Đo Đạc công trình

Nội dung gồm có hệ tọa độ trắc địa,độ chính xác trắc địa cần thiết trong xây dựng,các phương pháp bố trí định vị công trình ở ngoài thực địa,các phương pháp truyền trục lên tầng cao,đo vẽ hoàn công,quan trắc biến dạng công trình,tính toán chuyển đổi tọa độ trắc địa.Những vấn đề này đang được ứng dụng nhieuf trong xây dựng và kiến trúc.

CÁC HỆ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA

Khái niệm

1.Đối tượng nghiên cứu của trăc địa Đối tượng nghiên cứu của trăc địa là mặt đất

Mặt đất tự nhiên gồm có:

1/ 71% là biển cả Đáy biển sâu nhất gần 11km

2/ 29% lục địa Núi cao nhất gần 9km

3/ Gần đúng có thể coi Trái đất là hình cầu với bán kính 6371km

3 Mục đích của trắc địa là:

1/Xác định tọa độ của các điểm mặt đất , 2/Biểu diễn mặt đất thành bản đồ,

3/Xây dựng các công trình

4.Định vị điểm mặt đất (hình 1.1)

Muốn định vị điểm mặt đất phải :

1/Thành lập các hệ tọa độ

Trong chương 1 này sẽ giới thiệu 10 loại hệ tọa độ trắc địa đang được sử dụng trong xây dựng và kiến trúc

2/ Xác định các yếu tố tọa độ

4 Điểm A trong không gian có thể được xác định bởi 3 yếu tố là: a/Góc A b/Độ dài dA c/Độ cao HA

5 Các chuyên ngành của trắc địa:

5/Trắc địa công trình,vv

6 Ứng dụng của trắc địa

Trắc địa đang được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực:

3/Giao thông vận tải , 4/ Xây dựng và kiến trúc ,vv

7 Nội dung của trắc địạ đang được ứng dụng nhiều trong ngành xây dựng và kiến trúc

I/Đo đạc trắc địa 2/Đo đạc bản đồ 3/Đo đạc công trình 11/ Hệ tọa độ trắc địa

12/ Máy điịnh vị toàn cầu gps 13/ Máy toàn đạc điện tử

21/Lưới khống chế 22/Bản đồ địa hình 23/Bản đồ địa chinh 24/Bình đồ địa hình 25/Mặt cắt địa hình 26/Bản đồ ảnh

31/Độ chính xác cần thiết

32/Các phương pháp bố trí 33/Các phương pháp truyền trục

35/Quan trắc biến dạng (lún ,nghiêng ,dịch chuyển)

8.Nội dung của“đo đạc công trình”

1/Các hệ tọa độ trắc địa

2/Độ chính xác cần thiết

3/Các phương pháp bố trí 4/Các phương pháp truyền trục

7/Tính toán chuyển đổi tọa độ trắc địa trong xây dựng và kiến trúc

Mục đích của đo đạc công trình là để xây dựng các công trình ở ngoài thực địa

Mặt thủy chuẩn và độ cao

1/Độ cao H là một trong ba yếu tố (x, y, H) để định vị điểm trong không gian Vậy độ cao H là gì?

2/ Độ cao (thủy chuẩn) của một điểm là khoảng cách theo phương dây dọi kể từ điểm ấy đến mặt thủy chuẩn (hình 1.2)

Ví dụ đỉnh núi Everest cao 8.848 mét

3/ Phương dây dọi là phương của sợi dây treo vật nặng

4/ Mặt thủy chuẩn (gêôit)là mặt nước biển trung bình yên tĩnh tưởng tượng kéo dài xuyên qua các lục địa làm thành một mặt cong khép kín có pháp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương dây dọi đi qua điểm ấy

5/Việt Nam chọn gốc của mặt thủy chuẩn tại Hòn Dấu (Đồ Sơn – Hải Phòng.).

Định vị điểm theo hệ qui chiếu quốc tế WGS-84

1/Từ năm 1984 thế giới sử dụng hệ qui chiếu WGS-84 để định vị điểm

2/Hiện nay việc đo đạc GPS của Mỹ theo hệ này

2.Qủa đất quốc tế [C,CN]

1/C=tâm của quả đất quốc tế WGS-84 d â y d ọi

2/CN=Trục quay của quả đất quốc tế WGS-84 (N là cực bắc)

3/[ꓕCN,C]= Mặt phẳng xích đạo của quả đất quốc tế WGS-84.Đó là mặt phẳng vuông góc với trục quay CN tại C

4/[CN,G]= Mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất quốc tế WGS-84 Đó là mặt phẳng chứa trục quay CN và chứa G (G=đài thiên văn Grin uýt,Anh)

3.Mặt qui chiếu quốc tế WGS-84 [oab]

Mặt qui chiếu WGS-84 có ba đặc điểm :

1/Hình dáng :elip khối hai trục:

1a/ o=tâm của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84

1b/ b=trục đứng của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84

1c/ [ꓕb,O]=mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84

1d/ [b,G]=mặt phẳng kinh tuyến gốc của măt quy chiếu quốc tế WGS-84

1e/ AA 01 = pháp tuyến qua A cắt mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 tại A01

2/Kích thước : a c78137m (bán trục lớn) b c56752m (bán trục bé) α =1/298,257 (độ dẹt cực)

3/Định vị :mặt quy chiếu quốc trế WGS-84 được lồng vào quả đất quốc tế WGS-84 sao cho trùng nhau hoàn toàn như sau :

Tâm O của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 trùng với tâm C của quả đất quốc tế WGS-84

Bán trục bé b của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 trùng với trục quay CN của quả đất quốc tế WGS-84

Mặt phẳng xích đạo [ꓕb,O] của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 trùng với mặt phẳng xích đạo [ꓕCN,C] của quả đất quốc tế WGS-84

Mặt phẳng kinh tuyến gốc [b,G] của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 trùng với mặt phẳng kinh tuyến gốc [CN,G] của quả đất quốc tế WGS-84

Nhận xét : mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 là cơ sở để thành lập các hệ tọa độ trong hệ này Nhưng nó lại hoàn toàn trùng khớp quả đất quốc tế WGS-84 Do vậy quả đất quốc tế WGS- 84 sẽ trực tiếp là cơ sở để thành lập các hệ tọa độ trong hệ này

4.Hệ tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84(OXYZ)

1/Hệ tọa độ địa tâm WGS-84 (CXYZ) được thành lập như sau:

Gốc O của hệ địa tâm không gian quốc tễ WGS-84 trùng với tâm C của quả đất quốc tế WGS-84

1b/Trục đứng OZ ≡ CN , hướng lên trên là chiều dương (+)

Trục đứng OZ của hệ địa tâm không gian quốc tễ WGS-84 trùng với trục quay CN của quả đất quốc tế WGS-84, hướng lên trên là chiều dương (+)

1c/Trục ngang OX = [CN,G] cắt [ꓕCN,C] ,hướng từ tâm C ra ngoài kinh tuyến gốc là chiều dương (+)

Trục ngang OX của hệ địa tâm không gian quốc tễ WGS-84 là giao tuyến giữa mặt kinh tuyến gốc [CN,G] của quả đất quốc tế WGS-84 với mặt phẳng xích đạo [ꓕCN,C] của quả đất quốc tế WGS-84,hướng từ tâm C ra ngoài kinh tuyến gốc là chiều dương (+)

1d/Trục dọc OY= thuộc [ꓕCN,C] và ꓕOX tại C, hướng sang phải là chiều dương (+)

Trục dọc OY nằm trong mặt phẳng xích đạo [ꓕCN,C] của quả đất quốc tế WGS-84 và vuông góc với trục OX tại tâm C của quả đất quốc tế WGS-84

2/ Đặc điểm : ba trục OX, OY, OZ vuông góc với nhau từng đôi một

3/Điểm A chiếu vuông góc xuống ba trục tọa độ được ba thành phần tọa độ đẻ định vị điểm A là XA,YA, ZA

4/ Vi dụ :Điểm R (Tháp Rùa,Hà nội) có tọa độ địa tâm quốc tế WGS.84 là:

5 Hệ tọa độ Trắc địa không gian quốc tế WGS-84(BLH tđ )

1/Hệ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84(BLH tđ ) được thành lập bởi bốn gốc:

1a/ AA 01 : Pháp tuyến của mặt qui chiếu quốc tế WGS-84 chứa điểm A

1b/ [oab] : Mặt qui chiếu quốc tế WGS-84

1c/ [ꓕCN,C] : Mặt phẳng xích đạo của quả đất quốc tế WGS-84

1d/ [CN,G] : Mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất quốc tế WGS-84

8 2/ Điểm A chiếu vuông góc xuống mặt qui chiếu WGS-84 được ba thành phần tọa độ để định vị điểm A là B,L,H tđ với ký hiệu:

2a/ B= góc (AA 01 , [ꓕCN,C]) : là độ vĩ trắc địa quốc tế WGS-84.(N:bắc ,S:nam) Độ vĩ trắc địa quốc tế WGS-84 là góc nhọn giữa đường pháp tuyến AA01 của mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 đi qua A với mặt phẳng xích đạo [ꓕCN,C] của quả đất quốc tế WGS-84,tính về hai phía bắc và nam bán cầu tương ứng gọi là độ vĩ bắc N hay độ vĩ nam S

2b/ L=góc([CN,G],[CN,A]) : là độ kinh trắc địa quốc tế WGS-84.(E:đông,W:tây) Độ kinh trắc địa quốc tế WGS-84 là góc phẳng của nhị diện giữa mặt phẳng kinh tuyến gốc [CN,G] với mặt phẳng kinh tuyến chứa điểm A của cùng quả đất quốc tế WGS-84 ,nó có giá trị từ 0 0 đến ±180 0 tính từ mặt phẳng kinh tuyến gốc về hai nửa đông và tây bán cầu , tương ứng gọi là độ kinh đông E hay độ kinh tây W

2c/ H tđ = AA 01 : là độ cao trắc địa quốc tế WGS-84 Độ cao trắc địa quốc tế H tđ là khoảng cách theo phương pháp tuyến tính từ điểm A ấy đến mặt qui chiếu quốc tế WGS-84

3/ Ví dụ : Điểm R (Tháp Rùa,Hà nội) có tọa độ Trắc địa quốc tế WGS.84 là:

6 Phép chiếu bản đồ UTM

1/Đầu tiên mỗi một điểm A thuộc mặt đất tự nhiên sẽ được chiếu vuông góc xuống mặt quy chiếu quốc tế WGS-84 là A01 (phép chiếu thứ nhất)

2/Tiếp theo các điểm A01 thuộc mặt quy chiếu WGS-84 (cong) này sẽ được biểu diễn tương ứng trên mặt phẳng theo phép chiếu bản đồ UTM là A01’ (phép chiếu thứ hai)

3/N ội dung phép chiếu bản đồ UTM là mặt trụ nằm ngang cắt múi chiếu 6 độ theo hai vòng cát tuyến đối xứng qua kinh tuyến giữa múi và cách nó 180 km.Chiếu xuyên tâm.Khai triển mặt trụ thành mặt phẳng

4/ Hình chiếu của mỗi múi chiếu UTM có các đặc điểm sau:

