Australijscy eksperci budują najwyższą budowlę wieżową na świecie

Konstruowanie najwyższego budynku świata ma swoje wyzwania, nie jedynym z nich jest trudność w pionowym prowadzeniu jego budowy. Wiatr, obciążenia dźwigów oraz kolejność budowy, wszystkie mają tendencję do wychylania osi budynku od pionu. Dodatkowym problemem był brak dobrej widoczności z góry na powierzchnię ziemi. Australijscy geodeci pracujący na 160-piętrze Burj Dubai Tower budowanego w Zjednoczonych Emiratach Arabskich, musieli odrzucić wiele z tradycyjnych metod tyczenia na rzecz zupełnie nowych technik opartych na GPS (Global Positioning System) i precyzyjnym pomiarze pochylenia.

Główny geodeta projektu Burj Dubai Ian Sparks z Sydney podjął współpracę z Australijczykami głównym geodetą Douglasem Hayesem (Chief Surveyor of Burj Dubai) i starszym inspektorem Hamishem Robertsem oraz z Joelem Van Cranenbroekem z Leica Geosystems. Opracowali oni rozwiązania, które nie zależą od tradycyjnych metod pomiarowych stosowanych na budowach. Sparks jest weteranem projektu Petronas Twin Towers w Malezji, który przejął tytuł najwyższego budynku na świecie w 1998 roku. Australijczycy są na umowie z Samsung Engineering, który zawarł umowę na budowę Tower 2 i SkyBridge na Petronas i jest obecnie głównym partnerem w spółce joint venture, która budowała Burj Dubai.

Osiemnaście kondygnacji wieży Burj Dubai zostało zbudowanych do grudnia 2005 i kompleks pomieszczeń mieszkalnych, hotel, komercyjnych i wypoczynkowych zostanie zakończony w 2008 roku. Jak wszystkie bardzo smukłe wieże, oczekuje się że żelbetowa wieża Burj Dubai, która osiągnie wysokość ponad 800m, będzie poruszać się w miarę oddziałujących obciążeń. Jak na jego wysokość będzie to jednak bardzo sztywny budynek. Inżynierowie szacują, że w przypadku burzy tzw. 50-letniej, szczyt wieży będzie wychylał się o ponad metr.

Stabilność ta wynika częściowo z jego "statywowej" trójnożnej konstrukcji. Rdzeń budynku ma trzy związane z nim komponenty ustawione pod kątem 120 stopni względem siebie. Trzy skrzydła, które promieniują z tego rdzenia będą stopniowo zmniejszać się w miarę wzrostu wysokości budowli.

Za pomocą konwencjonalnych technik pomiarowych, około 200 punktów kontrolnych będzie wymaganych do wytyczenia szalunku na każdym poziomie - jest to niepraktyczna liczba. Zamiast tego, zespół mierniczych postanowił przenieść kontrolę na górną część budynku. To jednak przyniosło swoje własne problemy. Sześć stabilnych pomiarowych punktów odniesienia zostało ustanowione wokół terenu budowy jako podstawowe punkty odniesienia, ale inspektorzy sobie sprawę, że będą mieć one ograniczone zastosowanie jak budynek będzie wyższy. Z powodu mgły i pyłu w powietrzu, widoczność przyrządu nie przekroczy 500 metrów i nie będzie wyraźnej widoczności do podstawy wieży. I nie ma żadnych innych bardzo wysokich budynków w pobliżu aby użyć ich jako punkty odniesienia.

"Ze względu na te trudności, zdecydowano się ustalać pozycje za pomocą GPS. Ta technika została udoskonalona znacznie w ostatnich latach i obecnie zapewnia bardzo dobre wyniki na poziomie milimetrowej dokładności" mówi Sparks. Zamiast stosować pojedynczy odbiornik GPS, który daje pozycję jednego punktu, zespół pomiarowych założył stację bazową w pobliżu budowy o dokładnie znanych współrzędnych. Otrzymane pozycjonowanie różnicowe pozwala odbiornikom GPS umieszczonym w górnej części wieży na uzyskanie bardziej dokładniejszych odczytów. Pomiary w trybie czasu rzeczywistego (RTK) są używane aby określić wcięcie GPS, które jest aktualizowane co ułamek sekundy, do poziomu dokładności 10 mm w płaszczyźnie poziomej xy przez większość dnia i 20 mm dokładność w pionie osi z.

