Kiến nghị về sử dụng phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc lấy từ thiết kế theo ứng suất cho phép trong thiết kế theo trạng thái giới hạn

Nội dung text: Kiến nghị về sử dụng phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc lấy từ thiết kế theo ứng suất cho phép trong thiết kế theo trạng thái giới hạn

1. ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA KIẾN NGHỊ VỀ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC LẤY TỪ THIẾT KẾ THEO ỨNG SUẤT CHO PHÉP TRONG THIẾT KẾ THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN TS. TRỊNH VIỆT CƯỜNG Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Kinh nghiệm ở một số quốc gia tiên tiến 2. Thiết kế theo ứng suất cho phép và theo trạng cho thấy việc chuyển đổi các phương pháp hoặc thái giới hạn công thức tính toán sức chịu tải của cọc từ thiết kế 2.1 Thiết kế theo ứng suất cho phép theo ứng suất cho phép sang thiết kế theo trạng thái giới hạn là vấn đề phức tạp. Hệ số an toàn tương Trong thiết kế theo ứng suất cho phép, tải trọng đương là một trong những chỉ tiêu đánh giá sự phù tác dụng lên cọc phải đáp ứng điều kiện: hợp của hệ số tin cậy khi chuyển đổi. Bài báo này R Q Q u (1) trình bày một số nhận xét về việc sử dụng một số a FS phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc lấy từ thiết kế theo ứng suất cho phép trong tiêu chuẩn trong đó: thiết kế móng cọc của Việt Nam và kiến nghị cách Q - tải trọng làm việc của cọc (lấy bằng tải trọng xác định hệ số an toàn tương đương. tiêu chuẩn); 1. Mở đầu Qa - sức chịu tải cho phép của cọc; Những phiên bản đầu tiên của tiêu chuẩn thiết Ru - sức chịu tải giới hạn của cọc, lấy giá trị kế móng cọc như TCXD 21-72 và 20TCN 21-86 nhỏ hơn sức kháng của đất nền và độ bền của kết được biên soạn hoàn toàn dựa trên tiêu chuẩn của cấu cọc; Liên Xô, trong đó các tính toán sức chịu tải của cọc FS – hệ số an toàn tổng thể. Thông thường chủ yếu dựa trên tương quan giữa chỉ tiêu vật lý FS=2 4, tùy theo loại cọc, đặc điểm của công trình, của đất với ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc  phương pháp thi công và phương pháp kiểm tra (thường được gọi là phương pháp tra bảng). Những sức chịu tải của cọc. phiên bản sau này như TCXD 205:1998 và mới nhất là TCVN 10304:2014 đã bổ sung một số phương Phương pháp ƯSCP đơn giản, dễ áp dụng pháp tính toán sức chịu tải và độ lún của móng cọc nhưng việc lựa chọn hệ số an toàn cho thiết kế là lấy từ các tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo của các chủ quan và không đưa ra được mức độ tin cậy của nước khác như Nhật Bản và Canada. Những nội xác suất phá hoại. Tuy vậy khái niệm hệ số an toàn dung đó, đặc biệt là một số phương pháp tính toán đã ăn sâu vào tư duy của các kỹ sư kết cấu nên sức chịu tải của cọc từ kết quả khảo sát hiện trường, việc đánh giá độ an toàn của các sản phẩm thiết kế đã được áp dụng rộng rãi trong thiết kế móng cọc vẫn dễ dàng hơn nếu có thể đưa ra được giá trị cụ trong những năm vừa qua. thể của hệ số an toàn tổng thể. Thực tế cũng đã cho thấy có một số vấn đề 2.2 Thiết kế theo trạng thái giới hạn (TTGH) và chưa được giải quyết một cách hợp lý khi đưa các hệ số an toàn tương đương công thức tính toán từ các nguồn tài liệu dựa trên 2.2.1 Nguyên tắc