4a/ Bảo toàn về góc (đồng dạng)

4b/ Xích đạo thành đường thẳng nằm ngang Kinh tuyến giữa múi thành đường thẳng đứng và chúng vuông góc với xích đạo

+ Chiều dài hình chiếu của hai cát tuyến bằng độ dài thật (hệ số biến dạng k = 1)

+ Phần trong giữa hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị co ngắn lại (biến dạng âm) Kinh tuyến giữa múi bị co ngắn lại nhiều nhất, hình chiếu của nó trong múi loại sáu độ chỉ còn dài bằng k0 = 0,9996 chiều dài thật (trong múi loại ba độ có k0 = 0,9999)

9 + Phần ngoài hai cát tuyến có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra (biến dạng dương) Kinh tuyến ở mép biên múi có chiều dài hình chiếu bị dãn dài ra nhiều nhất

7 Hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc tế WGS-84 (oxy)

1/ Trên mỗi múi chiếu bản đồ UTM-WGS-84 thế giới đã thành lập một hệ tọa độ vuông góc phẳng trắc địa quốc tế WGS-84 như sau:

1a/ Gốc o : nằm trên hình chiếu xích đạo và cách điểm chính giữa I của múi chiếu WGS-84 một đoạn là oI = 500km về bên trái

1b/ Trục x : thẳng đứng ,đi qua gốc o, song song với hình chiếu kinh tuyến giữa múi WGS-84 (ox// IN)và cách nó một đoạn là oI = 500km về bên trái, hướng lên trên (phía bắc ) là chiều dương (+)

1c/ Trục y : nằm ngang ,đi qua gốc o , trùng với hình chiếu xích đạo , vuông góc với trục x , hướng sang phải (phía đông) là chiều dương (+)

1d/- Để đơn trị người ta quy ước rằng: trước mỗi tung độ y phải ghi cả số hiệu múi chiếu q Giữa chúng (q và y) được ngăn cách với nhau bởi dấu chấm (.)

2/ Ưu điểm :việc thành lập hệ tọa độ vuông góc phẳng WGS.84 như trên tạo cho mọi điểm thuộc Bắc bán cầu đềù có tọa độ (x,y) luôn dương:

3/Điểm A chiếu vuông góc xuống hai trục tọa độ được hai thành phần tọa độ để định vị A là xA,yA

5/ Nhận xét : tọa độ vuông góc phẳng WGS-84 (x;y) và tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84 (B;L) có quan hệ với nhau: x = f1(B;L) (1.1) y = f2(B;L) (1.2)

1-4 ĐỊNH VỊ ĐIỂM THEO HỆ QUI CHIÊU QUỐC GIA VN-2000

Từ năm 2000 Việt Nam sử dung hệ qui chiếu VN-2000 để định vị điểm

2 Qủa đất quốc tế [C,CN]

1/C=tâm của quả đất quốc tế WGS-84

2/CN=Trục quay của quả đất quốc tế WGS-84 (N là cực bắc)

3/[ꓕCN,C]= Mặt phẳng xích đạo của quả đất quốc tế WGS-84.Đó là mặt phẳng vuông góc với trục quay CN tại C

4/[CN,G]= Mặt phẳng kinh tuyến gốc của quả đất quốc tế WGS-84 Đó là mặt phẳng chứa trục quay CN và chứa G (G=đài thiên văn Grin uýt,Anh)/

3.Mặt qui chiếu quốc gia VN-2000 [o’a’b’]

10 Mặt qui chiếu VN-2000có ba đặc điểm : (hình 1.3)

1/Hình dáng :elip khối hai trục:

1a/ o’=tâm của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 1b/ b’=trục đứng của mặt quy chiếu quốc giaVN-2000

1c/ [ꓕb’,O’]=mặt phẳng xích đạo của mặt quy chiếu quốc giaVN-2000.Đó là một mặt phẳng vuông góc với trục đứng b’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 ở tại tâm điểm o’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000

1d/ [b’,G]=mặt phẳng kinh tuyến gốc của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000.Đó là một mặt phẳng đi qua trục bé b’ của mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 và điểm G (đài thiên văn Grin uyt)

1e/ AA 02 =pháp tuyến qua A cắt mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 tại A02

2/Kích thước : a’ c78137m (bán trục lớn ) b’ c56752m (bán trục bé) α’ =1/298,257 (độ dẹt)

3/Định vị :mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 được lồng vào quả đất quốc tế WGS-84 sao cho phần lãnh thổ VN gần trùng nhất với mặt thủy chuẩn gêôit.Do vậy lúc này mặt quy chiếu quốc gia VN-2000 hoàn toàn không trùng với quả đất quốc tế WGS-84 nữa ,cụ thể:

Hệ tọa độ vuông góc phẳng địa chính

1/ Hệ toạ độ vuông góc phẳng địa chính từng tỉnh có đặc điểm (hinhf 1.7) a/Gốc o đc nằm trên xích đạo và cách điểm giữa (I đc ) của múi 3 độ địa chính từng tinh một đoạn là o đc I đc = 500 km về bên trái

21 b/ Trục x đc thẳng đứng , đi qua o đc , song song với kinh tuyến giữa múi 3 độ địa chính của từng tỉnh (o đc x đc // I đc N) và cách nó một đoạn lào đc I đc = 500 kmvề bên trái , hướng lên trên (phỉa bắc) là chiều dương + c/ Trục y đc nằm ngang , đi qua o đc , trùng với hình chiếu xích đạo , vuông góc với trục x đc , hướng sang phải (phía đông) là chiều dương +

2/Tọa độ vuông góc phẳng địa chính (x đc ,y đc ) chỉ có giá trị sử dụng trong từng tỉnh

Hệ tọa độ vuông góc phẳng công trường

1/ Hệ tọa độ vuông góc phẳng công trường có đặc điểm (hinhf 1.8)

Hình 1.8 a/ Gốc o* nằm ở góc tây nam công trường , đảm bảo sao cho tọa độ của mọi điểm (x*,y*) đều dương b/ Trục đứng x* thường được chọn nằm song song với đường giao thông

22 c/ Trục ngang y* vông góc với trục x*

2/ Tọa độ vuông góc phẳng công trường(x đc ,y đc ) chỉ có giá trị sử dụng trong từng công trường xây dựng

Hệ tọa độ độc cực phẳng trong trắc địa

1/ Định hướng một đường nào đó là xác định góc hợp bởi đường đó với một đường khác đã được chọn làm gốc

2/ Góchội tụ kinh tuyến là góc hợp bởi giữa hai kinh tuyến thực

3/Góc phương vị thực A là góc hợp bởi giữa phương bắc của kinh tuyến thực theo chiều quay kim đồng hồ đến đường thẳng cần xác định

4/Góc phương vị từ A t là góc hợp bởi giữa phương bắc kinh tuyến từ theo chiều quay kim đồng hồ đến đường thẳng cần xác định

1/ Nếu chọn hướng gốc là kinh tuyến giữa của mỗi múi chiếu ta có khái niệm góc định hướng

2/ Góc định hướng  của một đường ở trên mặt phẳng là góc giữa các hình chiếu của kinh tuyến giữa múi (trục) và hướng của đường thẳng đó ở trên mặt phẳng, nó được tính từ phương

Bắc của kinh tuyến giữa múi (trục) đến hướng của đường ấy theo chiều quay của kim đồng hồ và có giá trị từ 0 đến 360 (hình 1.9):

3/ Sự liên hệ giữa góc định hướng  với các góc bằng  trong một đường gấp khúc được minh họa trên hình 1.10 (quy ước hướng đi 123):

3a/ Tính theo góc bằng bên phải β ph

Từ hình vẽ 1.10 có: α23 + β2 ph = α12 + 180 0

3b/ Tính theo góc bằng bên trái β2 tr

Tại vì β2 ph = 360 0 – β2 tr, do đó khi thay thế biểu thức này vào vào công thức (1.7) ta sẽ được: α23 = α12 -180 0 + β2 tr (1.8)

3 Hệ tọa độ độc cực phẳng trong trắc địa (Aα AB )

1/ Trên mặt phẳng vị trí của từng điểm có thể được xác định hoặc theo hệ tọa độ vuông góc hoặc theo hệ tọa độ độc cực

2/ Hệ tọa độ độc cực phẳng trong trắc địa được thành lập như sau (hình 1.11):

2a/ Gốc cực A: thường là một điểm của lưới khống chế Trắc địa mặt bằng đã được cố định trên thực địa và có tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 đã biết (xA’,yA’)

2b/ Trục cực AB: thường là một cạnh của lưới khống chế Trắc địa mặt bằng.Nó là nửa đường thẳng xuất phát từ A đi qua B vàhợp với phương bắc của kinh tuyến giữa múi một góc định hướng αAB

24 3/ Tọa độ độc cực phẳng trắc địa : vị trí mặt bằng của điểm chi tiết i trong hệ tọa độ độc cực phẳng trắc địa được xác định bởi hai yếu tố sau:

3a/ Góc cực (  i ): Là góc bằng  tính từ trục cực (AB) theo chiều quay của kim đồng hồ đến tia ngắm Ai của điểm chi tiết i Nó có giá trị từ 0 đến 360 (điều này khác với toán học)

3b/ Bán kính cực (S i ): Là khoảng cách bằng kể từ gốc cực (A) đến điểm chi tiết i

4/Phạm vi sử dụng: hẹp ,chỉ trong từng trạm máy

4 Từ tọa độ độc cực phẳng trong trắc địa (β,S) tính toán chuyển đổi sang tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 (x’,y’) (hình 1.12)

(o’x’y’) là hệ tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 (gốc o’, trục đứng o’x’,trục ngang o’y’)

(A αAB) là hệ tọa độ độc cực phẳng trong trắc địa (gốc cực A, trục cực AB)

Từ hình vẽ 1.12 có: xi’ = xA’ + si cos(αAB + βI) (1.9) yi’ = yA’ + si sin(αAB + βI)

(xi’, yi’) - tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 của điểm chi tiết i.(cần tính?)

(xA’, yA’) - tọa độ vuông góc phẳng VN-2000 của điểm khống chế mặt bằng A.(đã biết)

AB - góc định hướng của cạnh khống chế mặt bằng AB (đã biết)

i - góc cực của điểm chi tiết i.(đo được)

Si - bán kính cực của điểm chi tiết i (đo được).

Hai bài toán cơ bản trong trắc địa

1 Bài toán thuận: tính tọa độ vuông góc của một điểm ? (từ độc cực thành vuông góc)

Cho biết tọa độ của điểm 1 là (x1,y1), khoảng cách ngang giữa điểm 1 với điểm 2 là S12, góc định hướng của đường thẳng 1-2 là 12 Hãy tính tọa độ (x2,y2) của điểm 2? (hình 1.13)

Chiếu các điểm 1 và 2 lên các trục tọa độ

Hình chiếu của đoạn thẳng S12 trên các trục tọa độ là x12 và y12 Từ tam giác vuông 1A2 có:

Thường gặp bài toán thuận khi tính toán tọa độ điểm khống chế Trắc địa

2 Bài toán ngược: tính đoạn thẳng? tính góc định hướng?(từ vuông góc thành độc cực)

Cho biết tọa độ của điểm 1 là (x1,y1) và điểm 2 là (x2,y2) Tính đoạn thẳng S12 và góc định hướng của nó 12? (hình 1.13)

1/ Đoạn thẳng S12 chính là cạnh huyền của tam giác vuông với các cạnh vuông x12 và y12, được tính theo công thức sau:

2/ Góc định hướng 12 được tính từ tam giác vuông 1A2:

Giải phương trình lượng giác cơ bản trên sẽ tìm được nghiệm tổng quát là:

Căn cứ vào dấu của x và y, tiến hành biện luận để tìm ra một góc định hướng 12 cụ thể duy nhất (bảng 1.2)

Dấu x Dấu y Giá trị  Chọn k ?

