Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn châu Âu trong tính toán thiết kế móng nông tại Việt Nam

Bài viết Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn châu Âu trong tính toán thiết kế móng nông tại Việt Nam đề xuất lựa chọn hướng tiếp cận phù hợp, cho kết quả tương thích với tiêu chuẩn hiện hành. Đồng thời đưa ra nhận xét ưu nhược điểm của mỗi hướng tiếp cận khi áp dụng ở Việt Nam.

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nNgày nhận bài: 02/4/2022 nNgày sửa bài: 18/4/2022 nNgày chấp nhận đăng: 20/5/2022 Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn châu Âu tính tốn thiết kế móng nơng Việt Nam Study on the application of Eurocode in the design of shallow foundation in Vietnam    > THS ĐẶNG ĐỨC HIẾU1; TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT1; THS NGUYỄN VIẾT MINH1; THS GIANG THÁI LÂM1; PGS TS NGUYỄN BẢO VIỆT1 Email: vietnh@huce.edu.vn Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội 112 TÓM TẮT: Trong xu hội nhập giới, việc áp dụng tiêu chuẩn châu Âu tính tốn thiết kế móng cơng trình nhu cầu tất yếu Hơn Bộ Xây dựng có kế hoạch chuyển dịch sang hướng sử dụng tiêu chuẩn châu Âu (Eurocode) Việt Nam, thay bổ trợ cho tiêu chuẩn hành Cho nên việc nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn khía cạnh xem xét tương thích với tiêu chuẩn hành cần thiết Dựa kết tính tốn thiết kế móng đơn bê tơng cốt thép cột theo ba hướng tiếp cận quy định tiêu chuẩn châu Âu EN 1997 (tiêu chuẩn thiết kế địa kỹ thuật), sau so sánh với kết tính tốn theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 (tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình) Bài báo đề xuất lựa chọn hướng tiếp cận phù hợp, cho kết tương thích với tiêu chuẩn hành Đồng thời đưa nhận xét ưu nhược điểm hướng tiếp cận áp dụng Việt Nam Từ khóa: Móng nơng; Eurocode; sức chịu tải nền; TCVN 9362:2012; ABSTRACT: In the trend of integration with the whole world, the application of European standards in shallow foundation design is obvious Moreover, the Ministry of Construction plans to switch to using the European standard set (Eurocode) in Vietnam, replacing or supplementing the current standards Therefore, it is necessary to study and apply this set of standards in terms of compatibility with current standards Based on the results of the calculation of an isolated footing according to all three approaches specified in the European standard - EN 1997 (Geotechnical design), then compared with the result calculated according to the standard TCVN 9362: 2012 (Specification for design of foundation for buildings and structures), this paper proposes a suitable choice from the three approaches, which compatibles with the standard TCVN 9362:2012 In addition, the advantages and disadvantages of each method when applied in Vietnam were also presented Keywords: Shallow foundation; Eurocode; bearing capacity; TCVN 9362:2012; ĐẶT VẤN ĐỀ Những năm gần đây, có mặt Cơng ty đa quốc gia hoạt động lĩnh vực xây dựng cơng trình Việt Nam ngày nhiều, bên cạnh tiêu chuẩn TCVN hành, nhu cầu sử dụng tiêu chuẩn lớn có sức lan tỏa phạm vi toàn giới tiêu chuẩn châu Âu, tiêu chuẩn Mỹ, số nước Nhật, Trung Quốc công tác xây dựng nước ta điều tất yếu Hơn tiêu chuẩn TCVN hành dù biên soạn, cập nhật sửa đổi theo phát triển khoa học công nghệ, cịn điểm lúng túng, thiếu tính đồng quán Cho nên Bộ Xây dựng có kế hoạch chuyển dịch sang hướng sử dụng tiêu chuẩn châu Âu (Eurocode) Việt Nam, thay bổ trợ cho tiêu chuẩn hành [1, 2] Xuất phát từ thực tế khách quan đó, việc nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn khía