chung của thiết kế theo trạng thái thiết kế theo ứng suất cho phép vào tiêu chuẩn dựa giới hạn trên thiết kế theo trạng thái giới hạn của Việt Nam. Bài báo này trình bày kinh nghiệm chuyển đổi từ Thuật ngữ thiết kế theo TTGH được sử dụng để thiết kế theo ƯSCP sang TTGH ở nước ngoài và chỉ phương pháp thiết kế trong đó kết cấu không một số tồn tại khi bổ sung một số phương pháp tính được vượt quá những giới hạn mà vượt quá chúng toán sức chịu tải của cọc ở Việt Nam. Việc áp dụng thì kết cấu không đáp ứng yêu cầu đặt ra đối với hệ số an toàn tương đương trong chuyển đổi có thể khả năng chịu tải và chuyển vị cũng như biến dạng được áp dụng trong điều kiện chưa có những của nền và móng. Khác với ƯSCP, trong thiết kế nghiên cứu đủ tin cậy dựa trên xử lý thống kê các theo TTGH sử dụng các hệ số riêng cho tải trọng và số liệu thí nghiệm gia tải cọc trong điều kiện cụ thể cho sức chịu tải của cọc. Thông thường các hệ số ở Việt Nam. riêng làm tăng giá trị của các tải trọng và làm giảm 16 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2016
2. ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA sức chịu tải của cọc. Phần lớn các tiêu chuẩn thiết Từ đó, tải trọng truyền lên cọc là: kế móng cọc ở các quốc gia tiên tiến trên thế giới Q 1,15Q (6) đã áp dụng phương pháp TTGH, đi đầu là Liên Xô d k (cũ), sau đó là các quốc gia châu Âu và muộn hơn 2.3.2 Tóm tắt qui định về xác định sức chịu tải của là những quốc gia như Mỹ và Canada. cọc theo TCVN 10304:2014 Tải trọng dọc trục tính toán Q phải đáp ứng Trong thiết kế cọc theo TTGH về cường độ cần d đáp ứng quan hệ giữa tải trọng và sức chịu tải:  o điều kiện: Qd Rc,d (7)  n Qd  LQk  R Rk (2) trong đó: R là trị tính toán của sức chịu tải trọng trong đó: c,d Rc,k Rc,u Q , Q - lần lượt là trị tính toán và trị tiêu nén dọc trục cọc. Thay R vào (7), d k c,d   chuẩn của tải trọng truyền lên cọc; k k có được:  ,  - lần lượt là hệ số độ tin cậy của tải L R  trọng và của sức chịu tải của cọc; o Qd Rc,u (8)  n k Rk - trị tiêu chuẩn sức chịu tải của cọc. Cách xác định giá trị của tải trọng, sức chịu tải trong đó: Rc,d - trị tính toán sức chịu tải của cọc; của cọc và các hệ số riêng tương ứng được qui Rc,k , Rc,u - lần lượt là trị tiêu chuẩn và trị giới định trong các tiêu chuẩn. Ở Việt Nam hiện nay, các hạn sức chịu tải của cọc. Quan hệ giữa hai đại tiêu chuẩn có liên quan đến vấn đề này là TCVN lượng này là R = R , trong đó  là hệ số xác 2737:1995 (đối với tải trọng và tác động) và TCVN c,k c,u định theo điều 7.1.12 của TCVN 10304:2014 (Trong 10304:2014 (đối với thiết kế móng cọc). báo cáo này lấy  =1,0); 2.3 Xác định hệ số an toàn tương đương FStđ  0 ,  n ,  k - lần lượt là hệ số điều kiện làm 2.3.1 Tóm tắt qui định về tải trọng và tác động của việc của cọc, hệ số tin cậy về tầm quan trọng của TCVN 2737:1995 công trình và hệ số tin cậy theo đất. Thay (6) vào (8) và biến đổi: Tiêu chuẩn qui định chi tiết về các loại tải trọng,  o giá trị tiêu chuẩn của chúng và cách xác định các Qk Rc,u (9) giá trị tính toán của tải trọng theo các tổ hợp khác 1,15 n k nhau. Có thể lấy ví dụ về tổ hợp tải trọng cơ bản với Từ đó có được hệ số an toàn tương đương để 2 hoạt tải: so sánh với các thiết kế theo ứng suất cho phép: d c c c qtt  tt qtt  