Thường gặp bài toán ngược khi tính toán những số liệu cần thiết để bố trí công trình

Cho biết tọa độ của điểm 1 là x1 = 500,00m; y1 = 200,00m; tọa độ của điểm 2 là x2 = 312,34m; y2 = 413,45m Hãy tính khoảng cách S12 và góc định hướng 12 của cạnh 12:

 2/ Góc định hướng của cạnh 12 là 12: (y2 – y1) (413,45m – 200,00m) +213,45 m Tgα12 = - = - = -

(x2 – x1) (312,34m - 500,00m) - 187,66m Nghiệm tổng quát là: 12 = - 4840’44” + k  180(với k = 0, 1, 2.)

Biện luận: Tại vì: y > 0, x < 0 Do đó: 90 x Đặt máy kinh vĩ tại A, định hướng về B, trên hướng này đặt một đoạn AM y

39 Dời máy kinh vĩ đến M, định hướng về B, đặt một góc 90, 3c/ Bố trí đoạn x :

Trên hướng vuông góc này đặt một đoạn thẳng MN = x Cố định điểm N lại

4a/ Độ chính xác bố trí điểm N theo phương pháp tọa độ vuông góc như trên có thể được tính theo công thức (khi bố trí theo trục y trước)

4b/ Nếu bố trí theo trục x trước thì:

Trong đó: mx- sai số trung phương bố trí đoạn x; my- sai số trung phương bố trí đoạn y; m  - sai số trung phương bố trí góc vuông (giây);

x- số gia tọa độ theo trục x;

y- số gia tọa độ theo trục y; mN- độ chính xác bố trí điểm N.

Phương pháp giao hội góc

+Phương pháp giao hội góc thường được áp dụng để bố trí trụ cầu, công trình thủy lợi… khi mà điểm cần bố trí ở xa điểm khống chế trắc địa và việc đo dài gặp khó khăn

+Trên thực địa tồn tại hai điểm khống chế trắc địa mặt bằng A(xA,yA),B(xB,yB), ở gần công trình cần bố trí

+ Dụng cụ trắc địa có máy kinh vĩ

+ Địa hình cho phép bố trí công trình C trực tiếp từ A,B

2/ Tính toán số liệu cần thiết để bố trí :

Khi đã biết tọa độ khống chế trắc địa A(xA, yA), B(xB, yB) và tọa độ điểm thiết kế C(xC, yC) (hình 8), để bố trí điểm C theo phương pháp giao hội góc thuận thì phải tính được những số liệu cần thiết cho bố trí là các góc bằng giao hội A, B,

2a/ Chọn A làm gốc, còn AB làm hướng gốc của hệ tọa độ độc cực trong trắc địa thứ nhất

40 2b/ Chọn B làm gốc, còn BA làm hướng gốc của hệ tọa độ độc cực trong trắc địa thứ hai

2c/ Theo bài toán ngược ,tính được các góc định hướng :

3a/ Đặt máy kinh vĩ thứ nhất ở A , định hướng vành độ ngang theo cạnh khống chế AB, bố trí góc cực A

3b/ Đặt máy kinh vĩ thứ hai ở B , định hướng vành độ ngang theo cạnh khống chế BA , bố trí góc cực B

Giao điểm của hai tia kẹp các góc trên là điểm C cần bố trí sẽ được cố định ở ngoài thực địa

4/ Độ chính xác Độ chính xác bố trí điểm C theo phương pháp giao hội góc thuận có thể được tính theo công thức:

Trong đó: m  - sai số trung phương bố trí các góc A và B (giây);

C- góc bằng ở điểm được bố trí [CACB 180   ( A B )] a = BC- chiều dài cạnh đối diện điểm A; b = AC- chiều dài cạnh đối diện điểm B; mC- độ chính xác bố trí điểm C

5a/ Điểm cần bố trí sẽ đạt độ chính xác tốt nhất khi góc tại điểm cần bố trí

5b/ Trong thực tế , người ta thường tiến hành giao hội góc từ hai điểm khống chế nữa , ( chẳng hạn là B,E ) rồi lấy kết quả trung bình

Phương pháp giao hội cạnh

+Trên thực địa tồn tại hai điểm khống chế trắc địa mặt bằng A(xA,yA),B(xB,yB), +Điểm cần bố trí C(xC,yC) nằm gần A,B

+Dụng cụ trắc địa có hai thước thép

2/ Tính toán số liệu cần bố trí :

Khi đã biết tọa độ khống chế trắc địa A(xA, yA), B(xB, yB) và tọa độ điểm thiết kế CxC, yC) (hình 2.9), để bố trí điểm C theo phương pháp giao hội cạnh thì phải tính được những số liệu cần thiết là các bán kính giao hội sA, sB,

Theo bài tóan ngược có :

3a/ Lấy A làm tâm, theo thước thép quay một cung thứ nhất có bán kính tương ứng là sA

3b/ Lấy B làm tâm, theo thước thép quay một cung thứ hai có bán kính tương ứng là sB

Hai cung tròn trên giao nhau tại C, đó là điểm cần bố trí sẽ được cố định lại ở ngoài thực địa

4/ Độ chính xác: Độ chính xác bố trí điểm C theo phương pháp giao hội cạnh có thể được tính theo công thức: s C m m 2 sin C

Trong đó: ms- sai số trung phương bố trí cạnh sA, sB (coi msA  msB = ms);

C- góc bằng ở điểm được bố trí:CACB);

5/ Nhận xét: Điểm cần bố trí sẽ đạt được độ chính xác tốt nhất khi góc tại điểm cần bố trí c = ACB9000'00".

Phương pháp giao hội góc mở rộng

Phương pháp giao hội góc mở rộng thường được áp dụng để bố trí công trình dạng đường cong ở nơi địa hình không bằng phẳng

2/ Tính toán số liệu cần thiết để bố trí (hình 3.10)

Chọn hướng gốc mở rộng là đường gấp khúc Tđ.Đ.Tc

2a/Tính các góc  i từ phía T đ

Góc i là góc hợp bởi tiếp tuyến đầu (Tđ.Đ) với dây cung (TđFi), chúng sẽ bằng một nửa góc ở tâm tương ứng:

2b/ Tính các góc  I từ phía T c

Góc i là góc hợp bởi tiếp tuyến cuối (TcĐ) với dây cung (TcFi), chúng sẽ bằng một nửa góc ở tâm tương ứng:

Trong đó: i- điểm phụ thứ i tính từ điểm tiếp đầu (i = 1, 2, 3,…);

3/ Cách bố trí Đặt hai máy kinh vĩ tại điểm tiếp đầu (Tđ) và điểm tiếp cuối (Tc) Cả hai máy kinh vĩ đều được định hướng vành độ ngang về đỉnh ngoặt (Đ) Tương ứng bố trí các góc i và i phù hợp Giao nhau giữa hai tia cạnh của hai góc trên sẽ là điểm phụ Fi cần được bố trí

Sai số của các điểm được bố trí độc lập với nhau

Phương pháp tọa độ một cực mở rộng (phương pháp mở góc bội số )

Phương pháp tọa độ một cực mở rộng (phương pháp mở góc bội số) thường được áp dụng để bố trí công trình dạng đường cong ở nơi quang đãng

2/ Tính toán số liệu cần thiết để bố trí (hình 3.11)

Các góc cực i đều là góc hợp bởi tiếp tuyến đầu (Tđ.Đ) với dây cung (TđFi), chúng sẽ bằng một nửa góc ở tâm tương ứng:

2b/ Tính các bán kính cực di động s

45 Các dây con s chắn các góc nhỏ ở tâm đều dài như nhau:

3/ Cách bố trí Đặt máy kinh vĩ tại tiếp điểm đầu (Tđ) Định hướng vành độ ngang về đỉnh ngoặt (Đ) Bố trí các góc tương ứng 1, 2, 3,…;

Lấy tiếp điểm đầu (Tđ) làm tâm quay một cung bán kính là s, cung này cắt tia cạnh góc thứ nhất (1) tại F1

Lấy F1 làm tâm quay một cung bán kính s, cung này cát tia cạnh góc thứ hai (2) tại F2 Lấy F2 làm tâm quay một cung bán kính s, cung này cát tia cạnh góc thứ ba (3) tại F3 Và tương tự như trên, v.v…

Sai số của các điểm được bố trí trước lan truyền đến các điểm được bố trí sau

Phương pháp giao hội cạnh mở rộng (phương pháp dây cung kéo dài)

Phương pháp giao hội cạnh mở rộng (phương pháp dây cung kéo dài ) thường được áp dụng để bố trí công trình đường hầm dạng cong

2/ Tính toán số liệu cần thiết để bố trí (hình 3.12):

Hình 3.12 2a/ Tọa độ vuông góc của điểm phụ đầu tiên F1 là:

2b/ Các dây cung giữa các điểm phụ như nhau:

2c/ Đoạn thẳng d = F 2 Q được tính từ hai tam giác đồng dạng sau :

+Tam giác thứ nhất F1QF2 là tam giác cân, có hai cạnh bên F1Q = F1F2 = s, còn góc ở đỉnh là  QF1F2

+Tam giác thứ hai OF1F2 cũng là tam giác cân, có hai cạnh bên là: OF1 = OF2 = R, còn góc ở đỉnh là  = F1QF2

Từ hai tam giác đồng dạng trên rút ra được : d s s  R (3.32)

3a) Riêng điểm phụ đầu tiên F1 được bố trí theo phương pháp tọa độ vuông góc, giả sử, x1 > y1 Đặt máy kinh vĩ tại điểm tiếp đầu (Tđ) Ngắm dóng hướng đường thẳng về đỉnh ngoặt (Đ), trên hướng này bố trí một đoạn TdA = x1 Dời máy kinh vĩ đến A, lại ngắm về đỉnh Đ Bố trí một góc vuông Trên hướng vuông góc bố trí một đoạn AF1 = y1, như vậy được điểm phụ đầu tiên F1

3b) Từ điểm F2 trở đi sẽ được bố trí theo phương pháp giao hội cạnh mở rộng (phương pháp dây cung kéo dài): Điểm phụ F2 được bố trí như sau: kéo dài TđF1 thêm một đoạn F1Q = s Lấy Q làm tâm quay một cung thứ nhất với bán kính là d Lấy F1 làm tâm quay một cung thứ hai với bán kính là s Hai cung này cắt nhau tại F2 Đó chính là điểm phụ cần được bố trí