Ze względu na ruchy konstrukcji budynku spowodowane obciążeniem dźwigów, wibracjami i sekwencji krzepnięcia betonu, pozycja jednego odbiornika byłby daleka od stabilnej. Tak więc cztery anteny zostały ustawione w różnych narożnikach na górnej części konstrukcji, z tachimetrem TPS 1201 usytuowanym pośrodku. "Rozwiązanie to, opracowane wspólnie z Leica, daje nam o wiele lepsze wyniki w testach polowych," wyjaśnia Sparks.

Jedno pytanie pozostało – na ile wieża wychyla się od teoretycznej linii kontrolnej w środku budynku? A także wiatr i obciążenie dźwigów, inne czynniki, które mogą spowodować odchylenie, a także osiadanie płyty fundamentowej i nierówne kurczenie się "zielonego" betonu jak już wyschnie. Grupa pomiarowa zdecydowała się na użycie mierników pochylenia Nivel aby uzyskać bardzo dokładne odczyty dla odsunięcia od środka konstrukcji. "Miernik jest bardzo wrażliwy. Na szczycie 800 m budynku będzie w stanie odebrać przesunięcie zaledwie dwóch milimetrów od centrum", mówi Sparks. Nie posiadający części mechanicznych miernik wychyla się a jego wychylenie zależy od dokładności elektronicznego wykrywania zmian powierzchni cieczy. Instrument wielkości Walkmana zostanie zamocowany około 10 poziomów poniżej szalunku na rosnącej strukturze budowli.

"Nigdy nie możemy osiągnąć ideału budynku wznoszącego się idealnie prosto," mówi Sparks. "Osiadanie płyty budynku i pali nośnych, nierówne kurczenie się betonu i jego pełzanie, oraz normalne tolerancje budowlane wszystko to prowadzi do odchyleń i wymaga korekty.

Pierwszą reakcją inżynierów jest "geodeci muszą się mylić!", Ale się nie mylimy. Mamy dobre dane wspierające nasze wnioski. "Sparks mówi , że techniki te są stosowane do australijskich budynków. Ponieważ tutaj wznoszone są wyższe wieże, geodeci i inżynierowie będą musieli rozpocząć rozważać zastosowanie GPS do rozwiązania podobnych problemów pomiarowych.

Źródło:

http://www.infolink.com.au/c/Samsung-Electronics-Australia/Australian-experts-build-world-s-tallest-tower-n763549

Source: Construction Contractor 20.04.2006

Dodatki:

The surveying procedure, called Core Wall Control Survey System (CWCSS), has been applied to the Burj Khalifa in Dubai, UAE; the Al Hamra tower in Kuwait; the Landmark tower in Abu Dhabi; and other high-rise buildings around the world, and has been patented under International Publication Number WO 2007/080092 A1.

standard deviations of concrete core walls are generally around 7mm.

At the very top, I have computed the mean displacement of all core walls: delta Easting = 0mm, delta Northing = 5mm from design position. Of course this quality has come about due to a lot of effort on all sides - not just survey .

Inne dane z innych źródeł:

Burj Dubai is now the world’s tallest building, nearly twice the size of New York’s Empire State Building and higher than the current title holder, the Taipei Financial Center (Taipei 101) in Taiwan. The final height has been 5 kept secret during the construction stage. Not a secret, on the other hand, was the unique monitoring system the author developed together with Douglas Hayes, Chief Surveyor of Burj Dubai. Reaching top of concrete for the Burj tower at Level 156, at level 585.7 m, Douglas Hayes was impressed: "We have used our Leica GX1200, TPS1201 and Nivel 220 systems all the way - the system has proven to be fantastic. Vertical walls are straight, lift shafts are too - standard deviations of concrete core walls are generally around 7mm. At the very top, I have computed the mean displacement of all core walls: delta Easting = 0mm, delta Northing = 5mm from design position. Of course this uality has come about due to a lot of effort on all sides - not just survey. But for our part I am very pleased with the way things have gone! The system has also allowed me to monitor the structure continuously and remotely, from a dynamic perspective as well as from a long term one, to quite amazing accuracy."

The opening ceremony included another surprise. The tower, which had been known as the Burj Dubai, was renamed the Burj Khalifa, in honor of Sheik Khalifa bin Zayed Al Nahyan, the president of the neighboring emirate Abu Dhabi. The last-minute switch carries a symbolic weight in light of the billions of dollars oil-rich Abu Dhabi has poured into Dubai in order to cover its debts

The Burj is not only the tallest building in the world, it’s also home to the highest observation deck, swimming pool, elevator, restaurant, and fountain in the world.