cạnh xem xét tương thích với tiêu chuẩn hành cần thiết Tuy nhiên, thời điểm này, nghiên cứu khía cạnh cịn hạn chế, thực cần đẩy mạnh Theo EN 1997 [3]: “Đối với tình thiết kế địa kỹ thuật, phải đảm bảo khơng có giới hạn liên quan trạng thái bị vượt quá” Các trạng thái giới hạn (bao gồm trạng thái giới hạn GEO, STR, EQU, UPL HYD trạng thái giới hạn khả sử dụng) phải xác minh kết hợp phương thức sau: sử dụng tính tốn, sử dụng kết đo, mơ hình thí nghiệm thử tải, phương pháp quan trắc Trong ý nghĩa trạng thái giới hạn cường độ theo tiêu chuẩn EN 1997 đượt liệt kê Bảng 6.2022 ISSN 2734-9888 Bảng Ý nghĩa trạng thái giới hạn cường độ tiêu chuẩn EN 1997 [3] TTGH Ý nghĩa Nền ổn định biến dạng phát triển khơng dừng, vai trò sức kháng cắt đất GEO đá làm cơng trình đóng vai trị phần sức kháng chống lại tác động Kết cấu cấu kiện (bao gồm: móng, cọc…) ổn định biến dạng phát triển không STR dừng, cường độ vật liệu làm cấu kiện đóng vai trị phần sức kháng chống lại tác động Trạng thái cân tĩnh kết cấu đất, mô tả khối cứng tuyệt đối; EQU cường độ vật liệu làm cấu kiện, đất yếu tố sức kháng chống lại tác động Trạng thái cân tĩnh kết cấu đất UPL chịu tác động đẩy nước Trạng thái ổn định đẩy trồi, xói lở cục HYD bộ, chảy đùn gây gradient thủy lực dịng thấm Hình 1: Mơ tả sơ lược quy trình tính tốn thiết kế theo EN 1997 [4]: Hình Thiết kế dựa vào tính tốn [4] Cụ thể hơn, xác minh trạng thái giới hạn cường độ theo EN 1997 quy định sau: E d  Rd (1) đó:  Ed tác động,  Rd sức kháng phản ứng lại ảnh hưởng tác động Theo EN 1997, cách thức bất phương trình (1) xác lập sử dụng ba hướng tiếp cận:  Với hướng tiếp cận số 1: hệ số an toàn riêng phần áp dụng với tác động (trong tổ hợp 1) chủ yếu với thuộc tính vật liệu (trong tổ hợp 2);  Với hướng tiếp cận số 2: hệ số an toàn riêng phần áp dụng cho tác động đồng thời với sức kháng phản ứng chống lại tác động  Với hướng tiếp cận số 3: hệ số an toàn riêng phần áp dụng cho tác động có yếu tố kết cấu (nhưng khơng tác động có yếu tố địa kỹ thuật) thuộc tính vật liệu Như nói trên, xác lập bất phương trình (1), ba hướng tiếp cận nêu áp dụng; áp dụng nhiều hướng tiếp cận để thiết lập bất phương trình Điều làm bối rối kỹ sư lựa chọn áp dụng tiêu chuẩn EN 1997 [5] Mặc dù ba hướng tiếp cận quy định tiêu chuẩn EN 1997 với vai trò ngang nhau, tùy vào người sử dụng, tùy vào điều kiện biên ràng buộc mang tính hệ thống vùng miền mà xu hướng lựa chọn hướng tiếp cận phù hợp điều kiện cụ thể khác [6, 7] Hướng tiếp cận lựa chọn phổ biến hướng tiếp cận quốc gia châu Âu Trong số quốc gia châu Âu mà tác giả thu thập số liệu có hai quốc gia Iceland Cộng hịa Séc cho phép lựa chọn ba hướng tiếp cận mà không thiên lựa chọn Hai quốc gia Pháp Ý giới hạn hai hướng tiếp cận Cụ thể, lựa chọn hướng tiếp cận áp dụng Pháp; lựa chọn hướng tiếp cận áp dụng Ý [6] Đa số quốc gia lại ưu tiên hướng tiếp cận Ví dụ, Anh, Bỉ, Romani, Bồ Đào Nha áp dụng hướng tiếp cận số Trong Đức, Tây Ban Nha, Áo, Hungary, Ba Lan, Hy Lạp, Slovakia, Phần Lan lại áp dụng hướng tiếp cận số [6, 8] Hướng tiếp cận số áp dụng quốc gia Hà Lan, Đan Mạch, Na Uy Thụy Điển Nếu xét đặc thù địa lý quốc gia nằm gần cực bắc so với quốc gia lại áp dụng hướng tiếp cận Nhóm nghiên cứu nhận thấy có hai câu hỏi cần làm sáng tỏ: (1) Tại tiêu chuẩn EN 1997 lại cho phép lựa chọn ba hướng tiếp cận tính tốn thiết kế sức chịu tải tới hạn theo lý thuyết trạng thái giới hạn? (2) Tại quốc gia châu Âu lại có lựa chọn khác hướng tiếp cận tính tốn kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ tính tốn thiết kế móng nông? Để trả lời câu hỏi thứ nhất, lịch sử hình thành EN 1997 