Tương tự như trên để bố trí các điểm phụ còn lại F3, F4, v.v…

Sai số của các điểm được bố trí trước lan truyền đến các điểm được bố trí sau

3.11 Phương pháp bố trí gián tiếp gần đúng dần bằng máy định vị toàn cầu GPS

Khi địa hình bị che khuất , công trình có đặc thù riêng như nhà siêu cao tầng , có máy định vị toàn cầu GPS , … người ta áp dụng phương pháp bố trí điểm gián tiếp gần đúng dần để truyền trục lên tầng cao ,phục vụ việc xây lăp ở các tầng

Gỉa sử điểm trục cần phải truyền lên các tầng cao với tọa độ vuông góc phẳng đã biết là C(xC,yC)

2a/ Trên sàn tầng cần truyền chọn hai điểm gần đúng A và B tùy ý thích hợp Dùng máy GPS đo đạc xác định được tọa độ vuông góc phẳng chính xác là A(xA,yA) và B(xB,yB)

47 2b/ Từ các tọa độ A(xA,yA) , B(xB,yB) và C(xC,yC) đã biết , giải bài toán ngược sẽ tìm ra được các yếu tố là góc cực và bán kính cực từ gốc cực A và trục cực AB là :

Tg αAB = (yB - yA) : ( xB - xA) (3.34)

Tg αAC = (yC - yA) : ( xC - xA) (3.35)

Góc cực βA = Góc bằng BAC = αAC - αAB (3.36)

Bán kính cực SAC = AC = √ ( xC 2 - xA 2) + ( yC 2 - yA 2) (3.37)

2c/Từ gốc cực A bố trí các yếu tố βA và SAC sẽ đánh dấu được điểm C ’ chính xác cần tìm ở trên mặt sàn tầng nhà

2d/ Làm tương tự từ gốc cực B và trục cực BA sẽ được điểm C”

2e/ Lấy điểm giữa C’C” làm điểm C cần tìm

Sai số của điểm được bố trí gián tiêp gần đúng dần bằng máy định vị toàn cầ GPS như trên phụ thuộc vào hai nguồn chính Nguồn thứ nhất là sai số của điểm được bố trí gần đúng bằng máy GPS Nguồn thứ hai là sai số của việc đo đạc bố trí các yếu tố hiệu chỉnh vê góc cực và bán kính cực (βA và SAC)

1/ Định vị công trình là xác định vị trí mặt bằng và cốt không của công trình ở ngoài thực địa

2/ Việc định vị công trình phải được tiến hành từ các điểm của lưới khống chế bố trí công trình

3/ Lưới khống chế bố trí công trình khác với lưới khống chế đo vẽ bản đồ :

3a/Lưới khống chế bố trí công trình tồn tại trong không gian thực

3b/Lưới khống chế trắc địa bản đồ tồn tại trong không gian ảo UTM

Kỹ sư xây dựng cần đặc biệt ghi nhớ điều khác biệt này Trong các lưới khống chế bản đồ nhà nước người ta đã tính vào chiều dài đo được những số điều chỉnh thứ nhất do chiếu chúng lên mặt qui chiếu VN2000 và số điều chỉnh thứ hai do chiếu lên mặt phẳng của phép chiếu bản đồ UTM Những số điều chỉnh này đã làm thay đổi tỷ lệ của lưới khống chế ở trên thực địa và gây ra sai số khép kín về chiều dài khi chuyển bản thiết kế công trình ra thực địa

Bởi vậy khi muốn sử dụng điểm mốc của lưới khống chế trắc địa bản đồ vào bố trí công trình thì trước tiên phải tính toán chuyển đổi tọa độ nhà nước này thành tọa độ công trường đã

48 4/Dù chọn áp dụng phương pháp bố trí nào cũng phải đảm bảo đạt được độ chính xác cần thiết của cơ quan tiêu chuẩn hóa quốc tế đã qui định nêu ở trên

5/ Công tác đo đạc xác định tọa độ điểm khác hoàn toàn với công tác bố trí công trình xây dựng

5a/ Khi đo đạc (suveying) để xác định toạ độ của điểm P : thì ở ngoài thực địa đã đánh dấu được điểm P rồi , phải đo đạc để xác định tọa độ của điểm P(xP,yP,HP) này là bao nhiêu ?

5b/ Khi bố trí (stake out) điểm công trình xây dựng Q : thì tọa độ của điểm này là Q(xQ,yQ,HQ) đã biết rồi, phải bố trí đánh dấu được điểm Q này ở đâu trên thực địa ?

Như vậy nếu coi đo đạc xác định tọa độ điểm là “bài toán trắc địa thuận” thì bố trí công trình xây dựng sẽ là “bài toán trắc địa nghịch” Đó là hai vấn đề hoàn toàn trái ngược nhau

6/Việc bố trí công trình phụ thuộc vào các yếu tố sau :

+6a/Đặc điểm địa hình : chẳng hạn với địa hình bằng phẳng có thể bố trí điểm công trình theo phương pháp tọa độ vuông góc bằng máy kinh vĩ và thước thép

+6b/Đặc điểm công trình : chẳng hạn với công trình dạng đường cong nên bố trí điểm công trình theo phương pháp giao hội góc mở rộng (phương pháp dây cung kéo dài )

+6c/Đặc điểm dụng cụ đo đạc và phương pháp đo

7/Khi các điều kiện về công trình ,địa hình , dụng cụ cho phép thì ứng dụng một trong những phương pháp bố trí điểm trực tiếp truyền thống :

8/Nhưng khi bản thân công trình có đặc điểm riêng biệt , chẳng hạn công trình có dạng một phần cung tròn , thì lúc này sẽ áp dụng một trong những phương pháp bố trí điểm trực tiếp mở rộng :

TRỤC LÊN TẦNG CAO

Truyền trục lên tầng cao bằng máy kinh vĩ

Hiện nay trên các công trường xây dựng của nước ta phương pháp truyền trục lên cao bằng máy kinh vĩ đang được áp dụng nhiều

Giả sử mặt bằng ngôi nhà được xây dựng có dạng hình chữ nhật với các trục cơ bản là A-A, E- E, 1-1, 11-11 (hình 4.1.) đã được cố định trên mặt bằng gốc (đỉnh móng) bằng cách khắc dấu sơn

Sau đó khi đổ xong được sàn thứ i nào đó, người ta phải truyền hệ thống trục cơ bản này từ mặt bằng gốc lên mặt sàn tầng ấy Những điểm đặc trưng này thường được chọn là những điểm nằm ở mặt tiền, mặt hậu của ngôi nhà và là những điểm nằm ở các mặt đầu hồi trái, phải của ngôi nhà Chúng là những cặp điểm đối diện nhau từng đôi một Nếu đã truyền được một điểm lên tầng cao thì các điểm khác cũng được truyền tương tự Bởi vậy, dưới đây chỉ xét trường hợp cụ thể là truyền điểm 1 thuộc trục 1-1 lên tầng cao bằng máy kinh vĩ

50 1/ Đặt máy kinh vĩ tại điểm dóng 1 d (hình 4.2.)

Giả sử vành độ đứng ở bên trái (TR) Ngắm điểm 1 trên mặt gốc Ngước ống kính lên tầng cao, đánh dấu điểm trục được truyền là 1' Đảo ống kính, (vành độ đứng ở bên phải PH) Ngắm điểm 1 trên mặt gốc Ngước ống kính lên tầng cao, đánh dấu điểm trục được truyền là 1" Điểm giữa của hai điểm 1' và 1" sẽ là điểm 1* của trục trên tầng cao

2/ Nếu điểm dóng 1 d đã bị mất, ta phải tiến hành khôi phục lại điểm dóng 1 d như sau (hình 4.3):

51 Từ điểm 1 của mặt tiền chẳng hạn) đo về hai phía những đoạn thẳng nằm ngang S sẽ được 2 điểm 1 T và 1 P Lấy hai điểm 1 T và 1 P làm tâm, quay hai cung tương ứng như nhau là R, hai cung này giao nhau tại điểm 1 d Đó chính là điểm dóng cần được khôi phục

Nói chung nên làm sao cho:

R  1,74H (4.2) Đảm bảo thỏa mãn điều kiện:

H- chiều cao từ mặt gốc đến mặt tầng cao cần truyền trục;

L- khoảng cách từ máy kinh vĩ (điểm dóng 1 d ) đến điểm gốc 1;

S- khoảng cách như nhau tự chọn về hai phía đối xứng đến điểm 1 (qua mặt ngắm chuẩn);

R- bán kính giao hội từ các cạnh từ các điểm tâm 1 T và 1 P

3/ Trường hợp tại điểm dóng 1 d không thể đặt được máy kinh vĩ ta sẽ tiến hành truyền trục như sau (hình 4.4.):

Lựa chọn hai điểm 1 a , 1 b sao cho hướng ngắm từ máy đặt ở 1 a , 1 b đến điểm gốc 1 tạo với mặt tiền chứa trục A-A những góc gần bằng 60, sao cho khoảng cách từ máy đến mặt tiền lớn hơn chiều cao giữa điểm gốc với mặt tầng được truyền:

Trong đó: A-A- trục dọc ở mặt tiền;

52 1- điểm trục cần truyền lên cao của trục ngang 1-1 ở mặt hồi trái;

1a, 1b- hai điểm tự chọn để đặt máy kinh vĩ;

H- chiều cao từ mặt bằng gốc đến mặt tầng cần truyền trục;

L- khoảng cách từ máy kinh vĩ đến điểm gốc 1 (mặt tiền) Đặt máy kinh vĩ tại điểm 1 a để truyền điểm trục 1 lên cao với hai vị trí vành độ đứng trái (TR) và phải (PH), tương ứng được hai điểm 1' và 1" ở trên tầng cao, lấy điểm giữa của hai điểm này là điểm 1 m

Tương tự như trên khi đặt máy kinh vĩ tại điểm 1 b để truyền trục 1 lên tầng cao với hai vị trí vành độ đứng trái (TR) và phải (PH), tương ứng được hai điểm 1"' và 1"" ở trên tầng cao, lấy điểm giữa của hai điểm này là điểm 1 n Điểm giữa của hai điểm 1 m và 1 n được coi là điểm 1* của trục trên tầng cao

4/ Sau khi đã truyền hết các trục lên tầng cao rồi phải tiến hành kiểm tra bằng cách dùng thước thép đo khoảng cách giữa các trục đã được truyền lên tầng cao ấy với độ chính xác giống như khi đo khoảng cách giữa các trục tương ứng ở trên mặt bằng gốc Sự chênh nhau tương đối của các trục tương ứng ở trên mặt bằng gốc với trên mặt bằng cao không được vượt quá (1/6000

1/4000) tùy theo cấp chính xác yêu cầu

5/ Độ chính xác của việc truyền trục lên tầng cao bằng máy kinh vĩ phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau:

- Trục quay nằm ngang của ống kính bị nghiêng;

- Trục quay thẳng đứng của máy kinh vĩ bị nghiêng;

- Sai số do đặt máy kinh vĩ chệch khỏi hướng dóng;

- Sai số cố định điểm

Sai số tổng thể của việc truyền trục lên cao bằng máy kinh vĩ với hai vị trí độ vành đứng (TR và PH) có thể được tính theo công thức sau:

H- chiều cao giữa tầng cao với mặt bằng gốc;

"- giá trị khoảng chia ống thủy dài trên bàn độ ngang;

" = 206265" v x - độ phóng đại của ống kính;

L- khoảng cách từ máy kinh vĩ đến điểm trục trên mặt bằng gốc; e- đoạn sai đo đặt máy kinh vĩ chệnh khỏi hướng dóng; b- khoảng cách từ mặt tiền chứa điểm gốc đến điểm đã được truyền lên tầng cao;

53 mc- sai số cố định điểm

Truyền trục lên tầng cao bằng máy kinh vĩ đòi hỏi cần phải có mặt bằng không gian xung quanh công trình rộng lớn , điều này rất ít khi có được trong thực tiễn xây dựng.