TH ( ht dhqht dh  ht nhqht nh ) (4) 1,15 n k FStđ (10) trong đó:  o d 3. Kinh nghiệm chuyển đổi ở nước ngoài qtt - tải trọng tính toán Những tiêu chuẩn thiết kế kết cấu đầu tiên trên qc , qc , qc - lần lượt là trị tiêu chuẩn của tt ht dh ht nh thế giới được ban hành ở Mỹ vào những thập kỷ tĩnh tải, của thành phần dài hạn và ngắn hạn của đầu tiên của thế kỷ 20, năm 1910 ACI đưa ra hoạt tải; "Standard Building Regulations for the Use of Reinforced Concrete" còn “Standard Specification  tt ,  ht dh ,  ht nh - lần lượt là hệ số độ tin cậy của tĩnh tải, của thành phần dài hạn và ngắn hạn for Structural Steel for Buildings” AISC được ban của hoạt tải; hành vào năm 1923 đều dựa trên phương pháp thiết kế theo ứng suất cho phép. Đến nay ở một số - hệ số tổ hợp của hoạt tải.  TH quốc gia vẫn duy trì phương pháp thiết kế theo ứng Đối với mỗi trường hợp cụ thể có thể xác định suất cho phép, trong số đó có những nền kinh tế lớn quan hệ: q d K tđ (q c qc q c ) (5) như Nhật Bản [1], Ấn Độ [2], Đến những năm tt tt ht dh ht nh 1950, thiết kế theo trạng thái giới hạn lần đầu được Theo kinh nghiệm, có thể lấy hệ số cho tải trọng đưa vào tiêu chuẩn ở Liên Xô và một số nước châu tương đương, theo kinh nghiệm K tđ 1,15 cho các Âu, sau đó phương pháp này dần được chấp nhận kết cấu nhà thường gặp, tức là: ở nhiều quốc gia khác như Mỹ và Canada vào d c c c qtt 1,15(qtt qht dh qht nh ) những năm 1980 và 1990. Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2016 17
3. ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA Chuyển đổi các tiêu chuẩn từ thiết kế theo năm 1998 và 2004 ban hành các phiên bản tiếp theo. ƯSCP sang thiết kế theo TTGH đòi hỏi phải điều Trong giai đoạn 1994-2007 đã cho phép tồn tại song chỉnh một cách đồng bộ các tiêu chuẩn của cả hệ song các tiêu chuẩn thiết kế theo ƯSCP và LRFD và thống. Vào đầu những năm 1980, Cơ quan Giao người sử dụng có thể tùy ý lựa chọn áp dụng 1 trong thông Vận tải Ontario (Canada) đã tổ chức biên 2 tiêu chuẩn đó. Tới 2007, tức là 13 năm sau khi ban soạn tiêu chuẩn thiết kế nền móng của cầu và hạ hành tiêu chuẩn LRFD đầu tiên, thì tất cả các công tầng theo TTGH. Thông qua so sánh các tính toán trình đường cao tốc sử dụng nguồn vốn liên bang thiết kế theo ƯSCP và TTGH và thực hiện một số của Mỹ bắt buộc phải sử dụng tiêu chuẩn mới. Một hiệu chuẩn, tiêu chuẩn mới đã chấp nhận các hệ số trong những nội dung quan trọng để áp dụng tiêu giảm (c và tanφ) của tiêu chuẩn Đan Mạch, với các hệ số 0,5 và 0,8 lần lượt cho c và tanφ. Tuy nhiên, chuẩn mới là hiệu chuẩn hệ số riêng của tải trọng và các tính toán hiệu chỉnh cho thấy có nhiều chênh sức kháng theo phương pháp ƯSCP vốn đã được lệch trong kết quả thiết kế theo 2 phương pháp. Một sử dụng trước đó ở mỗi bang. Bảng 1 trình bày kết hệ số mới, gọi là hệ số điều chỉnh sức kháng đã quả so sánh giữa hệ số an toàn tương đương (FStđ) được sử dụng để cải thiện sự phù hợp của 2 khi thiết kế theo LRFD với hệ số an toàn trong thiết phương pháp cũ và mới. Tuy vậy sau khi ban hành kế theo ƯSCP truyền thống. Có thể thấy hệ số an tiêu chuẩn mới đã có rất nhiều ý kiến về việc thiết toàn tương đương khi áp dụng LRFD thay đổi theo kế theo ƯSCP và TTGH chênh lệch nhiều ở một số phương pháp tính toán và có