Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mỏ - Địa chất - Khoa trắc địa - bộ môn trắc địa công trình. đề tài: Thiết kế phương án trắc địa phục vụ thi công xây dựng công trình nhà cao tầng.
Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa Lời nói đầu Trong những năm gần đây, đất nớc ta đang trên đà hội nhập với Thế giới và đang phát triển mạnh mẽ về nhiều mặt, đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật. Chúng ta đã và đang xây dựng nhiều công trình có quy mô lớn, hiện đại mang tầm cỡ quốc gia nh: Khu chung c cao tầng, các khu công nghiệp, hầm đờng bộ, cầu lớn vợt sông, các nhà máy thủy điện Hiện nay, trên địa bàn cả nớc đã và đang xây dựng nhiều công trình nhà cao tầng có kết cấu, kiểu dáng và kiến trúc hiện đại. Trong công tác thi công xây dựng nhà cao tầng, vai trò và nhiệm vụ của công tác trắc địa là rất quan trọng. Vì vậy, cần phải làm tốt các công tác trắc địa, đây là nhiệm vụ cần thiết để đảm bảo cho yêu cầu kỹ thuật, tính ổn định, bền vũng lâu dài và thẩm mỹ của công trình. Xuất phát từ ý ngĩa quan trọng ấy, em đã nhận đề tài tốt nghiệp: Thiết kế phơng án trắc địa phục vụ thi công xây dựng công trình nhà cao tầng Nội dung của đồ án đợc trình bày trong 3 chơng nh sau: Chơng I: Giới thiệu chung Chơng II: Các công tác trắc địa cơ bản trong thi công xây dựng công trình nhà cao tầng Chơng III: Thiết kế một số phơng án kỹ thuật trong thi công xây dựng công trình nhà chung c BP1 Với sự cố gắng của bản thân, cùng sự hớng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Ths. Phan Hồng Tiến, các thầy cô giáo trong khoa trắc địa và các bạn đồng nghiệp, đến nay bản đồ án của em đã đợc hoàn thành. Tuy nhiên, do trình độ bản thân và kinh nghiệm thực tế của em còn hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp, để bản đồ án đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 04 năm 2013 Sinh viên thực hiện: Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 5 Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa CHƯƠNG I Giới Thiệu Chung I.1. Giới thiệu chung về công trình nhà cao tầng I.1.1. Khái niệm chung về nhà cao tầng Nhà cao tầng là một loại hình đặc biệt của công trình dân dụng, đợc xây dựng tại các thành phố và các khu đô thị lớn. Quy trình xây dựng các công trình này nói chung và đối với việc tiến hành các công tác trắc địa nói riêng, đều có những điểm đặc thù riêng so với các công trình khác. Xuất phát từ đó, mà có những yêu cầu về độ chính xác trong suốt quá trình thi công toà nhà. Trong những năm trớc đây, việc xây dựng các tòa nhà cao tầng trên địa bàn các thành phố lớn thờng với quy mô chủ yếu là các nhà chung c cao 4-5 tầng. Trong 10 năm trở lại đây, các tòa nhà có số tầng cao hơn nhiều đang trên đà phát triển và đ- ợc xây dựng khá mạnh. Xã hội càng phát triển, thì xu hớng tập trung dân c tại các thành phố lớn ngày càng tăng. Vì thế, diện tích đất ở các thành phố lớn cũng bị hạn hẹp lại, do vậy việc xây dựng các tòa nhà cao tầng là một giải pháp tất yếu. Tính đến năm 2000, các nhà cao tầng ở nớc