Truyền trục lên tầng cao bằng máy chiếu đứng thiên đỉnh

1/Máy chiếu đứng thiên đỉnh còn có những tên gọi khác như : máy chiếu đứng , máy chiếu thiên đỉnh , máy thông tầng , máy thông sàn ,…

2/ Bản chất của máy chiếu đứng thiên đỉnh là tạo ra tia ngắm thẳng đứng trùng với phương của dây dọi

3/ Có hai loại máy chiếu đứng thiên đỉnh : a/ Máy chiếu đứng thiên đỉnh quang học b/ Máy chiếu đứng thiên đỉnh la-ze

Hiện nay máy chiếu đứng thiên đỉnh la-ze được sử dụng nhiều trong thực tế sản xuất Tại vì nó có ưu điểm là thao tác đơn giản ,kiểm tra dễ dàng ,độ chính xác cao (1/40 000 chiều cao công trình )

4/ Đối với nhà nhiều tầng người ta thường sử dụng máy chiếu đứng thiên đỉnh để truyền trục lên cao Máy đặt ở điểm trục dưới tầng một (gốc) còn bản đánh dấu trục sẽ được đặt trên tầng thứ i cần truyền lên Trong phương pháp này khi thiết kế cần phải có các lỗ sàn 2020cm theo phương thẳng đứng của các điểm trục (hình 4.5.):

5/ Có hai phương pháp truyền trục lên cao bằng máy chiếu đứng thiên đỉnh :

5a/ Phương pháp chiếu đứng thông suốt toàn phần

Trong phương pháp này máy được đặt cố định thường xuyên ở điểm gốc trên mặt bằng gốc tầng một để truyền điểm gốc này lên tất cả các tầng còn lại khác của công trình

5b/ Phương pháp chiếu đứng phân đoạn từng phần

54 Trong phương pháp này chiều cao công trình được phân chia ra làm nhiều đoạn thành phần ,chẳng hạn để đảm bảo cho tia ngắm chiếu đứng không vượt quá 25 mét thì chia ra cứ 7 tầng là một đoạn

+ Đầu tiên, máy đặt ở mặt bằng gốc tầng 1, lần lượt truyền trục lên các tầng 2,3,4,5,6,7

+ Tiếp theo, dời máy lên đặt ở tầng 7,lần lượt truyền trục từ tầng 7 này lên các tầng 8,9,10,11,12,13,14

Truyền trục lên cao theo phương pháp chiếu đứng phân đoạn từng phần có độ chính xác đạt được tốt hơn so với phương pháp chiếu đứng thông suốt toàn phần

6/ Sai số truyền trục lên tầng cao phụ thuộc vào hai nguồn sai số chính là :

6a/Sai số do đặt máy chiếu đứng thiên đỉnh vào điểm mốc trục cần phải truyền lên cao

6b/ Sai số do tia ngắm đứng của máy chiếu đứng thiên đỉnh bị nghiêng lệch so với phương dây dọi

7/ Đặt máy chiếu đứng thiên đỉnh vào điểm mốc trục cần phải truyền lên cao

Sai số do đặt máy chiếu đứng thiên đỉnh vào điểm mốc trục cần phải truyền lên cao là một trong hai nguồn sai số chính gây ra sai số tổng truyền trục lên cao.Do đó việc đặt máy vào điểm mốc cần truyền lên cao phải được thực hiện hết sức cẩn thận Đặt máy vào điểm mốc trục cần phải truyền lên cao là đồng thời phải làm cả hai việc định tâm máy và cân bằng máy Định tâm máy là đưa cho trục đứng của máy đi qua điểm mốc trục

Cân bằng máy là làm cho trục đứng của máy trùng với phương dây dọi Hai việc định tâm máy và cân bằng máy có liên quan chặt chẽ ảnh hưởng lẫn nhau , chúng phải được làm gần đúng dần

Mở ốc khóa chân máy.Kéo dài chân máy ra vừa phải Hãm ốc khóa chân máy lại Để cho máy được ổn định vững chắc nhất hãy dạng ba chân máy ra sao cho chân máy nghiêng một góc khoảng 70 độ so với mặt đất nằm ngang và ba mũi chân máy tạo thành đỉnh của một tam giác (gần) đều Đặt đầu máy lên chân máy rồi vặn chặt ốc liên kết nối chân máy với đầu máy lại

7a) Định tâm máy sơ bộ

Giữ cho trục máy gần thẳng đứng (để bọt nước của ống thủy tròn gần ở giữa) Nhìn qua bộ phận định tâm quang học, dịch chuyển ba chân máy sao cho tâm máy vào gần điểm mốc trục cần phải truyền lên cao

7b) Cân bằng máy sơ bộ

+Nhìn vào ống thủy tròn, dận các chân máy cho chắc chắn, nhưng vẫn đảm bảo sao cho bọt nước của ống thủy tròn ở gần giữa

55 +Vặn các ốc chân máy để rút các chân máy lên cao hay xuống thấp sao cho bọt nước thủy tròn vào giữa

+Vặn ba ốc cân bằng máy để cho bọt nước thủy tròn vào đúng giữa

7c) Cân bằng máy chính xác

+ Đặt cho ống thủy dài nằm song song với đường thẳng nối hai ốc cân bằng máy (1, 2) nào đó Vặn hai ốc cân bằng máy này ngược chiều nhau cho bọt nước thủy dài vào giữa (hình4 6.a)

+Xoay ống thủy dài đi một góc khoảng 90(trong mặt phẳng nằm ngang) Chỉ vặn ốc cân bằng máy thứ ba còn lại (3) sao cho bọt nước ống thủy dài vào giữa (hình4 6.b)

7d) Định tâm máy chính xác

Nới lỏng ốc nối giữa đầu máy với chân máy ra, nhìn qua bộ phận định tâm quang học, dịch chuyển đầu máy cho tâm của nó vào đúng điểm mốc trục cần truyền lên cao Vặn chặt ốc nối lại

Lúc này điều kiện cân bằng máy có thể bị phá vỡ Ta phải làm lại các bước c) và bước d) cho đến khi nào cả hai điều kiện định tâm máy và cân bằng máy đồng thời được bảo đảm mới thôi

8/Một số chỉ tiêu kỹ thuật của máy chiếu đứng thiên đỉnh la-ze DZJ20C-1

+Hình ảnh :đảo ảnh +Độ phóng đại 25 x + Bước sóng dài 635 mm

+ Đường kính la-ze : 3 mm/50 m +Sai số trục la-ze và trục ngắm chuẩn :5”

+Bán kính la-ze dọi dưới :1 mm/1,5 m

+ Thời gian hoạt động liên tục :8 giờ + Phạm vi nhiệt độ làm việc :từ -10 0 C đến 45 o C

9a/Truyền trục lên tầng cao trong thi công xây dựng nhà nhiều tầng bằng máy chiếu đứng thiên đỉnh có thể đạt được độ chĩnh xác là :

40 000 Trong đó H là chiều cao của công trình

Nghĩa là , khi truyền trục lên tầng cao bằng máy chiếu đứng thiên đỉnh thì càng lên cao độ chính xác của các điểm trục được truyền lên các tầng cao sẽ càng giảm ,để khắc phục nhược điểm này người ta áp dụng việc truyền trục lên cao theo phương pháp phân đoạn từng phần

9b/Truyền trục lên tầng cao bằng máy chiếu đứng thiên đỉnh cần phải có các lỗ thông tầng (thông sàn), đo đạc đơn giản ,thuận tiện , nhanh chóng , rẻ tiền

9c/Muốn cho việc truyền trục lên cao đạt độ chính xác tốt nhất cần phải : +Chọn máy có ống thủy dài càng chính xác càng tốt

Truyền trục lên tầng cao bằng máy định vị toàn cầu GPS

Truyền trục lên tầng cao bằng máy định vị toàn cầu GPS theo phương pháp bố trí điểm gián tiếp gần đúng dần:

57 1/ Gỉa thiết rằng công trình xây dựng đang tồn tại trong vùng cát tuyến cách kinh tuyến giữa múi 180 km (với loại múi 6 độ ) , hoặc 90 km (với loại múi 3 độ) Như vậy các giá trị tọa độ vuông góc phẳng nhà nước nhận được từ đo GPS coi như không bị biến dạng , chúng có thể trùng với tọa độ công trường

2/Ký hiệu lưới khống chế bố trí công trình là tứ giác A0 ,B0 ,C0, D0 , chúng đã được cố định trên thực địa công trường và được gọi là mốc gốc chính thức , (mốc chính xác) (hình 4.7

3/ Gỉa sử rằng kết quả đo GPS các điểm trên mặt bằng gốc đã được chuyển về hệ tọa độ vuông góc phẳng là các toạ độ gốc chính thức (tọa độ chính xác) như sau :

4/ Ở trên tầng thứ nhất tiến hành đánh dấu tùy ý các điểm mốc tạm thời (mốc gần đúng) là A’1 ,B’1 ,C’1, D’1.(hinh 4.8.)