xu hướng cho thấp hơn lớn các dự án, đặc biệt là đối với tường chắn cao và một chút so với ƯSCP. Tuy vậy trong hầu hết các nhóm cọc lớn. Nguyên nhân chủ yếu của các chênh trường hợp có FStđ 2 và đặc biệt giá trị lớn nhất của lệch đó là do việc áp dụng một cách cứng nhắc các FStđ ứng với tính toán sức chịu tải của cọc từ kết quả giá trị của hệ số riêng cho sức kháng thay vì xem thí nghiệm SPT. xét kinh nghiệm thực tế về điều chỉnh hệ số an toàn cho mỗi bài toán cụ thể về nền móng và phương Kinh nghiệm chuyển đổi từ thiết kế theo ƯSCP pháp phân tích. Các phiên bản tiếp theo của tiêu sang TTGH ở Canada và Mỹ cho thấy xu hướng chuẩn đã có những điều chỉnh bổ sung về phương chung là sản phẩm của thiết kế theo phương pháp pháp tính toán và các hệ số an toàn riêng với mục mới (TTGH) cần có được mức độ an toàn tương đích xét đến những điều kiện đa dạng của đất nền đương với kết quả thiết kế theo phương pháp và của tải trọng [3]. ƯSCP. Nói chung hệ số an toàn của phương pháp Ở Mỹ, AASHTO là tổ chức đi đầu trong chuyển ƯSCP được lấy làm chuẩn mực để đánh giá sự phù đổi từ thiết kế theo ƯSCP sang TTGH, với tiêu chuẩn hợp của các hệ số riêng của TTGH khi chuyển đổi, thiết kế cầu theo hệ số tải trọng và sức kháng do phương pháp ƯSCP đã có một quá trình áp (LRFD). Quá trình chuyển đổi được thực hiện thận dụng đủ dài, sản phẩm thiết kế đã được thử thách trọng và kéo dài trong nhiều năm: Vào năm 1994 ban qua thời gian và giới chuyên môn đã tích lũy được hành phiên bản đầu tiên của LRFD, sau đó vào các nhiều kinh nghiệm về áp dụng phương pháp này. Bảng 1. Hệ số an toàn tương đương khi thiết kế theo AASHTO LRFD 1997 so với thiết kế theo ƯSCP [6] Phương pháp xác định FStđ khi thiết kế FS khi thiết kế sức chịu tải theo LRFD theo ƯSCP Ma sát trong đất dính: - Phương pháp 2,0 - Phương pháp  2,9 2,75 - Phương pháp  2,6 Sức chống dưới mũi: - Đất dính 2,0 2,75 - Đá 2,9 Ma sát và sức chống dưới mũi trong cát: - Theo SPT 3,2 2,75 - Theo CPT 2,6 Ma sát và sức chống dưới mũi trong các loại đất: - Nén tĩnh 1,8 2,0 - PDA 2,0 2,25 18 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2016
4. ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA 4. Về áp dụng một số công thức tính toán có nguồn Sự đan xen giữa các công thức tính toán theo gốc ngoài tiêu chuẩn Liên Xô hoặc Nga trong các ƯSCP và theo TTGH trong cùng tiêu chuẩn có thể tiêu chuẩn thiết kế móng cọc của Việt Nam gây nhầm lẫn. Ví dụ người thiết kế có thể sử dụng Ở Việt Nam, các công thức tính toán có nguồn tải trọng tính toán kết hợp với sức chịu tải cho phép gốc từ tài liệu Nhật Bản và phương Tây đã được để xác định số lượng cọc trong nhóm. Kết quả tính đưa vào tiêu chuẩn thiết kế móng cọc từ cuối những toán trong trường hợp này sẽ quá thiên về an toàn năm 1990 và đã được áp dụng rộng rãi trong thực do số lượng cọc bố trí trong nhóm sẽ nhiều hơn số tế. Một số vấn đề liên quan đến chuyển đổi các lượng cần thiết. công thức tính toán theo ƯSCP vào TCXD 4.2 Các phương pháp tính toán sức chịu tải của 205:1998 và TCVN 10304:2014 được trình bày và cọc lấy từ các tiêu chuẩn dựa trên thiết kế theo phân tích sau đây, từ đó đưa ra các nhận xét và kiến nghị tương ứng. ƯSCP trong TCVN 10304:2014 4.1 Các phương pháp tính toán sức chịu tải