DISCIPLINA DE Levantamentos Topográficos I … · Instrumentação de Barragens Pêndulos diretos e invertidos Fonte: FRAZÃO (2002) Levantamentos Topográficos I Engenharia Cartográfica

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Prof. Dr. Luis Augusto Koenig VeigaEngenharia Cartográfica e de Agrimensura - UFPR

DISCIPLINA DE LEVANTAMENTOS

TOPOGRÁFICOS I - GA 104 1º Semestre de 2014

ENGENHARIA CARTOGRÁFICA E DE AGRIMENSURA

PROF. DR. LUIS AUGUSTO KOENIG VEIGAPROF. DR. PEDRO LUIS FAGGIONPROF. M.Sc. WANDER DA CRUZ

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Procedimentos didáticos : Aulas teóricas de caráterexpositivo e aulas práticas de campo.

Objetivos : (competência do aluno): Capacitar o alunopara a realização de verificação, retificação eclassificação de instrumental topográfico, realização deatividades relacionadas ao parcelamento do solo urbanoe rural, exposição de conceitos básicos de engenhariade segurança aplicada aos levantamentos topográficose técnicas de monitoramento topográfico de estruturas.

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FORMA DE AVALIAÇÃO

Nota final = (2P1 + T1 + T2)/4

P1 : nota da provaT1 e T2: notas dos trabalhos (parcelamento e Verificação,Retificação e Classificação de instrumentos)

Cada falta em aula de campo corresponde a um desconto de0,1 na nota do respectivo trabalho. Por exemplo, faltando umaquinta-feira (4 aulas), o aluno terá descontado 0,4 pontos danota obtida em seu trabalho.

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PRESENÇA FALTA

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Prof. Dr. Luis Augusto Koenig VeigaEngenharia Cartográfica e de Agrimensura - UFPRProf. Dr. Luis Augusto Koenig VeigaEngenharia Cartográfica e de Agrimensura - UFPR

Seropédica – Março de 2013

Monitoramente de Monitoramente de Estruturas: Estruturas:

Barragens/ TúneisBarragens/ Túneis

Autores:

Luis Augusto Koenig VeigaPedro Luis FaggionCarlos Aurélio Nadal

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Prof. Dr. Carlos Aurélio NadalProf. Dr. Luís Augusto Koenig Veiga

Prof. Dr. Pedro Luis Faggion

Área de Geodésia aplicada a Engenharia

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Área de atuação do Grupo:

Ensino e Pesquisa;

•Instrumentação Geodésica;•Automação;•Aplicação da Geodésia em Engenharia;•Topografia Industrial;•Monitoramento Geodésico de UnidadesEstruturais Civis;

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•Monitoramento Geodésico de Unidades Estruturais Civis

Barragens PontesPrédios

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MonitoramentoMonitoramento

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Monitoramento/Monitoramento/AuscultaçãoAuscultação

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Monitoramento GeodésicoMonitoramento Geodésico

A determinação de coordenadas dos mesmos pontos vinculados as estruturas

em épocas diferentes, associadas ao mesmo referencial, permite que se

acompanhe o comportamento destes ao longo do tempo e desta forma da própria

estrutura

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Época t1

Época t2

At1

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Bt1

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Fonte: FAGGION,P. L. et al. (2012)

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Deslocamento e Deslocamento e Deformação Deformação

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DeslocamentoDeslocamento:: pode ser definidocomo o movimento individual de umponto (ou conjunto de pontos) de umcorpo/objeto devido a ação de forçasexternas

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MonitoramentoMonitoramentoDeslocamentoDeslocamento

A mudança da posição do ponto se dáem relação a um referencial defino.

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DeslocamentoDeslocamentopode ser classificado em:

-translações e/ou rotações-mudanças de comprimento: elongamento ou encurtamento;- distorção: quando os ângulos entre as linhas se alteram;

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Monitoramento GeodésicoMonitoramento GeodésicoDeslocamentoDeslocamento

Translação e Rotação

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Monitoramento GeodésicoMonitoramento GeodésicoDeslocamento/DeformaçãoDeslocamento/Deformação

Mudança de Comprimento

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Monitoramento GeodésicoMonitoramento GeodésicoDeslocamentoDeslocamentoTranslação e rotação estãoassociadas ao movimento do objetocomo um todo

Já a mudança de forma e distorçãoestão associados a movimentosdiferenciais entre os pontos,alterando a forma do mesmo.

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Neste segundo caso, oDeslocamentoDeslocamento diferencial dospontos resultou em umaDeformaçãoDeformação .