5/Đặt các máy GPS tại các điểm mốc tạm thời A’1 ,B’1 ,C’1, D’1 và tiến hành đo đạc

6/ Gỉa sử rằng kết quả đo GPS các điểm trên mặt bằng sàn tầng thứ nhất đã được chuyển về hệ tọa độ vuông góc phẳng là các tọa độ tạm thời (tọa độ gần đúng) như sau:

7/Ký hiệu các mốc chính thức (mốc chính xác) và các tọa độ chính xác ở trên tầng thứ nhất tương ứng là

8/Tọa độ mặt bằng chính xác của các mốc chính xác ở trên các tầng 1,2,3, , đều cần phải đúng bằng tọa độ chính xác tương ứng ở trên mặt bằng gốc , nghĩa là : xA1 = xA2 = xA3 = …= xA0 (4.19) yA1 = yA2 = yA3 = …= yA0 (4.20) xB1 = xB2 = xB3 = …= xB0 (4.21) yB1 = yB2 = yB3 = …= yB0 (4.22) xC1 = xC2 = xC3 = …= xC0 (4.23) yC1 = yC2 = yC3 = …= yC0 (4.24)

59 xD1 = xD2 = xD3 = …= xD0 (4.25) yD1 = yD2 = yD3 = …= yD0 (4.26)

9/Xác định các yếu tố cần điều chỉnh ở trên tầng thứ nhất

Muốn tìm vị trí gốc chính thức của các điểm trên tầng thứ nhất thì phải căn cứ theo tọa độ tạm thời (tọa độ gần đúng)của các điểm và theo tọa độ gốc chính thức của chúng (tọa độ chính xác), bằng cách giải bài toán ngược sẽ tính được các yếu tố cần hiệu chỉnh về góc và độ dài , để rồi người ta sẽ đặt các yếu tố hiệu chỉnh này từ các mốc tạm thời mà tìm ra các mốc chính thức tương ứng yA1 - y’A’1

Tgα = - (4.27) xA1 - x’A’1 xA1 - x’A’1 yA1 - y’A’1 s = - = - (4.28) cosα sinα

Trong đó x’A1,y’A1 là tọa độ tạm thời (tọa độ gần đúng ) của các điểm tạm thời A’1 xA1,yA1 là tọa độ chính thức (tọa độ chính xác ) của các điểm gốc A1=A0 α là yếu tố hiệu cỉnh về góc (góc cực) ,là góc định hướng của cạnh A’1 A1 s là yếu tố hiệu chỉnh về độ dài ( bán kính cực), là đoạn thẳng A’1 A1

10/Lập sơ đồ hiệu chỉnh

Dựa theo các số liệu của các yếu tố hiệu chỉnh đã tính được trên kia , người ta thành lập sơ đồ hiệu chỉnh như sau (hình 4.9), để rồi căn cứ theo sơ đồ này mà tiến hành hiệu chỉnh các điểm mốc ở ngoài thực địa

Trên bản vẽ sơ đồ hiệu chỉnh này đối với mỗi một điểm mốc tạm thời người ta viết các yếu tố hiệu chỉnh của nó :

+Góc định hướng (α) của hướng từ mốc tạm thời (mốc gần đúng ) đến mốc chính thức (mốc chính xác) của nó

+Yếu tố bán kính cực (s) : đó là khoảng cách s từ mốc tạm thời ( mốc gần đúng) đến mốc chính thức (mốc chính xác)

+ Góc định hướng α’của cạnh từ mốc tạm thời A’1 đến mốc tạm thời B’1 tính được theo công thức sau : y’B1 - y’A1 α’ = αA1’-B1’ = arctg - (4.29) x’B1 - x’A1

+Yếu tố góc cực (β’):đó là góc bằng kẹp bởi tia A1’B1’ và tia A1’A1 β’ = α – α’ (4.30)

11/ Cách hiệu chỉnh ở ngoài thực địa :

Căn cứ theo sơ đồ đã thành lập ở trên để hiệu chỉnh +Thực tế đoạn hiệu chỉnh s rất ngắn , chỉ vào cỡ centimet mà thôi , ta sẽ dùng máy đo góc để bố trí góc cực như sau :đặt tâm máy đo góc trùng với mốc tạm thời A1’ Xoay máy đo góc

61 sao cho tia có giá trị góc bằng α’ hướng đến mốc tạm thời B1’.Tìm tia có giá trị góc bằng α , vạch kẻ hướng tia α này lên thực địa

+Kiểm tra yếu tố góc cực trên kia bằng cách đo góc cực , nó phải bằng β’

+Dọc theo hướng trên ,theo thước đo dài người ta đặt đoạn thẳng s(bán kính cực )

+Cố định điểm vừa tìm đươc lại Đó chính là mốc chính xác (mốc chính thức) cần tìm A1 ở trên mặt sàn tầng thứ nhất , nó có tọa độ vuông góc phẳng đúng bằng tọa độ vuông góc phẳng của mốc gốc A0

Tương tự như vậy sẽ xác định được các mốc chính xác còn lại ở trên tầng thứ nhất là B1

, C1 , D1 Ở trên các tầng 2,3,4,… mọi việc sẽ được tiến hành như ở trên tầng thứ nhất đã nói trên kia

Truyền trục lên tầng cao bằng máy định vị toàn cầu GPS theo phương pháp bố trí điểm gián tiếp gần đúng dần như đã trình bày ở trên có những đặc điểm sau:

1/Không cần phải có các lỗ thông tầng

2/ Cần phải có ít nhất hai mốc gốc và chúng đều được truyền lên tất cả các tầng trên cao

3/ Vị trí các điểm trục được xác định bởi tọa độ mặt bằng (x,y)

4/Dụng cụ đo đạc chủ yếu là máy định vị toàn cầu GPS

5/ Việc bố trí điểm trục ở trên từng tầng nhà được thực hiện theo phương pháp đo đạc gián tiếp gần đúng dần Đầu tiên xác định và đo mốc tạm thời Tiếp theo từ mốc tạm thời mà tìm ra mốc chính thức

6/ Giờ đây , truyền trục lên tầng cao bằng máy định vị toàn cầu GPS theo phương pháp gần đúng dần sẽ đạt được độ chính xác ở trên các tầng cao khác nhau hầu như là không đổi , gần đúng có thể coi như gần bằng độ chính xác xác định điểm của máy đo GPS , do đó phương pháp này được áp dụng khi xây nhà siêu cao tầng

7/Cần đặc biệt chú ý rằng các đường thẳng vuông góc với mặt qui chiếu không song song với nhau,chúng đồng qui tại một điểm Do đó vấn đề này phải được xử lý khi cần thiết

CHƯƠNG 5 ĐO VẼ HOÀN CÔNG

1/Trong giai đoạn thi công, sau khi công trình đã được xây dựng xong ở ngoài thực địa, phải đo vẽ hoàn công

2/Đo vị trí, kích thước, hình dạng của từng phần hay toàn bộ công trình đã được xây dựng xong ở ngoài thực địa và vẽ biểu diễn nó lên giấy theo một quy định nhất định gọi là đo vẽ hoàn công

3/ Mục đích của đo vẽ hoàn công là:

3a/ Xác định tọa độ, độ cao, kích thước thực của công trình vừa xây dựng xong

3b/ Tính độ chính xác của việc chuyển từ bản thiết kế ra thực địa

3c/ Tính dung sai cho phép trong xây dựng

4/Phân loại đo vẽ hoàn công :

ĐO VẼ HOÀN CÔNG

Nội dung đo vẽ hoàn công

1/ Đối với công trình ngầm : phải chú ý đo vẽ ngay trước khi lấp đất Đo vẽ, định vị trí của các đỉnh góc ngoặt, tâm các giếng, chỗ giao nhau với công trình ngầm khác Đo đường kính ống dẫn, khoảng cách giữa các giếng; nơi dẫn của từng loại lưới vào công trình; độ cao của đáy, nắp hố móng, máng rãnh, nắp giếng, đỉnh ống dẫn

2/ Với đường dây dẫn trên không và đường dây điện: phải đo khoảng cách giữa các trụ cột; độ cao của các dầm, xà ngang; khoảng cách đến các công trình có ở gần đó

3/ Đo vẽ móng : xác định vị trí của từng phần đã đặt, các kích thước của các khối, các lỗ cửa, các giếng đứng…, độ cao của nền, đế tựa, đỉnh móng

Riêng với nhà: đo nối các góc nhà đến các điểm khống chế trắc địa, để xác định tọa độ của chúng, kiểm tra kích thước chu vi tầng ngầm, xác định kích thước những chỗ lồi lõm

4/ Đo vẽ các cấu kiện đúc sẵn lắp ghép : xác định vị trí thực của nó so với vị trí thiết kế

5/ Khi đo vẽ công trình dạng tròn : phải xác định tọa độ tâm và bán kính của nó

6/ Khi đo vẽ đường : phải kiểm tra các yếu tố của đường cong; đo nối tất cả các đỉnh góc ngoặt đến lưới khống chế trắc địa, vị trí các điểm giao nhau, tiếp cận, tiếp ghi đường sắt, độ cao mặt đường, đỉnh ray, khoảng cách gần nhất từ đường ray đến chỗ lồi ra của các nhà, công trình gần đấy

7/ Khi đo vẽ quy hoạch mặt đứng : phải đo độ cao bề mặt và mặt cắt theo các điểm đặc trưng bằng phương pháp đo cao ô vuông mỗi cạnh 10m, phương pháp đo cao mặt cắt dọc, ngang; độ cao vỉa hè, chỗ giao nhau, chỗ thay đổi độ dốc của mặt cắt đường, lòng đường, đáy rãnh kênh thoát nước, nắp giếng, cửa chắn rác thoát nước mưa

5.3.Thành lập bình đồ hoàn công

1/Bình đồ hoàn công là bản đồ địa hình tỷ lệ lớn trên đó biểu diễn các công trình đã xây dựng xong Cơ sở để vẽ bình đồ hoàn công là bản đồ tỷ lệ lớn và các số liệu đo vẽ hoàn công

64 2/Bình đồ hoàn công có thể vẽ các loại : tổng bình đồ hoàn công và bình đồ hoàn công riêng phần (như bình đồ hoàn công công trình ngầm) Hình5.1 là bản vẽ hoàn công móng

3/ Trình tự lập tổng bình đồ hoàn công là:

3a/ Biểu diễn các điểm khống chế trắc địa, nhà, công trình khác, đường sắt, đường ô tô, công trình ngầm, trên đất, trên không và các địa vật khác

3b/Viết số và chữ chú giải

3d/ Hoàn chỉnh ngoài khung Đầu tiên vẽ bằng bút chì, kiểm tra xong mới vẽ bằng mực Tô mực cũng theo trình tự trên

Chương 6 QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 6.1 Khái niệm

1/Trong giai đoạn đang xây dựng và giai đoạn sử dụng công trình, do tác dụng của tải trọng bản thân và các lực bên ngoài khác như gió, động đất, v.v… ,công trình đã được xây dựng sẽ bị biến dạng đi so với trạng thái ban đầu

2/Biến dạng công trình có thể phân ra làm các loại : lún, dịch chuyển ngang, nghiêng, cong, võng, nứt, dao động, v.v…

2 Những yếu tố có liên quan đến biến dạng công trình

Những yếu tố có liên quan đến biến dạng công trình có thể được phân ra làm hai nhóm lớn là chủ quan và khách quan Những yếu tố chủ quan có liên quan đến những sai sót bỏ qua của các chuyên gia khi khảo sát, thiết kế, thi công, sử dụng công trình Những yếu tố khách quan có liên quan đến biến dạng công trình là: lực tác dụng, bản thân công trình, nền công trình,điều kiện địa chất ,địa lý …

Trong thời gian thi công và sử dụng công trình nào cũng đều chịu tác dụng của các nội, ngoại lực Nội lực gồm những lực phát sinh trong quá trình biến đổi hóa – lý – nhiệt của vật chất Ngoại lực gồm có trọng lượng bản thân công trình, trọng lượng người và đồ vật đặt lên công trình, áp lực nước, gió bão, động đất, v.v…Những đặc điểm của lực có ảnh hưởng đến biến dạng công trình là :

+1a/ Độ lớn của lực Lực tác dụng càng lớn thì biến dạng càng nhiều.Lực tác dụng là yếu tố quan trọng nhất có liên quan đến biến dạng công trình

+1b/ Điểm đặt và phương chiều tác dụng của ngoại lực, chúng làm cho các tiết diện khác nhau của công trình chịu nén, kéo, uốn, cắt khác nhau

+ 1c/ Sự phân bố của lực:Lực tập trung hay lực phân bố đều, hoặc lực phân bố không đều;