của TCVN 10304:2014 chủ yếu chuyển dịch tiêu cọc lấy từ các tiêu chuẩn dựa trên thiết kế theo chuẩn SP 24.13330.2011 của Liên bang Nga, ƯSCP trong TCXD 205:1998 ngoài ra trong tiêu chuẩn đã bổ sung một số công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo kết TCXD 205:1998 kế thừa các phiên bản trước quả thí nghiệm SPT, CPT và theo các chỉ tiêu cơ của tiêu chuẩn thiết kế móng cọc, đồng thời đã bổ học của đất. So với TCXD 205:1998, tiêu chuẩn sung nhiều nội dung lấy từ các tiêu chuẩn của mới đã thay thế hệ số an toàn kèm theo công phương Tây và Nhật Bản. Một số phương pháp tính thức tính toán theo ƯSCP bằng các hệ số riêng toán sử dụng kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn của SP 24.13330.2011. Áp dụng công thức (11) (SPT) và sử dụng các chỉ tiêu cường độ của đất lần để tính toán FS cho kết quả như trình bày đầu đã được đưa vào tiêu chuẩn thiết kế móng cọc tđ trong bảng 2. Có thể nhận xét: của Việt Nam. Có thể lấy ví dụ về công thức của Nhật Bản để tính toán sức chịu tải Qa (tính bằng - Trong tiêu chunhận xét: ày trong ch tiêu chuẩn Tấn) theo số liệu SPT: SP 24.13330.2011 của Liên bang Nga, ngoài ra 1 trong tiêu chuẩn đã bổ sung một sdụ tiêu chuẩn (11) Qa [ N a Ap (0,2N s Ls c) d] hiện nay qui định áp dụng cùng hệ số tin cậy  3 k cho nhiêu chunhận xét: ày trong ch tiêu chuẩn SP trong đó: 24.13330.2011 của Liên bang Nga, ngoài ra trong N a , N s - lần lượt là chỉ số SPT của đất dưới tiêu chuẩn đã bổ sung một sdụ tiêu chuẩn hiện na mũi cọc và của lớp cát bên thân cọc, búa/30 cm; - FStđ <2 trong phchunhận xét: ày trong. Đối với Ls , Lc - lần lượt là chiều dài đoạn cọc nằm một số phương pháp tính toán đã bổ sung vào TCVN trong đất cát và đất sét, m; 10304:2014 như phương pháp tính toán theo SPT thì - hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào giá trị nêu trên của FStđ là thng phchunhận xét: ày phương pháp thi công cọc; trong. Đối với một số phương p 2,5 thng phch2], FS=3 ở Nhật Bản [1], FS 3 thng phch2],5] và Perú c - lực dính của đất sét bên thân cọc, T/m2. [4]); Kết quả tính toán theo công thức (11) là sức - Kết quả tính toán trong bảng 2 có thể phù hợp chịu tải cho phép của cọc, cho thấy đây là công với nhận xét của một số nhà chuyên môn là sức thức áp dụng trong thiết kế theo ƯSCP. Để áp dụng chịu tải tính toán theo tiêu chuẩn hiện nay khá cao. công thức trên, trong thiết kế cần sử dụng giá trị tiêu Trong thực tế, thí nghiệm nén tĩnh cọc ở một số chuẩn của tải trọng để xác định độ sâu hạ cọc hoặc công trình cũng cho thấy cọc bị phá hoại khi chưa số lượng cọc trong nhóm. đạt 200% tải trọng thiết kế. Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2016 19
5. ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA Bảng 2. Hệ số an toàn tương đương, FStđ , khi thiết kế theo TCVN 10304:2014 HS tầm quan trọng HS ĐK HS an toàn tương đương HS tin  n FStđ Số cọc làm cậy việc trong móng  CT cấp CT cấp k CT cấp I CT cấp I CT cấp II CT cấp III II III  0 n 21 1.4 1.68 1.61 1.54 Từ 11 đến 20 1.55 1.86 1.78 1.71 1,2 1,15 1,1 1.15 Từ 06 đến 10 1.65 1.98 1.90 1.82 Từ 01 đến 05 1.75 2.10 2.01 1.93 HC 4.3 Đề xuất hiệu chỉnh hệ số riêng áp dụng cho trong đó  k là hệ số tin cậy theo đất đã hiệu chỉnh. các công thức tính toán sức chịu tải