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DeformaçãoDeformação ::

Quando as forças que atuam sobre ocorpo/objeto, produzindo deslocamentosque modificam o tamanho e forma domesmo, dizemos que houve umadeformação.

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Deslocamento/DeformaçãoDeslocamento/Deformação

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OO queque determinamosdeterminamos aa partirpartirdasdas observaçõesobservações Geodésicas?Geodésicas?

∆∆X, X, ∆∆Y, Y, ∆∆ZZ X, Y, ZX, Y, Z

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Deslocamento Deformação

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Monitoramento Monitoramento DE FORMA GERALDE FORMA GERAL

KAHMEN; FAIG (1994) dizem que métodosFÍSICOS e GEODÉSICOS podem ser usadospara estudar deformações. Os métodos físicossão utilizados primeiramente para detectarmovimentos relativos.

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Monitoramento Monitoramento DE FORMA GERALDE FORMA GERAL

KAHMEN; FAIG (1994) dizem que métodosFÍSICOS e GEODÉSICOS podem ser usadospara estudar deformações. Os métodos físicossão utilizados primeiramente para detectarmovimentos relativos.

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Monitoramento De Forma Monitoramento De Forma GeralGeral

Métodos Físicos

Exemplificando com instrumentos que sãoaplicados em barragens, sendo quealguns são empregados em outros tiposde unidades estruturais

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Monitoramento De Forma GeralMonitoramento De Forma Geral

FRAZÃO (2002) “Quando se vai avaliar ocomportamento da estrutura e não só sua segurançaestrutural, as medições necessárias para a completainterpretação dos fenômenos de uma estrutura deconcreto são:

a) deslocamento horizontal;b) deslocamento angular;c) deslocamento diferencial entre blocos;d) tensão no concreto;e) tensão na armadura;f) temperaturas;g) vazão de infiltração;h) inspeções visuais.”

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Instrumentação de Barragens

Fonte: FRAZÃO (2002)

Medidor tri-ortogonal de junta

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Fonte: AUTORMedidor tri-ortogonal de junta

Fonte: AUTOR

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FONTE: AUTOR

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Monitoramento De Monitoramento De Forma GeralForma Geral


Pêndulos diretos e invertidos

Fonte: FRAZÃO (2002)

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Fonte: AUTOR

Pêndulo

Fonte: AUTOR

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Fonte: http://www.itaipu.gov.br/energia/instrumentacao

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Métodos Físicos: Deslocamentos RELATIVOS

Métodos Geodésicos: Deslocamentos ABSOLUTOS

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A – Monitoramento

Relativo

B – Monitoramento Absoluto

(Método Geodésico)

Fonte: AUTOR

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Métodos de posicionamento geodésico empregadas no

Monitoramento

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Monitoramento GeodésicoMonitoramento GeodésicoMétodos de posicionamento geodésico empregadas no

Monitoramento

C1,..,C4: pontos da rede de monitoramento

a1,...,a8: ângulos medidos

C1

C2

C4

C3

a2a1

a4

a3

a5a6a7

a8

base TRIANGULAÇÃO

Fonte: FAGGION, et al. (2012)

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Monitoramento

TRILATERAÇÃO

C1,..,C4: pontos da rede de monitoramento

L1,...,L6: lados medidos

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L1

L4

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L5

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Monitoramento

IRRADIAÇÃO

C1

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P1

αC1,..,C4: pontos da rede de

monitoramento

(coordenadas conhecidas)

P1: ponto cujas

coordenadas serão

determinadas

α : ângulo medido

distância


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Monitoramento

POLIGONAÇÃO

C1,..,C4: pontos da rede de monitoramento (coordenadas conhecidas)

1,2 e 3: ponto cujas coordenadas serão determinadas

a1,a2,a3,a4,a5 ângulos medidos

d: distâncias

C1

C2

C4

C3

Direção de referênciaa1

a2a3

a4a5

d C1 - 1d 1 - 2

d 3 -C2

d 2 - 3


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Monitoramento

POSICIONAMENTO POR SATÉLITES - GNSS

Satélite 01

Satélite 02

Satélite 03

Satélite 04

Antena

ReceptorFonte: FAGGION, et al. (2012)

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Monitoramento

LASERFonte: FAGGION, et al. (2012)

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Para a realização do monitoramentogeodésico é preciso estabelecer uma REDEGEODÉSICA DE MONITORAMENTO,composta por pontos de controle e pontosobjeto (a serem monitorados)

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Os pontos de controle ou de apoio são areferência para as medidas. Compõem achamada rede geodésica de referência. A partirdesta que todas as observações são realizadas. Apremissa é que estes sejam pontos estáveis, ouseja, não sofram deslocamentos em sua posição.O acompanhamento das coordenadas destespontos ao longo do tempo é importante para averificação desta estabilidade.