+1d/ Thời gian tác dụng của lực:Lực tác dụng thường xuyên hay tạm thời;

+1e/ Tải trọng là tĩnh hay động;

Những đặc điểm của bản thân công trình có liên quan đến biến dạng công trình là:

+2a/ Hình dạng và kích thước của công trình (cao hay thấp, rộng hay hẹp, dạng tuyến, mặt phẳng hay không gian), +2b/ Vật liệu xây dựng công trình (gạch, đá, bê tông, cốt thép, thép…) Có loại vật liệu chịu nén khỏe, hoặc chịu kéo khỏe, hoặc vừa chịu nén vừa chịu kéo tốt);

66 +2c/ Hệ kết cấu chịu lực (dầm, giàn, cột, tấm hay khung);

+2d/ Cách liên kết giữa các cấu kiện với nhau (ngàm cứng, khớp xoay hay gối tựa) + 2e/ Loại móng (móng nông hay móng sâu, móng cột, móng băng hay móng bè)

Công trình nào cũng được phân bố ở trên nền cụ thể Chúng tác dụng tương hỗ lẫn nhau

Nền công trình có thể là nền tự nhiên hay nền đã được xử lý

+3a/ Loại đất nền tự nhiên:

- Nền đất có thể là đất cát, á sét, sét

-Công trình xây dựng trên nền cát sẽ bị lún nhiều nhưng nhanh tắt lún

-Ngược lại công trình xây trên nền đất sét, sẽ ít lún nhưng rất lâu mới tắt lún

Các đặc tính cơ – lý của đất đá trong nền như độ rỗng, sức chống cắt, chống trượt rất có ý nghĩa đối với biến dạng

+3b/ Nền công trình có thể đã được xử lý bằng các giải pháp kỹ thuật khác nhau:

-Nền chất tải trước, -Nền phụt vữa xi măng và các chất phụ gia, -Nền đất gia cố vôi,

-Nền cọc cát, cọc cát xi măng, đệm cát…

Khi nền đã được xử lý rồi thì độ biến dạng công trình còn lại thường ít

Biến dạng công trình phụ thuộc vào điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn trong vùng

+Sự phân bố của các lớp đất đá và thế nằm của chúng, +Mực nước ngầm nông hay sâu ,

+Tầng đá gốc nông hay sâu , +Vùng có động đất

+Điều kiện địa lý trong vùng như hồ ao, sông, suối, đường sắt, đường ô tô, các công trình đồ sộ nằm gần, sự hoạt động của các nhà máy, công trường quanh vùng

+Nhiệt độ (nóng lạnh), gió bão, động đất…

3 Mục đích ý nghĩa của quan trắc biến dạng công trình

TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH

Quan trắc lún công trình

Dưới tác dụng của thành phần lực thẳng đứng, công trình sẽ bị lún

1/Mốc gốc là mốc có cao độ không đổi theo thời gian ,là căn cứ để xác định độ lún của công trình

2/Để quan trắc lún cần phải có ít nhất ba mốc gốc

3/Mốc gốc được đặt ở gần công trình nhưng ở ngoài phạm vi ảnh hưởng chịu lún của công trình

4/Mốc gốc có thể là mốc nông hay mốc sâu 5/Mốc sâu được cắm đến tầng đá gốc 6/Mốc nông được gắn ở trên tường các ngôi nhà kiên cố đã được xây dựng từ lâu, chúng hầu như không còn lún nữa

7/Độ cao của mốc gốc có thể được dẫn từ lưới trắc địa nhà nước hay khu vực đến, hoặc cũng có thể được giả định

8/Ghi số hiệu cho mốc gốc là MG1, MG2, MG3,…

1/Mốc lún là mốc gắn tại các điểm đặc trưng của công trình và lún theo công trình 2/Mốc lún được đặt ở vòng quanh đỉnh móng công trình dưới chân cột hay tường chịu lực, ở các góc, ở hai bên khe lún, ở nơi có tải trọng động (như chân cầu thang máy)

3/Đảm bảo mỗi mặt cắt có ba mốc lún

4/Mốc lún thường có dạng đầu cầu

5/Ghi số hiệu cho mốc lún là tên hàng giao nhau với tên cột (trục ngang, trục dọc) theo bản vẽ kiến trúc KT-01 Ví dụ: A3, B4, C7…

4 Chu kỳ quan trắc lún

1/Lần đo đầu tiên phải được bắt đầu khi xây dựng xong móng

68 2/ Trong giai đoạn thi công xây dựng các lần đo được tiến hành vào lúc công trình có bước nhảy về tải trọng, đặc biệt vào những lúc tải trọng bản thân công trình đạt được 25%, 50%, 75% và 100% so với tải trọng thiết kế

3/ Trong giai đoạn sử dụng công trình thì chu kỳ đó có thể là hàng tháng, quý, nửa năm, v.v…

4/Khi công trình bị nứt thì chu kỳ quan trắc là từ 2 đến 3 tuần lễ

5/Việc quan trắc lún phải được tiến hành cho đến khi nào tắt lún mới thôi

5 Phương pháp quan trắc lún

1/Nói chung đo lún theo phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn (25m)

2/Nên sử dụng máy ni-vô tự động chính xác và mia in-va

3/Tầm ngắm từ máy đến mia xa nhất là 25 met

2/Độ lún và cao độ mốc lún được làm tròn đến milimet

7 Kết quả quan trắc lún Để thấy được hiện tượng lún phụ thuộc vào không gian và thời gian như thế nào thì các kết quả quan trắc lún phải được hệ thống lại và trình bầy thành các bảng thống kê và hình minh họa

1/Lập bảng kê mốc gốc 2/Lập bảng kê mốc lún 3/Lập bảng kê độ lún chu kỳ và độ lún tích lũy 4/Xác định độ lún trung bình , max , min 5/Xác định độ chênh lún max ,min

6/Xác định tốc độ lún tháng trung bình 7/Vẽ đồ thị lún theo thời gian của từng mốc đặc trưng (hình 6.1.a) 8/Vẽ mặt cắt độ lún theo trục đặc trưng (hình 6.1.b)

9/ Vẽ bình đồ đẳng lún ( hình 6.1.c)

Quan trắc chuyển vị ngang công trình

Dưới tác dụng của thành phần lực có phương nằm ngang (như áp lực nước tác dụng lên đập, áp lực đất lên tường chắn đất, v.v ) công trình có thể bị dịch chuyển đi theo phương nằm ngang

Muốn quan trắc độ dịch chuyển của công trình ta đi xác định tọa độ mặt bằng của một số điểm đặc trưng trên công trình vào những thời điểm khác nhau

1/Dóng hướng, 2/Đo góc, 3/Các cách giao hội xác định điểm 4/Lập lưới tam giác,

Dưới đây chỉ xét một phương pháp đo góc

1/Ở ngoài phạm vi ảnh hưởng của công trình đặt các mốc gốc I, II, III, IV, ổn định, tạo thành một số hướng gốc

2/Ở trên công trình đặt các mốc dịch chuyển 1, 2, 3,… (hình 6.2)

3/ Đo các góc bằng hợp với các hướng gốc và hướng ngắm đến các mốc đo dịch chuyển vào những thời điểm khác nhau

4/ Tính đoạn dịch chuyển q theo công thức: q .S

"- hiệu số góc đo giữa lần nào đó so với lần đầu tiên;

S- khoảng cách từ máy đến điểm đo dịch chuyển (chính xác tới 1/1000);

5/ Để kiểm tra , có thể đo cả góc 2 ở phía bên bờ bên kia

6/Phương pháp này có ưu điểm là áp dụng được với công trình có dạng bất kỳ, việc tính toán đơn giản.

Quan trắc độ nghiêng công trình

71 Những công trình cao như ống khói, tháp nước, tháp vô tuyến truyền hình,… khi lún không đều thì sẽ bị nghiêng đi

2.Định nghĩa Độ nghiêng của công trình có thể được đặc trưng bởi góc nghiêng  hay đoạn nghiêng l; chúng có liên hệ với nhau theo công thức (hình 6.3) sin H

Muốn xác định độ nghiêng của công trình ta đi xác định tọa độ của một số điểm đặc trưng tương ứng giữa đáy và đỉnh công trình vào những thời điểm khác nhau

4.Các phương pháp để xác định độ nghiêng công trình

1/Phương pháp thả dọi, 2/Phương pháp đo bằng máy kinh vĩ , 3/Phương pháp đo bằng máy chiếu đứng thiên đỉnh, 4/ Phương pháp đo bằng máy định vị toàn cầu GPS

5 Phương pháp dùng máy kinh vĩ đo góc ( hình 6.4)

1/ Chọn hai hướng vuông góc với nhau 1A và 1B Cố định các gốc kiên cố A, B, M, N

2/Đặt máy kinh vĩ tại A, định kỳ đo góc tạo bởi hướng cố định AM và hướng ngắm đến điểm đỉnh công trình là A1, từ đó ta tính được gần đúng đoạn nghiêng thành phần thứ nhất vào chu kỳ nào đó là:

Sa- khoảng cách nằm ngang của đoạn thẳng từ điểm đặt máy (A) đến điểm đo nghiêng ở đỉnh công trình; a

 - hiệu số giữa các góc đo được ở chu kỳ bất kỳ với góc đo lần đầu tiên;

3/Tương tự như vậy khi đặt máy ở B ta sẽ xác định được gần đúng đoạn nghiêng thành phần thứ hai là: b b

4/Đoạn nghiêng toàn phần l xác định ở một chu kỳ nào đó là:

5/ Phương pháp đo góc thường được ứng dụng để xác định độ nghiêng của những công trình cao dạng tháp

Chương 7 TÍNH TOÁN CHUYỂN ĐỔI TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG VÀ KIẾN TRÚC

Có 10 hệ tọa độ trắc địa đang được ứng dụng nhiều trong xây dựng và kiến trúc Khi đồng thời sử dụng các nguồn tài liệu khác nhau vào một công việc cụ thể nào đó thì nhất thiết phải tiến hành tính toán chuyển đổi chúng về một hệ thống nhất

Kí hiệu 10 loại tọa độ trắc địa đang ứng dụng trong xây dựng và kiến trúc : 1/Tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84: (B,L,H tđ )

2/ Tọa độ địa tâm không gian quốc tế WGS-84: (X,Y,Z)

3/ Tọa độ vuông góc phẳng quốc tế WGS-84: (x,y)

4/ Độ cao thủy chuẩn quốc gia VN-2000 : (H) 5/ Tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000: (X’,Y’,Z’) 6/ Tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000: (B’,L’,H’) 7/ Tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000: (x’,y’) 8/ Tọa độ vuông góc phẳng địa chính từng tỉnh: ( x đc ,y đc )

9/ Tọa độ vuông góc phẳng từng công trường: (x*,y*)

10/ Tọa độ độc cực phẳng trắc địa từng trạm máy: (β,S)

7.1 TỪ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA KHÔNG GIAN QUỐC TẾ WGS-84( B,L,H*) TÍNH TOÁN CHUYỂN ĐỔI THÀNH TỌA ĐỘ ĐỊA TÂM KHÔNG GIAN QUỐC TẾ WGS-84 ( X,Y,Z)

Tính toán chuyển đổi từ tọa độ trắc địa quốc tế WGS-84( B,L,H tđ ) thành tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 ( X,Y,Z) theo công thức sau

N là bán kính vòng thẳng đứng thứ nhất N = a: (1 – e 2 sin 2 B) 1/2 (7.4) e là tâm sai bậc hai của elipxoit WGS-84 e 2 = (a 2 - b 2 ) : a 2 (7.5)

74 a là bán trục lớn elipxoit WGS-84 ( a = 6 378 137,000 m.) b là bán kính nhỏ của elipxoit WGS-84 (b = 6 356 752, 314 m.)