mang lại nhiều thơng tin hữu ích Bộ tiêu chuẩn EN 1992 đến EN 1996 soạn thảo dựa sở sử dụng hệ số an tồn riêng phần tính tốn thiết kế theo lý thuyết trạng thái giới hạn Tuy nhiên, tiêu chuẩn EN 1997 soạn thảo vào năm 1981, chuyên gia nhóm soạn thảo gần có kinh nghiệm với phương thức áp dụng hệ số an tồn riêng phần tính tốn theo trạng thái giới hạn toán địa kỹ thuật Bởi vì, tính đến thời điểm đó, hầu hết quốc gia khu vực chủ yếu sử dụng phương pháp hệ số an tồn tổng thể để tính tốn thiết kế Chính ban soạn thảo tiêu chuẩn EN 1997 lúc gặp số khúc mắc khó tháo gỡ việc ban hành tiêu chuẩn EN 1997 với phương pháp sử dụng hệ số an toàn riêng phần cho quốc gia (trong khu vực châu Âu) có tảng, hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn hành khác Chính vậy, để đến có tiêu chuẩn chung cho toàn khu vực châu Âu, ban soạn thảo lựa chọn giải pháp hài hòa điểm khác biệt mang tính vùng miền sẵn có cách chắt lọc đề xuất ba hướng tiếp cận khác vào tiêu chuẩn hình thức chung sử dụng hệ số an toàn riêng phần tính tốn kiểm tra theo lý thuyết trạng thái giới hạn Cụ thể hơn, quốc gia châu Âu phân bố phạm vi rộng lớn, có địa chất khác nhau, nên phương thức thí nghiệm trường phịng có điểm khác biệt, ảnh hưởng đến cách thức chọn giá trị hệ số an toàn riêng phần áp dụng chung cho toàn khu vực Ví dụ, trung tâm châu Âu, thí nghiệm nén ngang lỗ khoan nhiều đề cập tiêu chuẩn thiết kế hành, khu vực phía bắc châu Âu, chủ yếu dựa vào kết thí nghiệm phịng kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn, thí nghiệm cắt cánh ISSN 2734-9888 6.2022 113 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Một điều mà thảo tiêu chuẩn EN 1997 ban hành, có số lựa chọn dễ gây tranh cãi Một số hệ số an tồn riêng phần xét trường hợp bất lợi dành cho tác động trọng lượng thân vật liệu kết cấu gây 1.35 tính tốn kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ tốn sử dụng lâu dài q trình thi cơng Với tốn địa kỹ thuật, trọng lượng đất tác động giả thiết chấp nhận rộng rãi Tuy nhiên, kỹ sư gặp khó khăn việc phân định phần trọng lượng tác động có lợi, cịn phần gây ảnh hưởng bất lợi Để trả lời câu hỏi thứ hai việc quốc gia Châu Âu lại có lựa chọn khác hướng tiếp cận tính tốn kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu tham vấn số tài liệu công bố số quốc gia, để hiểu quốc gia lựa chọn hướng tiếp cận tính tốn thiết kế móng nơng theo lý thuyết trạng thái giới hạn Quốc gia mà nhóm nghiên cứu tham vấn Đức, quốc gia lựa chọn hướng tiếp cận số để xác lập điều kiện kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ tính tốn thiết kế móng nơng Lựa chọn thực dựa nguyên tắc so sánh mức độ an toàn chung bên áp dụng tiêu chuẩn EN 1997 với hướng tiếp cận từ số đến 3, bên áp dụng triết lý thiết kế sử dụng hệ số an toàn tổng thể mà nước Đức áp dụng từ trước Kết phân tích cho thấy hướng tiếp cận số có mức an tồn so sánh với triết lý thiết kế cũ Cho nên Đức chọn lựa hướng tiếp cận số áp dụng tiêu chuẩn EN 1997 để tính tốn thiết kế móng nông [9] Phần Lan thực nghiên cứu tương tự áp dụng hướng tiếp cận số cho trường hợp, trừ việc áp dụng hướng tiếp cận số cho việc tính tốn kiểm tra ổn định tổng thể mái dốc cơng trình đường đắp [8] Theo đó, nghiên cứu áp dụng ba hướng tiếp cận quy định tiêu chuẩn EN 1997 để tính tốn thiết kế móng đơn bê tơng cốt thép cột Sau đó, so sánh với kết tính tốn theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 để đề xuất hướng tiếp cận phù hợp nhất, cho kết tương thích với tiêu chuẩn hành Thêm vào đó, báo đưa nhận xét ưu nhược điểm hướng tiếp cận áp dụng Việt Nam CÁC HƯỚNG TIẾP CẬN ĐƯỢC QUY ĐỊNH TRONG TIÊU CHUẨN