ta chủ yếu là khách sạn, văn phòng hay trung tâm dịch vụ có chiều cao từ 16 đến 20 tầng. Sau năm 2000, hàng loạt dự án nhà cao tầng đợc triển khai xây dựng ở các khu đô thị mới nh: Trung Hòa Nhân Chính, bán đảo Linh Đàm, làng quốc tế Thăng Long Với độ cao từ 15 đến 25 tầng, đã góp phần giải quyết nhu cầu về nhà ở và làm đẹp cảnh quan đô thị. Nhìn chung, việc xây dựng nhà cao tầng ở nớc ta mới chỉ tập trung chủ yếu ở các thành phố lớn nh Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh N ớc ta sẽ còn tiếp tục xây dựng thêm nhiều công trình nhà cao tầng với quy mô lớn, kiến trúc và kiểu dáng hiện đại hơn. Có nhiều cách định nghĩa và quy ớc khác nhau về nhà cao tầng, nhng có thể định nghĩa các tòa nhà có từ 7 tầng trở lên đợc gọi là nhà cao tầng. Các nhà cao tầng đang đợc xây dựng ở Việt Nam có thể đợc phân thành 5 loại nhà cao tầng nh sau (bảng I.1): Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 6 Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa Bảng I-1 Số TT Số tầng Phân loại 1 Từ 7 đến 12 tầng Cao tầng loại 1 2 Từ 13 đến 25 tầng Cao tầng loại 2 3 Từ 26 đến 45 tầng Cao tầng loại 3 4 Trên 45 tầng (khoảng 150m) Siêu cao tầng I.1.2. đặc điểm kết cấu nhà cao tầng Mỗi toà nhà là một khối thống nhất, gồm một số lợng nhất định các kết cấu chính có liên quan chặt chẽ với nhau nh: móng, tờng, dầm, các trần, các trụ, mái nhà . Tất cả các kết cấu này đợc chia làm hai loại, đó là kết cấu ngăn chắn và kết cấu chịu lực. Kết cấu chịu lực: Là các kết cấu phải thu nhận tải trọng từ các phần của tòa nhà, tải trọng của gió, ngoại lực Kết cấu ngăn chắn: Là kết cấu không chịu các tải trọng nói trên, mà nó chỉ có tác dụng để ngăn chắn, bảo vệ các phần bên trong của tòa nhà khỏi ảnh hởng đến các điều kiện ngoại cảnh, thời tiết. Sự liên kết các kết cấu chịu lực của toà nhà, tạo nên bộ phận khung sờn của toà nhà. Tuỳ thuộc vào kiểu kết hợp các bộ phận chịu lực, mà ngời ta phân ra ba sơ đồ kết cấu chính của toà nhà: - Kiểu nhà khung: Là kiểu nhà có khung chịu lực là các khung chính bằng bê tông cốt thép. - Kiểu nhà không có khung: Là kiểu nhà đợc xây dựng một cách liên tục không cần khung chịu lực, các kết cấu chịu lực chính là các tờng chính và các tờng ngăn. - Kiểu nhà có kết cấu kết hợp: Là kiểu vừa có khung, vừa có tờng ngăn là kết cấu chịu lực. Dựa vào phơng pháp xây dựng toà nhà, mà ngời ta còn phân chia thành: Toà nhà nguyên khối đúc liền, nhà lắp ghép và nhà lắp ghép toàn khối. - Nhà nguyên khối: Là kiểu nhà đợc đổ bê tông một cách liên tục, các tờng chính và các tờng ngăn đợc liên kết với nhau thành một khối. Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 7 Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa - Nhà lắp ghép: Là kiểu nhà đợc lắp ghép từng phần khớp nhau, theo các cấu kiện đã đợc chế tạo sẵn theo thiết kế. - Nhà lắp ghép toàn khối: Là nhà đợc lắp ghép theo từng khối lớn. - Nhà bán lắp ghép: Là kiểu nhà mà các khung đợc đổ bê tông một cách liên tục, còn các tấm panel đợc chế tạo sẵn theo thiết kế sau đó đợc lắp ghép lại. Dới đây là