da tabela abaixo:

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL

    As curvas mestras so representadas por traos mais espessos e todas so cotadas

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL

    Podemos agrupar a informao contida nas curvas de nvel em trs categorias:

    A altitude;

    A declividade ou inclinao;

    A forma bsica do perfil do terreno representado.

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL

    Curvas muito afastadas representam terrenos planos e curvas muito prximas representam terrenos acidentados:

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL Duas Curvas de nvel jamais devem se cruzar, caso contrrio o ponto de

    interseo teria duas cotas, o que no ocorre na natureza.

    Duas curvas de nvel jamais devero convergir para formar uma curva nica, pelo mesmo motivo anterior, onde estaria representando um plano vertical, no ocorrendo na natureza.

    Uma curva de nvel inicia e termina no mesmo ponto, portanto nunca podersurgir do nada e desaparecer repentinamente.

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL Classificao do relevo:

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL Traado das Curvas de Nvel

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL Perfis Topogrficos

    So cortes verticais no terreno ao longo de um determinado alinhamento.

    Possui grande aplicao em projetos de Engenharia, principalmente em corredores.

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    8 Representao do Terreno CURVAS DE NVEL Perfis Topogrficos

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    5

    1015

    20

    25

    30

    0

    PLANO VERTICAL

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    INTRODUO A TOPOGRAFIA Referncia Bibliogrfica

    Apostila de Topografia Professor Erni Jos Milani Colgio Politcnico UFSM

    Apostila de Topografia- Professora Maria Ceclia Bonato Brandilize PUC/PR

    Topografia Rodolfo Moreira de Castro Junior Curso de Engenharia Civil Centro Tecnolgico LTC CTUFES

    Fundamentos de Topografia Luis Augusto koenig Veiga / Maria Aparecida Z. Zanetti / Pedro Luis Faggion -

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