EN 1997 Ba hướng tiếp cận quy định tiêu chuẩn EN 1997 để kiểm soát sức kháng tải trọng tác động (phụ tải) Sức kháng đất lực dính đơn vị, góc ma sát trong, góc lệch bị chiết giảm cách sử dụng hệ số an toàn riêng phần Trong tải trọng tác động (phụ tải) tăng lên hệ số an toàn riêng phần Cụ thể hơn, giá trị hệ số an toàn riêng phần tương ứng với hướng tiếp cận mô tả sau: Bảng Mô tả hướng tiếp cận quy định tiêu chuẩn EN 1997 Tổ hợp (Combination 1) A1 + M1 + R1 Hướng tiếp cận số Tổ hợp (Combination 2) A2 + M2 + R1 (DA1) Hướng Tổ hợp (Combination) A1 + M1 + R2 tiếp cận số (DA2) Hướng Tổ hợp (Combination) (A1 hay A2) + M2 + R3 tiếp cận số (DA3) 114 6.2022 ISSN 2734-9888 đó, A ký hiệu dành cho yếu tố tải trọng tác động, M dành cho yếu tố thuộc tính đất, R dành cho sức kháng Giá trị chúng chọn theo hướng tiếp cận tương ứng sau Hệ số an toàn riêng phần tải trọng tác động (A) Để kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ đất, hai giá trị hệ số an toàn riêng phần dành cho tải trọng tác động A1 A2 sử dụng Bộ hệ số A1 dành cho tác động từ kết cấu, hệ số A2 dành cho tác động từ đất Bảng Hệ số an toàn riêng phần tải trọng tác động (A) Tập hợp Tải trọng Ký hiệu A1 A2 Bất lợi 1.35 1.0 Lâu dài G Có lợi 1.0 1.0 Bất lợi 1.5 1.3 Tạm thời Q Có lợi 0 Hệ số an tồn riêng phần thuộc tính đất (M) Bảng Hệ số an tồn riêng phần thuộc tính đất (M) Tập hợp Thuộc tính đất Ký hiệu M1 M2 1.0 1.25 Góc ma sát trong* �' 1.0 1.25 Lực dính đơn vị c' 1.0 1.4 Sức kháng cắt khơng nước cu 1.0 1.4 Sức kháng nén đơn qu Trọng lượng đơn vị 1.0 1.0  hệ số * áp dụng cho đại lượng tan’ thay ’ Hệ số an tồn riêng phần sức kháng (R) Bảng Hệ số an toàn riêng phần sức kháng (R) Tập hợp Sức kháng Ký hiệu R1 R2 R3 1.0 1.4 1.0 Sức chịu tải R;v 1.0 1.1 1.0 Trượt R;h Tổ hợp tập hợp hệ số an toàn riêng phần theo hướng tiếp cận khác (đã quy định tiêu chuẩn EN 1997) tính tốn thiết kế móng nơng theo lý thuyết trạng thái giới hạn Các bảng tập hợp hệ số an toàn riêng phần tương ứng với hướng tiếp cận liệt kê sau đây: Bảng Hệ số an toàn riêng phần tương ứng với hướng tiếp cận số Hướng tiếp cận số Ký Tác động Đất Móng nông hiệu A1 M1 R1 A2 Lâu dài Bất lợi Có lợi G 1.35 1.0 1.0 1.0 Tạm thời Bất lợi Q 1.5 1.3 M2 tan' ' 1.0 1.25 Lực dính đơn vị c' 1.0 1.25 cu 1.0 1.4 qu 1.0 1.4  1.0 1.0 Sức kháng cắt khơng nước Sức kháng nén đơn Trọng lượng đơn vị Sức chịu tải R;v 1.0 R1 1.0 1.0 1.0 Trượt R;h Trong nghiên cứu này, ba hướng tiếp cận nêu áp dụng để tính tốn kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ đất đáy móng nơng, sau mức độ an tồn móng thiết kế tương ứng với hướng tiếp cận so sánh với mức độ an toàn móng thiết kế với tiêu chuẩn Việt Nam hành Bảng Hệ số an toàn riêng phần tương ứng với hướng tiếp cận số Hướng tiếp cận số Ký hiệu A1 M1 R2 1.35 Bất lợi Lâu dài G Tác Có lợi 1.0 động Tạm thời Bất lợi 1.5 Q 1.0 tan' ' Lực dính đơn vị 1.0 c' Đất 1.0 Sức kháng cắt không thoát nước cu Sức kháng nén đơn 1.0 qu Trọng lượng đơn vị 1.0 g 1.4 Sức chịu tải R;v Móng nơng Trượt 1.1 R;h Bảng Hệ số an toàn riêng phần tương ứng với hướng tiếp cận số Hướng tiếp cận số Ký hiệu A1 A2 M2 R3 Bất lợi 1.35 1.0 Lâu dài G Tác Có lợi 1.0 1.0 động Tạm thời Bất lợi 1.5 1.3 Q 1.25 tan' ' Lực dính đơn vị 1.25 c' Đất Sức kháng cắt không 1.4 cu thoát nước Sức kháng nén đơn 1.4 qu Trọng lượng đơn vị 1.0  Sức chịu tải 1.0 R;v Móng nơng Trượt 1.0 R;h TÍNH TỐN THIẾT KẾ NỀN CƠNG TRÌNH THEO TCVN 9362:2012 Trong TCVN 9362:2012 [10], mục (4) - Thiết kế nền, mục (4.1) Chỉ dẫn chung, điều khoản (4.1.1) quy định nội dung tính tốn thiết kế nhà cơng trình phải đảm bảo:  biến dạng không vượt trị số giới hạn