7.2 TỪ TOẠ ĐỘ ĐỊA TÂM KHÔNG GIAN QUỐC TẾ WGS-84(X,Y,Z) TÍNH TOÁN CHUYỂN ĐỔI THÀNH TỌA ĐỘ ĐỊA TÂM KHÔNG GIAN QUỐC GIA VN-2000(X’,Y’,Z’)

Tính toán chuyển đổi từ tọa độ địa tâm quốc tế WGS-84 (X,Y,Z) thành tọa độ địa tâm quốc gia VN-2000 (X’,Y’,Z’) theo công thức sau:

Trong đó: k là tỷ lệ biến dạng chiều dài của hệ quốc tế WGS 84 s0 với hệ quốc gia VN-2000

(a0, b0, c0 ) là góc quay Ơ-le của trục tọa độ hệ quốc tế WGS-84 so với hệ quốc gia VN- 2000

(∆X0,∆Y0,∆Z0 ) là tọa độ gốc của hệ quốc tế WGS-84 trong hệ quốc gia VN-2000

7.3 TỪ TỌA ĐỘ ĐỊA TÂM KHÔNG GIAN QUỐC GIA VN-2000(X’,Y’,Z’) TÍNH TOÁN CHUYỂN ĐỔI THÀNH TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA KHÔNG GIAN QUỐC GIA VN-2000( B’,L’,H’)

Tính toán chuyển đổi từ tọa độ địa tâm quốc gia VN-2000 (X’,Y’,Z’) thành tọa độ trắc địa quốc gia VN-2000 (B’, L’,H’) theo công thức sau:

Trong đó: e là tâm sai bậc hai của elipxoit WGS84 e 2 = (a 2 - b 2 ) : a 2 (7.12) a là bán trục lớn của elipxoit WGS-84=6 378 137,000 m

75 b là bán trục bé của elipxoit WGS-84=6 356 752, 314 m

N’ là bán kính cung thẳng đứng thứ nhất của elipxoit WGS 84 tại điểm có vĩ độ B’ a N’ = - (7.13)

( 1 - e 2 sin 2 B’) 1/2 Tính B’ theo công thức (18.1) là quá trình tính lặp gần đúng dần

7.4 TỪ TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA KHÔNG GIAN QUỐC GIA (B’,L’,H’) TÌNH TOÁN CHUYỂN ĐỔI THÀNH TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC PHẲNG QUỐC GIA VN-2000 (x’, y’)

1/Tính toán chuyển đổi từ tọa độ trắc địa quốc gia VN-2000 (B’, L’,H’) (trong không gian)thành tọa độ vuông góc phẳng Gáu-Criughe- thuộc hệ qui chiếu VN-2000 (xGAUS,yGAUS) theo công thức: x GAUS = X * + [ N:(2.g 2 )] l 2 sinB’.cosB’ + ……… (7.14) y GAUS = ( l: g).N.cosB’ + ……… (7.15)

Trong đó: xGAUS, yGAUS là độ vuông góc phẳng Gaus-Criughethuộc hệ qui chiếu VN-2000

X * là cung kinh tuyến tính từ xích đạo tới điểm có vĩ độ trắc địa bằng B l là hiệu số giữa kinh tuyến đang xet L với kinh tuyến trục L0 ( l = L - L0 )

N là bán kính cung thẳng đứng thứ nhất của elipxoit WGS-84 g = 206 265 “ (giây)

Tùy thuộc vào độ chính xác của tọa độ cần phải tính và chiều dài cạnh trong lưới mà trong công thức (7.14) và (7.15) lấy số hạng nhiều hay ít…

2/ Từ tọa độ vuông góc phẳng Gaus-Criughe thuộc hệ qui chiếu VN-2000 (xGAUS,yGAUS) tính ra tọa độ vuông góc phẳng UTM thuộc hệ qui chiếu VN-2000 (xUTM,yUTM) theo công thức: x UTM =k 0 x GAUS (7.16) y UTM =k 0 (y GAUS - 500 000) + 500 000 (7.17)

Trong đó: k0= 0,9996 cho múi 6 độ, k0= 0,9999 cho múi 3 độ xUTM , yUTM là tọa độ vuông góc phẳng UTM thuộc hệ qui chiếu VN-2000 xGAUS, yGAUS là tọa độ vuông góc phẳng Gaus-Criughethuộc hệ qui chiếu VN-2000

76 3/Tọa độ vuông góc phẳng UTM thuộc hệ qui chiếu VN-2000 (xUTM,yUTM) tính theo công thức (7.16) và (7.17) trên kia chính là tọa độ vuông góc phẳng quốc gia thuộc hệ qui chiếu VN-2000(x’,y’) mà ta cần tìm x' = x UTM (7.18) y' = y UTM (7.19)

7.5 TỪ TỌA ĐỘ ĐỘC CỰC PHẲNG TRẮC ĐỊA (β,S) TÍNH TOÁN CHUYỂN ĐỔI THÀNH TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC PHẲNG TRẮC ĐỊA QUỐC GIA VN-2000 (x’,y’) x i ’ = x A ’ + s i cos(α AB + β I ) (7.20) y i ’ = y A ’ + s i sin(α AB + β I ) (7.21)

Si - bán kính cực của điểm chi tiết i (đo được)

7.6 TÍNH TOÁN CHUYỂN ĐỔI GIỮA TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC PHẲNG QUỐC GIA VN-2000 (x’,y’) VỚI TỌA ĐỘ VUÔNG GÓC PHẲNG ĐỊA CHÍNH CỦA TỪNG TỈNH (x đc ,y đc )

1.Từ tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN(x’,y’) tính toán chuyển đổi thành tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc ,y đc )

Phải tính toán chuyển đổi từ toạ độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’,y’)thành tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc ,y đc ), vì chúng thuộc hai hệ tọa độ hoàn toàn khác nhau.Việc tính toán này theo hai bước sau:

1/ Bước 1: từ tọa độ vuông góc phẳng quốc gia VN-2000 (x’,y’) được tính chuyển đổi thành tọa độ trắc địa quốc gia VN-200 (B’,L’) theo công thức sau :

1/Trong tất cả các tính toán ở bước 1 này đều coi rằng: x=x’ , y=y’ và B=B’ , L=L’

(7.23) 3/Bán kính vòng thẳng đứng thứ nhất tại B1:

N 1 = a/√(1 − e 2 sin 2 B 1 ) (7.24) 4/Bán kính cung kinh tuyến tại B1:

7/ e 1 = (1 − √1 − e 2 )/(1 + √1 − e 2 ) (7.28) 8/ μ1 =[S0+(x−FN)⁄k0]⁄[a(1−e2⁄4−3e4⁄64−5e6⁄256− )] (7.29) 9/(S0 chiều dài cung kinh tuyến ứng với B0 Với hệ VN2000 có S0 = 0) (7.30)

11/ FN và FE là hằng số dịch trục x, y để tọa độ của tất cả các điểm trong một múi chiếu có giá trị dương Với hệ tọa độ VN2000 thì FN = 0 và FE = 500000m (7.32)

12/ k0 là tỷ lệ biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trục : k0 = 0.9996 với múi chiếu 6 độ, k0 0.9999 với múi chiếu 3 độ (7.33)

2/ Bước 2 : từ tọa độ trắc địa quốc gia VN-2000 (B’,L’) được tính chuyển đổi thành thánh tọa độ vuông góc phẳng địa chính của từng tỉnh (x đc ,y đc ) trong múi chiếu 3 độ địa phương từng tỉnh có kinh tuyến trục bất kỳ theo công thức sau:

1/Trong tất cả các tính toán ở bước 2 này đều coi rằng x=x đc , y=y đc và B=B’ , L=L’ 2/ e’2 = (a2 – b2)/b2 (7.35)

78 3/ N = a/√(1 − e 2 sin 2 B) (7.36) 4/ T=tan2B (7.37) 5/ Cos2B⁄(1−e2) (7.38) 6/ A=(L−L0)cosB (7.39) L là kinh độ điểm xét , đơn vị radian

L0 kinh độ kinh tuyến trục, đơn vị radian 7/ S là chiều dài cung kinh tuyến từ xích đạo tới điểm xét, tính theo:

8/ S0 là chiều dài cung kinh tuyến từ xích đạo tới vỹ tuyến gốc Hệ VN2000 có vỹ tuyến gốc trùng với xích đạo, nên S0=0

9/ FN và FE là hằng số dịch chuyển trục x, y sao cho tọa độ của tất cả các điểm trong một múi chiếu có giá trị dương Với hệ tọa độ VN2000 thì FN = 0 và FE = 500000m

10/ k0: tỷ lệ biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trục có K0 = 0.9996 với múi chiếu 6 độ, k0 0.9999 với múi chiếu 3 độ

Hãy tính toán chuyển đổi tọa độ nhà nước x’ = 2325773.500 m; y’ = 811986.680 m sang tọa độ địa phương có kinh tuyến trục là 108 0 30’ 00” trong múi 3 độ là (x đc ,y đc ) ? (hệ VN-2000) Bước 1 : áp dụng công thức (11.4) tính ra được B’ = 21 0 00’ 00” ; L’ = 108 0 00’00”

Bước 2 : áp dung công thức (11.16) tính ra được x đc = 2322925.843 m ; y đc = 448019.504 m

Như vậy là với cùng một điểm A có tọa độ nhà nước là x’ = 2325773.500 m; y’ 811986.680 m (trong múi chiếu 6 độ với kinh tuyến trục 105 độ để đo vẽ bản đồ địa hình) thì tọa độ địa phương của nó tương ứng là x đc = 2322925.843 m ; y đc = 448019.504 m (trong múi chiếu 3 độ với kinh tuyến trục 108 0 30’ 00” để đo vẽ bản đồ địa chính) Nghĩa là.trị số của chúng hoàn toàn khác nhau ! Đó là lý dô phải tính toán chuyển đổi tọa độ khi muốn dùng điểm mốc khống chế đo vẽ bản đồ địa hình làm điểm mốc khống chế đo vẽ bản đồ địa chính

TÍNH TOÁN CHUYỂN ĐỔI TỌA ĐỘ TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG VÀ KIẾN TRÚC.73 7.1.Từ tọa độ trắc địa không gian quốc tế WGS-84 (B,L,H * ) tính toán chuyển đổi thành tọa địa tâm không gian quốc tế WGS-84 (X,Y,Z)

Từ tọa độ địa tâm không gian quốc gia VN-2000(X’,Y’,Z’) tính toán chuyển đổi thành tọa độ trắc địa không gian quốc gia VN-2000(B’,L’,Z’)