của cọc từ b) Giá trị của FS tđ thay đổi theo hệ số an toàn nguồn thiết kế theo ƯSCP được qui định cho phương pháp tính toán sức chịu Trong điều kiện chưa có đủ cơ sở để xác định tải của cọc trong thiết kế theo ƯSCP. Ví dụ có thể các hệ số riêng cho các phương pháp tính toán sức lấy FS tđ =2,53 cho các tính toán theo số liệu SPT, chịu tải của cọc, có thể tiếp thu kinh nghiệm của các còn đối với trường hợp sử dụng số liệu thí nghiệm nước tiên tiến đã chuyển đổi tiêu chuẩn thiết kế CPT có thể lấy FS =2,0. Tính toán theo (11) được móng từ ƯSCP sang TTGH. Một trong những cách tđ đơn giản nhất là đảm bảo cho hệ số an toàn tương thực hiện cho 2 trường hợp: đương trong thiết kế theo TTGH không chênh lệch Trường hợp 1: FS tđ thay đổi theo số lượng cọc nhiều so với hệ số an toàn áp dụng trong thiết kế trong móng theo qui luật tương tự như  trong theo TTGH. Đối với trường hợp cụ thể của TCVN k TCVN 10304:2014. Trong trường hợp này giá trị 10304:2014 có thể thực hiện theo nguyên tắc sau: của FS tđ sẽ lớn nhất khi số lượng cọc trong móng a) Áp dụng các hệ số điều kiện làm việc  và hệ 0 nhỏ và ngược lại như thể hiện trong Bảng 3. Kết số tin cậy về tầm quan trọng của công trình  đã n quả tính toán cho thấy khi FS max =3,0 ứng với số qui định trong tiêu chuẩn, chỉ hiệu chỉnh hệ số tin tđ cậy theo đất theo công thức biến đổi từ (10): lượng 15 cọc trong móng thì khi số cọc tăng đến 21 cây hoặc nhiều hơn thì FS tđ được giảm khoảng HC  o FS tđ max  k (12) 25% so với FS tđ . 1,15 n HC Bảng 3. Hệ số  k tương ứng với FS tđ HS tầm quan trọng HS ĐK HC  n  k Số lượng cọc làm trong móng FS tđ CT cấp CT cấp việc CT cấp I CT cấp I CT cấp II CT cấp III II III  0 n 21 2.0 1.67 1.74 1.82 Từ 11 đến 20 2.5 2.08 2.17 2.27 1,2 1,15 1,1 1.15 Từ 06 đến 10 2.8 2.33 2.43 2.55 Từ 01 đến 05 3 2.50 2.61 2.73 Trường hợp 2: FS tđ không thay đổi theo số lượng cọc. Kết quả trình bày trong bảng 4 ứng với FS tđ HC =2,0 và FS tđ =3,0 cho thấy  k cao hơn  k trong TCVN 10304:2014 khi FS tđ =3,0. Tuy vậy khi FS tđ =2,0 HC thì  k  k . 20 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2016
6. ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA HC Bảng 4. Hệ số  k tương ứng với FS tđ =3,0; 2,5 và 2,0 HS tầm quan trọng HS ĐK HC  n  k Số lượng cọc làm FS việc trong móng tđ CT cấp CT cấp CT cấp I CT cấp I CT cấp II CT cấp III II III  0 n 21 Từ 11 đến 20 3,0 2,5 2,61 2,73 [2,5] 1,2 1,15 1,1 1.15 [2,0] [2,08] [2,18] Từ 06 đến 10 (2,0) (1,67) (1,74) (1,82) Từ 01 đến 05 4.4 Ví dụ áp dụng L là chiều dài cọc trong lớp đất chịu lực, m. Ở đây cọc có tổng chiều dài 30 m, bao gồm 18 m nằm Công trình xây dựng cấp II ( =1,15) sử dụng n trong lớp chịu lực (L=18 m); cọc khoan nhồi hạ vào các lớp cát rất mịn hoặc bụi không dính. Người thiết kế đề xuất tính toán sức D là đường kính tiết diện cọc, m. Trong ví dụ có chịu tải của cọc theo tiêu chuẩn Ấn Độ IS 2911 [2]: B=0,6 m; L N A Ap , As lần lượt là diện tích tiết diện mũi và s s 2 Rc,u 10N p Ap , kN (13) diện tích mặt bên cọc trong lớp chịu lực, m . Từ đó D 0,60 2 2 Ap =0,283 m và As =33,93 m . trong đó: Khi áp dụng công thức (12), tiêu chuẩn qui định N p , N s lần lượt là trị trung bình của chỉ số áp dụng FS 2,5 và sức kháng mũi không vượt quá SPT ở mũi cọc và dọc thân