một số hình ảnh về công trình nhà cao tầng, mà chúng ta đã xây dựng: - Hình I a: Tòa nhà Bitexco Financial Tower - Sai Gon, tọa lạc tại trung tâm Quận 1, Tp. Hồ Chí Minh, với chiều cao 68 tầng và một sân bay trực thăng nằm tại tầng thứ 50. Hiện tại, đây là tòa nhà cao nhất Tp. Hồ Chí Minh và có chiều cao đứng thứ 2 ở Việt Nam. - Hình I b: Tòa nhà Keangnam Land Mark với chiều cao lên đến 70 tầng, tọa lạc tại đờng Phạm Hùng, TP. Hà Nội. Tính đến thời điểm hiện nay, đây là tòa nhà cao nhất Việt Nam. Hỡnh: I-a Hỡnh: I-b I.1.3. Quy trình thi công xây dựng nhà cao tầng Quy trình thi công xây dựng các công trình dân dụng nói chung và công trình nhà cao tầng nói riêng, có thể tiến hành theo các giai đoạn sau: - Giai đoạn các công tác chuẩn bị - Giai đoạn tiến hành các công tác xây dựng cơ bản Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 8 Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa Trong giai đoạn các công tác chuẩn bị, ngời ta tiến hành xây dựng các đờng dẫn ngầm, xây dựng các công trình phụ tạm thời, chuyển các trang thiết bị và vật liệu xây dựng cần thiết ra mặt bằng xây dựng. Đối với công tác trắc địa, cần tiến hành việc chuyển các trục chính của công trình ra thực địa, chôn mốc cố định và đánh dấu vị trí các trục, lập cơ sở khống chế độ cao trên khu vực xây dựng Giai đoạn tiến hành các công tác xây dựng cơ bản, đợc chia thành 2 giai đoạn nh sau: - Giai đoạn 1: Là giai đoạn xây dựng các phần bên dới mặt đất của công trình, còn đợc gọi là giai đoạn tiến hành xây dựng chu kỳ 0. Các công tác thi công xây dựng bao gồm đào hố móng; xây lắp các khối móng; xây tờng của tầng hầm; đặt trần mái tầng hầm; tiến hành các công việc đào đắp để quy hoạch mặt bằng xây dựng; xây dựng và lắp đặt các hệ thống kênh rãnh, đờng ống thoát nớc, hệ thống cáp điện ngầm Tóm lại, đây là giai đoạn tiến hành các công việc xây lắp cần thiết để xây dựng công trình đến mức sàn của tầng đầu tiên. - Giai đoạn 2: Là giai đoạn xây dựng phần bên trên mặt đất của công trình theo một trình tự công việc đã xác định trớc, bao gồm: + Bố trí các trục chi tiết, định vị các bộ phận của công trình cần xây dựng. + Thi công lắp dựng các kết cấu của tòa nhà (nh các cột, dầm, xà, các tấm panel trần, cầu thang máy, lối đi bậc thang ) vào đúng vị trí thiết kế và tiến hành đo vẽ hoàn công sau khi kết thúc từng giai đoạn thi công. + Thực hiện các công việc tu bổ, gia công hoàn thiện lần cuối trớc khi đa công trình vào sử dụng. Để chuẩn bị cho công tác lắp dựng, ngời ta tiến hành một số công việc nh: Gia công làm sạch bề mặt của các kết cấu, đánh dấu các trục lên các cấu kiện, chuyển các trục ngang và trục dọc chi tiết lên móng dùng làm cơ sở cho công việc lắp đặt các kết cấu vào vị trí mặt bằng về sau. Việc lắp đặt các kết cấu xây dựng bao gồm: Dùng các thiết bị nâng cẩu để đặt các cấu kiện vào vị trí gần đúng, sử dụng các công tác trắc địa để đo kiểm tra và điều chỉnh để đa chúng về vị trí thiết kế với độ chính xác cho phép; cố định chặt chẽ các kết cấu. Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 9 Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa Khi đo vẽ hoàn công các kết cấu đã đợc cố định, ngời ta xác định vị trí của nó trong không gian so với các trục và độ cao thiết kế (bao gồm: vị trí mặt bằng, vị trí độ cao và độ thẳng đứng). Sau khi hoàn thành các công tác trên, ngời ta tiến hành lắp đặt các thiết bị vệ sinh, hệ thống thông gió . và tiến hành các công tác hoàn thiện lần cuối. I.1.4. Quy trình tiến hành các công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng Nội dung của các công tác trắc địa đợc tiến hành, trong quá trình thi công xây dựng công trình nhà cao tầng nh sau: 1. Thành lập xung quanh công trình xây dựng, mạng lới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao. Lới khống chế này, đợc sử dụng trong giai đoạn bố trí móng công trình. 2. Chuyển các trục cơ bản của tòa nhà theo thiết kế ra thực địa, định vị tòa nhà đảm bảo nằm trong phạm vi mốc giới đã quy hoạch dành cho xây dựng công trình, chôn mốc và đánh dấu vị trí các trục chính của công trình trên thực địa. 3. Tiến hành các công tác trắc địa phục vụ việc xây dựng phần dới mặt đất của công trình, bao gồm: - Đào hố móng; định vị các cọc đóng hoặc cọc khoan nhồi; kiểm tra việc thi công xây dựng đài cọc của các cột chịu lực; bố trí và kiểm tra việc thi công xây dựng phần tầng hầm hoặc các công trình ngầm của công trình. Cơ sở trắc địa cho giai đoạn này là hệ thống dấu mốc trắc địa đợc cố định ở phía ngoài công trình, dới dạng các mốc chôn trên mặt đất hoặc là các dấu trục đợc đánh dấu trên tờng của các công trình xung quanh. 4. Tiến hành các công tác trắc địa phục vụ việc xây dựng phần trên mặt đất của công trình bao gồm: - Chuyển hệ thống các trục của công trình từ phía ngoài vào phía trong công trình và lập trên mặt bằng gốc (mặt bằng tầng trệt), một hệ thống lới bố trí cơ sở phía trong của công trình. - Dựa vào lới nói trên, tiến hành bố trí các trục chi tiết của công trình, đánh dấu trực tiếp các trục lên mặt sàn bê tông bằng các đinh bê tông và dấu sơn. Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 10 Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa - Tiến hành các công tác bố trí chi tiết phục vụ việc xây lắp các kết cấu của tòa nhà trên tất cả các tầng, dựa vào lới bố trí cơ sở phía trong đã đợc lần lợt chuyển lên tất cả các tầng thi công xây lắp. - Đo đạc kiểm tra hoàn công để điều chỉnh việc thi công các bộ phận của công trình theo đúng thiết kế, từ đó lập các bản vẽ và hồ sơ hoàn công. 5. Tiến hành các công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng của công trình. I.2. chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản đối với công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng I.2.1. Khái niệm về hạn sai cho phép trong xây dựng Trong quá trình thi công xây dựng, do tác động của nhiều yếu tố khác nhau (thiết kế, bố trí, thi công xây dựng ) nên dẫn đến có sự sai lệch về vị trí thực tế của các kết cấu xây dựng so với vị trí thiết kế tơng ứng của chúng. Việc lắp đặt các kết cấu xây dựng vào vị