cho phép để sử dụng cơng trình cách bình thường;  sức chịu tải phải đủ để không xảy tượng ổn định phá hoại Điều khoản (4.1.3) quy định tính tốn thiết kế phải tính tốn theo:  trạng thái giới hạn thứ dựa vào sức chịu tải;  trạng thái giới hạn thứ hai dựa vào biến dạng (độ lún, độ võng …) gây cản trở việc sử dụng nhà cơng trình Điều khoản (4.1.4) quy định nội dung tính tốn theo sức chịu tải phải tiến hành trường hợp:  móng chịu tải trọng ngang đáng kể,  móng cơng trình gần sườn dốc,  móng đá,  móng đất yếu (sét bão hòa, bùn…) Mục (4.2) quy định tải trọng kể đến tính tốn móng cơng trình Các tải trọng truyền lên thơng qua móng, tải trọng tác động lên nhà (cơng trình) phải lấy theo u cầu quy định tiêu chuẩn Việt Nam tải trọng tác động (TCVN 2737:1995) Mục (4.3) quy định trị tiêu chuẩn trị tính tốn đặc trưng đất nền, bao gồm:  Trị tiêu chuẩn đặc trưng đất cần xác định sở thực thí nghiệm trực tiếp trường phịng thí nghiệm;  Trị tiêu chuẩn đặc trưng đất giá trị trung bình cộng kết thí nghiệm riêng rẽ (trừ lực dính đơn vị góc ma sát trong);  Trị tính toán đặc trưng đất xác định cách chia trị số tiêu chuẩn cho hệ số an toàn đất (kd) Att  Atc kd (2)  Hệ số an toàn đất (kd) xác định dựa vào số lần thí nghiệm trị số xác suất tin cậy   Xác suất tin cậy trường hợp tính tốn: Bảng Giá trị xác suất tin cậy tương ứng với trường hợp tính tốn thuộc tính theo TCVN 9362-2012 Trường hợp tính tốn Xác suất Tập hợp đặc trưng tin cậy đất Kiểm tra trạng thái giới hạn  = 0.95 cI, I, I cường độ Kiểm tra trạng thái giới hạn  = 0.85 cII, II, II biến dạng Theo Phụ lục A thuộc TCVN 9362:2012, hệ số an toàn đất (kd) xác định theo công thức sau: kd  (3) 1   số độ xác đánh giá trị trung bình đặc trưng đất; ý dấu trước đại lượng  chọn cho đảm bảo độ tin cậy lớn tính tốn hay móng Chỉ số độ xác đánh giá trị trung bình  xác định theo cơng thức sau:  t  c tg  t  (4) Rn  n đó: t hệ số lấy theo Bảng A.1 tùy thuộc vào xác suất tin cậy cho  (xem Bảng 9) số bậc tự (n-1);  hệ số biến đổi đặc trưng xác định theo công thức sau:   (5) Atc  sai số tồn phương trung bình đặc trưng, tính theo công thức sau:  c       tg       n 1 n p i c n   n   tc  i  (6)  n2   n   p  tg i tc  ctc   i  n  n    n   pi2    pi  i  i1  2 ISSN 2734-9888 6.2022 115 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC với n số lần thí nghiệm, pi áp lực pháp tuyến truyền lên mẫu đất thí nghiệm thứ i Tại mục (4.7) quy định tính theo sức chịu tải, điều khoản (4.7.1) quy định nội dung tính tốn sức chịu tải sau:  Kiểm tra sức chịu tải đáy móng;  Kiểm tra để móng khơng trượt ngang;  Kiểm tra để móng khơng lật Điều khoản (4.7.2) quy định điều kiện để kiểm tra sức chịu tải nền:  N (7) ktc đó: N tải trọng tính tốn nền,  sức chịu tải nền, ktc hệ số tin cậy, phụ thuộc vào cấp cơng trình, độ tin cậy khảo sát địa chất; không lấy nhỏ 1.2 trường hợp Theo điều khoản (4.7.7) sức chịu tải giới hạn dự báo cơng thức:    bl AI b I  BI hm I'  DI cI  (8) đó: b l chiều rộng chiều dài đáy móng hình chữ nhật bị giảm trừ lệch tâm; I 'I trị tính tốn trọng lượng thể tích đất phạm vi khối lăng trụ phía móng đáy móng; cI trị tính tốn lực dính đơn vị đất; AI, BI, CI hệ số không thứ nguyên xác định theo công thức sau: AI   i n BI  q iq nq (9) DI  c ic nc với: , q, c - hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào trị số tính tốn góc ma sát đất nền, I; giá trị chúng tra theo biểu đồ Phụ lục E thuộc TCVN 9362:2012; i, iq, ic - hệ số ảnh hưởng góc nghiêng tải trọng; n, nq, nc - hệ số ảnh hưởng hình dạng móng; xác định theo công thức sau đây: 0.25 n   n l 1.5 với n  nq   (10) n b 0.3 nc   n THỰC HÀNH TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ NHẬN XÉT Trong mục này, nhóm nghiên cứu trình bày kết tính tốn thiết kế móng đơn bê tơng cốt thép cột theo tiêu chuẩn EN 1997, ba hướng tiếp cận đề cập áp dụng Các kết tính tốn kiểm tra theo điều kiện trạng thái giới hạn - trạng thái giới hạn cường độ đất móng so sánh với kết tính tốn kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 Biết rằng, móng đơn bê tơng cốt thép đỡ cột chịu tải trọng dọc trục đặt cao trình chân cột (cốt 0.0 theo mặt kết cấu) bao gồm:  Tải thường xuyên (trị tiêu chuẩn): VGk = 500 kN;  Tải trọng tạm thời (trị tiêu chuẩn): VQk = 150 kN; Để thực mục đích so sánh tương quan kết tính tốn thiết kế móng theo tiêu chuẩn khác tất 116 6.2022 ISSN 2734-9888 yếu tố định tải trọng tác động, thuộc tính đất quy trình tính tốn phải tính tốn theo quy định tiêu chuẩn Cụ thể, nghiên cứu này, giá trị tiêu chuẩn tải trọng (bao gồm tải trọng dài hạn tải trọng ngắn hạn), thuộc tính đất điểm xuất phát chung cho tất tính tốn so sánh theo tiêu chuẩn khác Khi thiết kế theo hướng tiếp cận khác tiêu chuẩn EN 1997, trị tính tốn tải trọng tác động tính từ trị tiêu chuẩn (đầu vào) hệ số an toàn riêng phần thành phần tải trọng (xem Bảng 6, Trong nghiên cứu này, ba hướng tiếp cận nêu áp dụng để tính tốn kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ đất đáy móng nơng, sau mức độ an tồn móng thiết kế tương ứng với hướng tiếp cận so sánh với mức độ an tồn móng thiết kế với tiêu chuẩn Việt Nam hành Bảng 7, Bảng 8) Đối với tính tốn thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012, trị số tính tốn tải trọng tác động lên thơng qua móng tính từ trị tiêu chuẩn nhân với hệ số vượt tải thành phần tương ứng theo quy định tiêu chuẩn TCVN 2737:1995 Cụ thể trị tính tốn tải trọng tác động tính tốn thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 liệt kê Bảng 10 sau Bảng 10 Các trị tính tốn tải trọng tác động tính tốn theo TCVN 9362:2012 Tác động Ký hiệu Giá trị tiêu chuẩn Hệ số riêng phần Giá trị tính tốn VGk 500 1.1* 550 Tải thường xun Tải tạm thời VQk 150 1.25** 187.5 Trọng lượng móng 44.8 1.1* 49.3 WGk đất đáy móng * Theo khoản 3.2 (TCVN 2737:1995) - Hệ số tin cậy với khối lượng kết cấu xây dựng [11]; ** Theo khoản 4.3.3 (TCVN 2737:1995) - Hệ số tin cậy cho tải trọng phân bố sàn 1.3 với p 100% ODF < bất phương trình (1) khơng thỏa mãn, nghĩa khơng đủ sức chịu tải Ngồi kết tính tốn theo hướng tiếp cận tiêu chuẩn EN 1997, TCVN 9362:2012, biểu đồ Hình 2, Hình 3, Hình cịn trình bày kết tính tốn theo phương pháp sử dụng hệ số an toàn tổng thể (Overall Safety Factor - OSF) kết tính theo TCVN 9362:2012 có sửa đổi Chú ý rằng, báo này, kết tính tốn theo phương pháp sử dụng hệ số an toàn tổng thể sử dụng trình tự tính tốn cơng thức tính tốn (xem cơng thức (11) đến (17)) tương tự thiết kế theo tiêu chuẩn EN 1997; nhiên tất hệ số an toàn riêng phần chọn Khi đó, ý nghĩa hệ số thiết kế dư, ODF, hệ số an tồn tổng thể  R;v đó: qult sức chịu tải giới hạn nền, dự báo theo công thức sau (xem Phụ lục D thuộc tiêu chuẩn EN 1997 [3]): b qult N      s  N q  hm   '  sq  N c  c  sc (14) với: N, Nq, Nc hệ số sức chịu tải s, sq, sc hệ số ảnh hưởng hình dạng móng; xác định theo cơng thức sau đây: N q e  N c N    tan         tan  45o        N q  1  cot   N q  1  tan  (15) b  sin  l sq  N q  sq 1  sc  Nq  (16) b l Thực hành tính tốn cho móng đơn bê tơng cốt thép - đáy móng hình chữ nhật có kích thước gồm: độ sâu chơn móng, hm = m, chiều rộng đáy móng, b = 1.4 m, chiều dài móng, l = 1.6m Kết tính tốn kiểm tra theo điều kiện trạng thái giới hạn - trạng thái giới hạn cường độ (hay gọi kiểm tra