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Os PONTOS DE CONTROLE ou de apoio são areferência para as medidas. Compõem achamada REDE GEODÉSICA DE REFERÊNCIA.A partir desta que todas as observações sãorealizadas. A premissa é que estes sejam pontosestáveis, ou seja, não sofram deslocamentos emsua posição. O acompanhamento dascoordenadas destes pontos ao longo do tempo éimportante para a verificação desta estabilidade.


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Fonte: AUTOR

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Fonte: AUTOR

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Fonte: AUTOR

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De acordo com NEIMEIER (1981) apud GRANEMANN (2005), o projeto de redes geodésicas é dividido em ordens:

Projeto de Ordem Zero: definição do sistema de referência ideal;

Projeto de Primeira Ordem: escolha da melhor localização para as estações da rede;

NIEMEIER, W. Statistical Tests for Detecting Movements in Repeated Measured Geodetic Networks . Tectonophysics, 71. pp. 335-351. 1981.

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Projeto de Ordem Zero: definição do sistema de referência ideal;

Fonte: Autor

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Projeto de Ordem Zero

Fonte: Autor

Sentido do Rio

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Projeto de Primeira Ordem

Fonte: FAGGION, et al. (2006).

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Projeto de Primeira Ordem

- local estável;- fácil acesso;

- seguro;- que não seja frágil;

- que possibilite o maior número de visadas em relação aos demais pontos;

- que possa servir de apoio para diversas técnicas;

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Projeto de Segunda Ordem: escolha das observações a serem realizadas, bem como seus respectivos níveis de precisão;

Projeto de Terceira Ordem: melhoria ou otimização da rede pré-existente.

NIEMEIER, W. Statistical Tests for Detecting Movements in Repeated Measured Geodetic Networks . Tectonophysics, 71. pp. 335-351. 1981.

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Monitoramento

Fonte: AUTOR

PONTOS OBJETO são pontos para os quaisefetivamente deseja-se realizar o monitoramento eacompanhar a variação de duas coordenadas aolongo do tempo.

A seleção da quantidade de pontos e de sualocalização deve ser feita juntamente com oespecialista na estrutura, que vai indicar quaispontos devem ser monitorados.

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Fonte: AUTOR

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Fonte: AUTOR

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Fonte: AUTOR

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Fonte: AUTOR

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Projeto de Projeto de MonitoramentoMonitoramento

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A aplicação destas técnicas de posicionamento implica no denominado projeto básico de

monitoramento, onde são definidas as redes de monitoramento (pontos de controle e pontos

objeto que serão monitorados)

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Fonte: FAGGION et al. (2013)

Rede de Apoio

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Rede de Apoio

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Ponto Objeto de centragem forçada

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Ponto Objeto de centragem forçada

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Ponto Objeto a montante

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Ponto Objeto a montante

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Ponto Objeto a jusante

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Ponto Objeto a jusante

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Galeria

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Ponto Objeto – pinos de galeria

Haste de suporte

Prisma refletor

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Levantamento galeria

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Estação de Monitoramento Contínuo

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Laser

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Laser

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Laser

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Gravimetria nos pontos a montante

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Configuração Final

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Exemplos de Exemplos de Monitoramento GeodésicoMonitoramento Geodésico

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Projetos : Monitoramento Geodésico da Usina de Salto Caxias

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Características da barragem

�Início da construção: janeiro/95

�67 m de altura e 1083 m de comprimento

�912.000 m3 CCR (concreto compactado a rolo)

�área: 141 km 2 reservatório:95 km�volume: 3573 km 3

�Vertedouro: 14 comportas com capacidademáxima de descarga para 49.600 metros cúbicosde água por segundo

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P1

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Obtenção das direções -Método de Séries de ParesConjugados (direta e indireta)repetidas vezes

Distâncias entre os vérticesda rede medidos nos doissentidos

P1 – P2 e P2 – P1

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Universidade Federal do ParanáUniversidade Federal do ParanáSetor de Ciências da TerraSetor de Ciências da TerraDepartamento de GeomáticaDepartamento de GeomáticaCurso de PósCurso de Pós--Graduação em Ciências GeodésicasGraduação em Ciências Geodésicas

Entrada da Galeria Inferior (Margem Direita)

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Pontaria nos alvosinstalados próximos asfissuras a jusante dabarragem.