trí thiết kế, cần phải đảm bảo các thông số hình học trong các kết cấu chung của toà nhà. Trong đó các yếu tố về chiều dài nh kích thớc tiết diện của kết cấu, khoảng cách giữa các trục của các kết cấu đã cho trong bản thiết kế xây dựng. Đợc gọi chung là các kích thớc thiết kế và tơng ứng với nó trong kết quả của công tác bố trí sẽ cho ta kích thớc thực tế. Độ lệch giữa kích thớc thực tế và kích thớc thiết kế, đợc gọi là độ lệch bố trí xây dựng. Nếu độ lệch này vợt qua giới hạn cho phép nào đó, thì độ gắn kết giữa các kết cấu xây dựng bị phá vỡ và gây nên sự không đảm bảo độ bền vững công trình. Độ lệch giới hạn lớn nhất so với giá trị thiết kế của kích thớc (ký hiệu: max) gọi là độ lệch giới hạn trên, còn độ lệch giới hạn nhỏ nhất so với thiết kế (ký hiệu: min) còn gọi là độ lệch giới hạn dới. Các độ lệch cho phép nhất định gọi là hạn sai cho phép trong xây dựng và ký hiệu là . Nh vậy, ta có thể nhận thấy: = 2 . Qua phân tích các tiêu chuẩn về độ chính xác ta thấy rằng, các hạn sai trong xây dựng có thể phân chia thành các dạng sau: 1. Các hạn sai đặc trng vị trí mặt bằng của các kết cấu xây dựng (sự xê dịch trục của các móng, cột, dầm . so với vị trí thiết kế). 2. Các hạn sai đặc trng vị trí độ cao của các kết cấu xây dựng (độ lệch về độ cao mặt tựa của các kết cấu xây dựng so với độ cao thiết kế). Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 11 Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa 3. Các hạn sai đặc trng về vị trí thẳng đứng của các kết cấu xây dựng (độ lệch của trục đứng kết cấu so với đờng thẳng đứng). 4. Các hạn sai đặc trng về vị trí tơng hỗ giữa các kết cấu xây dựng (độ lệch về độ dài thiết kế và độ dài thực tế). Các hạn sai trong lắp đặt các kết cấu xây dựng đợc nên trong bảng I.2 [1]. Bảng I-2 Giá trị các độ lệch cho phép đối với: Các kết cấu bê tông cốt thép (mm) Các kết cấu kim loại (mm) 1) Cỏc múng: - Cỏc xờ dch so vi cỏc trc b trớ: + Trc ca cỏc khi múng phớa di. + Trc ca cỏc khi múng dóy phớa trờn. + Trc ca cỏc múng cc. - lch v cao cỏc b mt ta phớa trờn ca cỏc múng: + B mt ta ca cc. + Khi ta trc tip kt cu nm bờn trờn. - S xờ dch ca cỏc bu lụng nn v mt bng: - lch cao u mỳt phớa trờn bu lông neo: + 20 + 10 + 10 - 20 + 05 + 10 + 20 + 20 + 10 + 10 - 20 + 05 + 10 + 20 2)Cỏc ct: - xờ dch trc ct tit din phớa di so vi cỏc trc b trớ. - lch trc ct tit din phớa trờn so vi phng thng ng khi chiu cao ca ct l H: + H < 4.5 m + H = 4.5-15 m + H > 15 m - sai lch cao u ct ca mi tng: (n l s tng) + 05 + 10 + 15 + 0.001H (< 35 mm) 12 +12n + 05 + 10 + 15 + 0.001H (< 35 mm) 12 +12n 3)Cỏc dm cn trc v cỏc ng cn trc: - xờ dch trc dc ca dm cn trc so vi trc b trớ. - lch ca khong cỏch gia cỏc trc, cỏc ray + 05 + 05 Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 12 Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa cn trc ca mt nhp. - xờ dch tng h cỏc u mỳt ca cỏc ray cn trc k lin nhau v cao v mt bng. + 10 + 02 + 10 + 02 4) Cỏc dm, cỏc dn, cỏc x ngang, cỏc x dc ca mỏi : - xờ dch ca cu kin so vi trc b trớ. - lch cao cỏc im nỳt c s ca