theo điều kiện sức chịu tải móng) nhóm nghiên cứu trình bày dạng biểu đồ mô tả mối tương quan hệ số sử dụng, Geo, hệ số thiết kế dư, ODF, với trị tiêu chuẩn góc ma sát trong, lực dính đơn vị đất, tải trọng dài hạn tác động lên chân cột theo phương thẳng đứng (xem Hình 2, Hình 3, Hình 4) s  0.3  Hình Ảnh hưởng góc ma sát đến hệ số sử dụng (Geo) hệ số thiết kế dư (ODF) Cịn kết tính tốn theo TCVN 9362:2012 có sửa đổi giữ nguyên điều kiện kiểm tra, trị số hệ số an toàn riêng phần cho tải trọng tác động, đất sức kháng tiêu chuẩn gốc; phần sửa đổi nằm công thức dự báo sức chịu tải giới hạn nền, thay sử dụng công thức (8) với hệ số xác định theo công thức biểu đồ Phụ lục E thuộc TCVN 9362:2012 (vốn giữ nguyên từ tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình TCVN 45-78 - dịch từ tiêu chuẩn Snip II-15-74 Liên Xơ [13]) sử dụng cơng thức (14) đến (16) Lý thực việc công thức biểu đồ Phụ lục E thuộc TCVN 9362:2012 không cập nhật theo dịng tiêu chuẩn gốc; kèm theo đó, việc tra giá trị hệ số sức chịu tải , q, c từ biểu đồ không thực đảm bảo tính xác tỷ lệ hệ trục tọa độ khơng phải tuyến tính lẫn logarith số 10 Phụ lục E gây Hình cho thấy rằng, mối tương quan hệ số sử dụng (Geo) hệ số thiết kế dư (ODF) với trị số tiêu chuẩn góc ma sát phi tuyến Điều giải thích quan hệ hệ số sức chịu tải với góc ma sát phi tuyến (xem phương trình (15)) Trong trường hợp mối tương quan trị số tiêu chuẩn lực dính đơn vị với hệ số thiết kế dư Hình 3, mối tương quan trị số tiêu chuẩn lực dọc trục tác động lên chân cột (thành phần dài hạn) với hệ số sử dụng tuyến tính ISSN 2734-9888 6.2022 117 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Chú ý khảo sát mối tương quan hai hệ số sử dụng hệ số thiết kế dư với trị số tiêu chuẩn tải trọng thẳng đứng (thành phần dài hạn) tác động chân cột (xem Hình 4), giá trị trị tiêu chuẩn phần ngắn hạn tải trọng thẳng đứng tác động chân cột lấy 30% thành phần dài hạn Điều cho phép so sánh kết tính tốn thiết kế tiêu chuẩn sử dụng hệ số an toàn riêng phần khác cho tải trọng tác động ngắn hạn tải trọng tác động dài hạn Hình Ảnh hưởng lực dính đơn vị đến hệ số sử dụng (Geo) hệ số thiết kế dư (ODF) Hình Ảnh hưởng tải trọng thẳng đứng chân cột đến hệ số sử dụng (Geo) hệ số thiết kế dư (ODF) Tổng thể tương quan kết tính tốn theo tiêu chuẩn khác Hình 2, Hình 3, Hình cho thấy rằng:  Kết tính tốn theo hướng tiếp cận số thuộc tiêu chuẩn EN 1997 có đồng cao với kết tính toán theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012;  Giữa ba hướng tiếp cận thuộc tiêu chuẩn EN 1997, hướng tiếp cận ln có hệ số thiết kế dư cao nhất, tiếp đến hướng tiếp cận 2, hướng tiếp cận Hướng tiếp cận ln có hệ số thiết kế dư thấp Điều cho thấy rằng, thiết kế theo hướng tiếp cận thiên an tồn cao, tốn Điều tìm thấy nghiên cứu Simpson [5]  Hướng tiếp cận số số cho kết tương đồng trừ trường hợp có góc ma sát lớn 30o  Hệ số thiết kế dư tính tốn theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 có sửa đổi thấp trường hợp khảo sát so với tính tốn theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 gốc Điều cho thấy giá trị sức chịu tải giới hạn dự báo theo công thức (14) đến (16) thấp giá trị sức chịu tải giới hạn dự báo theo TCVN 118 6.2022 ISSN 2734-9888 9362:2012 Tuy nhiên, kết tính tốn theo TCVN 9362:2012 có sửa đổi nằm khoảng kết tính theo hướng tiếp cận thuộc tiêu chuẩn EN 1997 Hay nói cách khác, tính tốn thiết kế theo TCVN 9361:2012 có sửa đổi vừa đáp ứng thống việc áp dụng TCVN, lại khơng gặp khó việc phải nội suy giá trị hệ số sức chịu tải từ biểu đồ Phụ lục E  Kết tính tốn thiết kế kích thước đáy móng đơn theo điều