cọc, búa/30 cm. Trong 130N p Ap . ví dụ lấy N p =15 và N s =12; Thay các giá trị vào công thức (13), có được: 18 12*33,93 R 10 *15 0,283 1272.35 678.59 (kN) c,u 0,6 0,60 Vì trị giới hạn của sức kháng dưới mũi cọc Có thể thấy trong trường hợp này thiết kế theo không lớn hơn 551.35 kN nên: IS 2911 sẽ an toàn hơn. Tuy vậy, sức chịu tải của cọc cần được kiểm tra bằng thí nghiệm hiện trường R 551,35 678.59 1229.94 (kN) c,u và cần thực hiện các nghiên cứu thích hợp để xác Theo TCVN 10304:2014,  0 1,15 và với định hệ số tin cậy tương ứng với phương pháp tính nhóm 9 cọc có hệ số  k 1.65. Tải trọng lớn nhất toán sức chịu tải của cọc. truyền lên cọc bằng: 5. Các kiến nghị 1*1,15 Q *1229,94= 745.4 kN Việc bổ sung các công thức và phương pháp d 1,15*1,65 tính toán từ các nguồn tài liệu của phương Tây và Đối với FS=2,5, nếu áp dụng hệ số tin cậy đã Nhật Bản vào tiêu chuẩn thiết kế móng cọc của Việt HC Nam là cần thiết. Tuy vậy việc đưa các công thức hiệu chỉnh trong bảng 4 [với  k =2,08 cho công trình cấp II] thì tải trọng lớn nhất truyền lên cọc sẽ tính toán từ tài liệu có nguồn gốc thiết kế theo bằng: ƯSCP vào áp dụng trong tiêu chuẩn Việt Nam còn có những điểm chưa hợp lý. 1*1,15 Q *1229,94= 591,3 kN d 1,15* 2,08 Qua nghiên cứu kinh nghiệm chuyển đổi tiêu chuẩn từ thiết kế theo ƯSCP sang thiết kế theo Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2016 21
7. ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA TTGH ở một số nước tiên tiến và ở Việt Nam, có 1. Architectural Institute of Japan (1988), thể kiến nghị: Recommendations for Design of Building Foundations. - Cần xác định các hệ số tin cậy cho mỗi công 2. IS 2911:2010 Code of practice for design and  k thức hoặc phương pháp tính toán bằng các phương construction of pile foundations, Bureau of Indian pháp thống kê các kết quả thí nghiệm gia tải cọc. Ví Standards. dụ với cùng phương pháp xác định sức chịu tải của 3. Fellenius B.H. (2009), Basics of Foundation Design cọc bằng tải trọng động không thể áp dụng cùng (Electronic Edition). một giá trị của cho các kết quả thu được từ thí  k nghiệm PDA và tính toán bằng công thức động; 4. Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción del Perú (1997), Reglamento nacional - Khi chưa có cơ sở chắc chắn thì nên sử dụng de cimentaciones – Norma E05 – Suelos y hệ số an toàn FS được khuyến cáo hoặc qui định cimentaciones. áp dụng cho phương pháp hoặc công thức tính toán 5. The Government of the Hong Kong Special làm cơ sở để xác định  k . Tiêu chí FS tđ FS có thể được coi là một trong những cơ sở để đánh giá sự Administrative Region (2004), Code of Practice for phù hợp của mức độ an toàn đạt được khi áp dụng Foundation. công thức hoặc phương pháp tính toán trong thiết 6. US Federal Highway Administration (2001), Load and kế theo TTGH; Resistance Factor Design (LRFD) for Highway Bridge Substructures - Reference Manual and Participant - Có thể tham khảo các hệ số  k trong bảng 3 và bảng 4 khi chuyển đổi công thức hoặc phương pháp Workbook, Publication No. FHWA HI-98-032. tính toán lấy từ tài liệu thiết kế theo ƯSCP. Ngày nhận bài: 13/9/2016. TÀI LIỆU THAM KHẢO Ngày nhận bài sửa lần cuối: 14/10/2016. 22 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 3/2016