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As galerias de inspeção são utilizadas para visitas técnicas, manutenção e leituras dos instrumentos específicos de monitoramento da barragem

3) Levantamentos Realizados nas Galerias de Inspeção (Poligonação)

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Os medidores tri-ortogonais possibilitam a medição dos trêscomponentes dos deslocamentos diferencias entre blocos:

• abertura e fechamento de junta;• recalque diferencial entre blocos;• deslizamento horizontal entre blocos.

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Caminhamento adotado no levantamento da Poligonal nas Galerias

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Dispositivos de Centragem Forçada (DCF)

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Equipamento Utilizado

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Problemas nos Levantamentos das Galerias:visadas curtas (menores que 10m)

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Solução encontrada Para a Poligonal

Observação angular Observação de distância

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Para os Alvos de monitoramento

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Levantamento da Poligonal

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Determinação do Desnível entre as RRNN

DNA03

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��Monitoramento de Monitoramento de EdifíciosEdifícios

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Monitoramento de Pontes: Ponte em uma Refinaria de Petróleo

Fonte: PALAZZO (2002)

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Monitoramento de Barragens: UHE Mauá

Fonte: Autores

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Fonte: MUGUIO (2012)

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Fonte: Autores

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Fonte: Autores

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Fonte: Autores

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Monitoramento de Desastres

Fonte: Autores

Irradiação 3D e Nivelamento Geométrico

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Monitoramento de Desastres

Fonte: Autores

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[1] FAGGION,P. L.; NADAL, C. A.; VEIGA, L. A. K. Relatório Técnico 01-2012 Projeto PD6491-0227/2011 - Monitoramento Geodésico - Projeto e Implantaçã o da rede de Auscultação Geodésicada UHE Mauá . Departamento de Geomática – Universidade Federal do Paraná, 2012.

[2] VEIGA, L. A. K.; FAGGION,P. L., FREITAS, S. R. C.; NADAL, C. A. Relatório Técnico Integração daauscultação geodésica com a instrumentação de controle e se gurança de barragem de SaltoCaxias. Departamento de Geomática – Universidade Federal do Paraná, 2006.

[3] C. A. ZOCOLOTTI Junior. Utilização de técnicas de poligonação de precisão para omonitoramento de pontos localizados em galerias de inspeção : estudo de caso da UsinaHidrelétrica de Salto Caxias . Dissertação de Mestrado. Curso de Pós-Graduação em CiênciasGeodésicas, Setor de Ciências da Terra, Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2005.

[4] D. GRANEMANN. Estabelecimento de uma rede geodésica para monitoramento d e estruturas:estudo de caso na Usina Hidrelétrica de Salto Caxias. Dissertação de Mestrado. Curso de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas, Setor de Ciências da Terra, Universidade Federal do Paraná.Curitiba, 2005.

[5] DEPARTMENT OF ARMY – U. S. ARMY CORPS OF ENGENEERS. Manual 1110-1-1004 Deformation Monitoring and Control Surveying . Washington, DC, 1994.

[6] KAHMEN, H.; FAIG, W. S. Surveying . Berlim; New York: Walter de Gruyter, 1988.

[7] FRAZÃO, S. Avaliação de instrumentos para auscultação de barragem de c oncreto. estudo decaso: deformímetros e tensômetros para concreto na barrage m de ITAIPU. Dissertação de Mestrado.Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná.Curitiba, 2002.

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[8] FAGGION,P. L.; NADAL, C. A.; VEIGA, L. A. K. Relatório Técnico 01-2012 ProjetoPD6491-0227/2011 - Monitoramento Geodésico - Primeiros Re sultados – Geodésia –Posicionamento GNSS, Departamento de Geomática – Universidade Federal do Paraná,2013.

[9] PALAZZO, D. R. Monitoramento de pontes por meio de levantamentostopográficos – Um estudo de caso. Dissertação de Mestrado. Curso de Pós-Graduaçãoem Construção Civíl, Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2002.

[10] PALAZZO, D. R. O uso de uma ETR associada a um sistema geodésico dereferência para o monitoramento dinâmico de pontes. Tese de Doutorado. Curso dePós-Graduação em Ciências Geodésicas, Setor de Ciências da Terra, Universidade Federaldo Paraná. Curitiba, 2005.

[11] MUGUIO, M. R. Implantação e análise da estação gnss para o monitoramentocontínuo da barragem da Usina Hidrelétrica de MAUÁ . 96p. Dissertação (Mestrado emCiências Geodésicas). Setor de Ciências da Terra, Universidade Federal do Paraná, 2012.

DISCIPLINA DE Levantamentos Topográficos I … · Instrumentação de Barragens Pêndulos diretos e invertidos Fonte: FRAZÃO (2002) Levantamentos Topográficos I Engenharia Cartográfica

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