kiện sức chịu tải theo tiêu chuẩn EN 1997 (cả hướng tiếp cận) TCVN 9362:2012 cho kết xấp xỉ tính tốn thiết kế theo phương pháp hệ số an toàn tổng thể với giá trị hệ số an toàn xấp xỉ khoảng từ đến Kết tương đồng với nghiên cứu thực Gustavsson cộng [8] KẾT LUẬN Dựa vào kết tính tốn nhận xét có mục trước, báo đưa số kết luận sau:  Khi áp dụng tiêu chuẩn EN 1997 để tính tốn thiết kế cho móng đơn bê tơng cốt thép cột Việt Nam hướng tiếp cận số cho kết tương thích với kết tính toán thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012  Hướng tiếp cận số số quy định tiêu chuẩn EN 1997 cho kết thiên an toàn so với áp dụng hướng tiếp cận số  Kết tính tốn theo tiêu chuẩn EN 1997 TCVN 9362:2012 việc kiểm tra sức chịu tải móng đơn có đáy móng hình chữ nhật xấp xỉ với việc áp dụng phương pháp hệ số an toàn tổng thể tính tốn kiểm tra với hệ số an tồn nằm khoảng từ đến Ngoài ra, tính tốn thiết kế theo TCVN 9362:2012, báo đề xuất sử dụng công thức từ (14) đến (16) để dự báo sức chịu tải giới hạn thay sử dụng cơng thức gốc tiêu chuẩn Việc giảm phức tạp không đáng có việc nội suy tra hệ số sức chịu tải theo biểu đồ, xác định hệ số an toàn đất, đồng thời tăng hệ số an toàn thiết kế lên chút tiệm cận với kết tính tốn thiết kế theo hướng tiếp cận số số thuộc tiêu chuẩn EN 1997 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cao, D.T and T.N.V Vũ, Viện KHCN Xây dựng với công tác biên soạn tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam theo hướng hội nhập quốc tế 2007, Viện KHCN Xây dựng: Hà Nội Tiêu chuẩn châu Âu EUROCODES - Hệ thống tiêu chuẩn hài hồ giai đoạn hội nhập, in Thơng tin tư liệu 2007, Cổng thông tin Bộ Xây dựng: Hà Nội EN 1997-1:2004: E Eurocode 7: Geotechnical design - Part 1: General rules Bond, A and A Harris, Decoding Eurocode 2008, London: CRC Press Simpson, B Approaches to ULS design–The merits of Design Approach in Eurocode Citeseer Bond, A Implementation and evolution of Eurocode in Modern Geotechnical Design Codes of Practice 2013 Amsterdam: IOS Press Orr, T.L.L., How Eurocode has affected geotechnical design: a review Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Geotechnical Engineering, 2012 165(6): p 337-350 Gustavsson, H., E Slunga, and T Länsivaara Implementation of Eurocode 1997-1 in Finland in Proceedings of the 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (Volumes 1, 2, and 4) 2009 IOS Press Vogt, N and B Schuppener Implementation of Eurocode 7-1 geotechnical design in Germany in New Generation Design Codes for Geotechnical Engineering Practice 2006 Taipei 10 TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nhà công trình 11 TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế 12 Frank, R., et al., Designers' guide to EN 1997-1 Eurocode 7: Geotechnical designGeneral rules Vol 17 2004: Thomas Telford 13 Võ, H., Một số trao đổi tiêu chuẩn TCVN 9362-2012 tính tốn cơng trình Tạp chí Địa kỹ thuật, 2019  ... HÀNH TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ NHẬN XÉT Trong mục này, nhóm nghiên cứu trình bày kết tính tốn thiết kế móng đơn bê tông cốt thép cột theo tiêu chuẩn EN 1997, ba hướng tiếp cận đề cập áp dụng Các kết tính. .. toàn móng thiết kế với tiêu chuẩn Việt Nam hành Bảng 7, Bảng 8) Đối với tính tốn thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012, trị số tính tốn tải trọng tác động lên thơng qua móng tính từ trị tiêu chuẩn. .. với kết tính tốn thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012  Hướng tiếp cận số số quy định tiêu chuẩn EN 1997 cho kết thiên an toàn so với áp dụng hướng tiếp cận số  Kết tính tốn theo tiêu chuẩn