cỏc dm, cỏc x. - lch ca khong cỏch gia cỏc trc ca cỏc dm, cỏc khi, cỏc x, trn mỏi theo ai phớa trờn. - lch khong cỏch gia cỏc dm dc, x dc. + 05 + 20 + 25 + 07 + 05 + 20 + 25 + 05 5) Cỏc tng, cỏc vỏch ngn, cỏc tm trn mỏi: - xờ dch trc ca cỏc tm Panel tng v cỏc tm vỏch ngn so vi cỏc trc b trớ tit din phớa di. - lch b mt ca cỏc tm Panel tng v cỏc tm vỏch ngn so vi ng thng ng tit din phớa trờn. - S chờnh lch cao cỏc b mt ta ca cỏc tm Panel tng v ca cỏc tm vỏch ngn trong phm vi ca mt khi. + 05 + 05 + 10 + 05 + 05 + 10 I.2.2. Mối quan hệ giữa các hạn sai lắp ráp xây dựng và độ chính xác của các công tác trắc địa Quá trình lắp ráp xây dựng tất cả các kết cấu của toà nhà, luôn phải đi kèm với các công tác đo đạc kiểm tra. Công tác kiểm tra bao gồm, việc xác định vị trí mặt bằng, độ cao, độ thẳng đứng của các kết cấu so với các trục và độ cao thiết kế trong quá trình xây dựng chúng. Cơ sở trắc địa cho việc kiểm tra này là các trục bố trí, hoặc các đờng thẳng song song với chúng, các vạch lắp đặt đã đợc đánh dấu trên các mặt bên của kết cấu, các mốc độ cao thi công đã đợc chuyển lên mặt sàn tầng. Độ chính xác về vị trí, của các kết cấu riêng biệt so với trục bố trí (về mặt bằng) và so với các mức độ cao thiết kế (về độ cao) đợc khái quát từ bốn nguồn sai số chủ yếu sau đây: Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 13 Đồ án tốt nghiệp Khoa: Trắc địa - Sai số về kích thớc so với thiết kế, do quá trình chế tạo các kết cấu gây nên (ký hiệu m ct ). - Sai số của việc đặt các kết cấu vào vị trí thiết kế khi lắp đặt chúng ( m d ). - Sai số của công tác kiểm tra trắc địa trong quá trình lắp đặt các kết cấu (m td ). - Sai số do tác động của các điều kiện ngoại cảnh, (sự lún của công trình, ảnh hởng của nhiệt độ .) ký hiệu là (m ngc ). Khi đó, sai số tổng hợp vị trí mặt bằng của kết cấu (kí hiệu m 0 ) so với vị trí thiết kế đợc biểu thị bằng công thức: m 0 = 2 ngc 2 td 2 d 2 ct mmmm +++ (1.1) Giả thiết rằng, các sai số thành phần là mang đặc tính ngẫu nhiên và độc lập với nhau, áp dụng nguyên tắc đồng ảnh hởng giữa các nguồn sai số thì từ công thức trên ta có: m 0 = m td 4 = 2m td (1.2) Suy ra: m td = 2 1 m 0 (1.3) Nếu giả định rằng, các hạn sai trong qui phạm đợc cho dới dạng sai số giới hạn và có giá trị bằng 3 lần sai số trung phơng, tức là: 0 = 3m 0 (1.4) Thì mối tơng quan giữa hạn sai 0 và sai số trung phơng của việc đo đạc kiểm tra m tđ có thể đợc viết dới dạng sau: m d = 0 0 0,17 3 2 1 =ì (1.5) Hay: m td 0,2 0 (1.6) Nh vậy, sai số trung phơng của các công tác đo kiểm tra đợc tiến hành khi đặt các kết cấu xây dựng, không đợc vợt quá 20% giá trị hạn sai lắp ráp xây dựng đối với dạng công việc tơng ứng. Ngoài ra, độ chính xác của các công tác trắc địa trong bố trí lắp đặt còn phụ thuộc vào: kích thớc và chiều cao của công trình, vật liệu xây dựng công trình, trình tự và phơng pháp thi công công trình . Trong trờng hợp thi công theo thiết kế đặc biệt, các sai số cho phép cha có trong các quy phạm xây lắp hiện hành, thì độ chính Sinh viên: Lớp: Trắc địa A 14
