NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nNgày nhận bài: 29/3/2022 nNgày sửa bài: 10/5/2022 nNgày chấp nhận đăng: 12/6/2022 Nghiên cứu điều kiện cường độ đất móng bè, móng hộp A study of soil bearing capacity for raft foundations and box foundations > GIANG THÁI LÂM, ĐẶNG ĐỨC HIẾU, PHẠM THẾ ANH, NGUYỄN HOÀNG VIỆT, NGUYỄN BẢO VIỆT* Trường Đại học Xây dựng Hà Nội *Email: vietnb@huce.edu.vn TÓM TẮT: Bài báo nghiên cứu mức độ an toàn điều kiện chịu lực móng bè, móng hộp theo dự thảo tiêu chuẩn quốc gia “Móng bè móng hộp cho nhà cao tầng” TCVN 9362:2012 tác động số yếu tố bao gồm hệ số biến đổi, số lượng mẫu thí nghiệm, độ lệch tâm tải trọng, hệ số rỗng cho số loại đất điển hình Kết nghiên cứu hệ số biến đổi có tác động mạnh tới sai khác phương pháp Một số trường hợp cần lưu ý mức độ an toàn điều kiện chịu lực phương pháp đề xuất thấp phương pháp truyền thống tính theo TCVN 9362:2012 Từ khóa: Móng bè: móng hộp; Điều kiện cường độ, TCVN ABSTRACT: This paper studies about safety of the bearing capacity for raft foundations and box foundations by the drafted TCVN “Raft foundations and box foundations for highrise buildings” and TCVN 9362:2012 The factors studied are cofficient of variation, numbers of tested resluts, eccentric of loads, void ratios of the typical soils This paper shows that the cofficient of variation affect the most to the differences between the results calculated by the two aforementioned methods It is should be noted that in some cases, the bearing capacity based on the proposed method is not conservative compare with that of conventional method TCVN 9362:2012 Key words: Raft foundation; box foundation; Soil bearing capacity, TCVN GIỚI THIỆU Móng bè, móng hộp loại kết cấu móng chịu tải trọng tương đối lớn lại có giá thành rẻ đáng kể so với phương án móng cọc Trên giới nhiều cơng trình cao tầng có tải trọng lớn thiết kế xây dựng với kết cấu móng bè, móng hộp tịa nhà Zürich-Haus cao 50m, loạt tòa nhà cao 100m AfE, SGZ, Landesbank Hessen-üringen [4] Tại Việt Nam, số cơng trình với kết cấu móng bè, móng hộp 72 7.2022 ISSN 2734-9888 xây dựng thành cơng kể đến chung cư Oriental Plaza 24 tầng, tịa nhà tổng cơng ty Hàng Hải Việt Nam 13 tầng [3]… Hiện hệ thống TCVN tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 sử dụng chung cho kết cấu nhà cơng trình bao gồm móng bè móng hộp Tiêu chuẩn biên soạn từ tiêu chuẩn Snip Liên Xô (Nga) Đây tiêu chuẩn dựa phương pháp luận trạng thái giới hạn với loạt hệ số an toàn riêng phần với cách xác định tương đối phức tạp Vì vậy, ngun tắc tính tốn, thiết kế đất phù hợp với đặc thù kích thước lớn móng bè, móng hộp cần thiết Hiện Dự thảo tiêu chuẩn quốc gia “Móng bè móng hộp cho nhà cao tầng – yêu cầu thiết kế thi công” [1] biên soạn dựa Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Xây dựng mã số TC 121 – 17 [2] Dự thảo tiêu chuẩn biên soạn dựa tiêu chuẩn Trung Quốc, JGJ 6-2011 [5] Tuy nhiên việc đưa phương pháp tính tốn, thiết kế đặc biệt đưa lên cấp độ TCVN cần có nghiên cứu, so sánh với phương pháp áp dụng thực tế Việt Nam Bài báo nghiên cứu mức độ an toàn điều kiện chịu lực phương pháp đề xuất theo dự thảo tiêu chuẩn quốc gia “Móng bè móng hộp cho nhà cao tầng – yêu cầu thiết kế thi công” TCVN 9362:2012 tác động số yếu tố ĐIỀU KIỆN CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN MĨNG NƠNG THEO CÁC TIÊU CHUẨN VIỆT NAM Việc tính tốn, thiết kế theo trạng thái giới hạn cần đảm bảo điều kiện sau: - Trạng thái giới hạn thứ (TTGH1), giới hạn ổn định cường độ (sức chịu tải đất nền) - Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH2), giới hạn biến dạng Bài báo tập trung nghiên cứu điều kiện ổn định cường độ (sức chịu tải đất nền) theo trạng thái giới hạn Điều kiện cường độ (TTGH1) đất móng nơng theo TCVN 9362:2012 Theo điều 4.7.2, tính theo sức chịu tải phải xuất phát từ điều kiện: ∅ ��� (1) �� Trong đó: - N tải trọng thẳng đứng tính tốn tác dụng lên - là sức chịu tải - ktc hệ số độ tin cậy quan thiết kế quy định tùy theo tính chất quan trọng nhà cơng trình, ý nghĩa nhà cơng trình tận dụng chịu tải nền, mức độ nghiên cứu điều kiện đất đai lấy không nhỏ 1,2 � 𝑙𝑙.� �𝐴𝐴� 𝑏𝑏� 𝛾𝛾� � 𝐵𝐵� ℎ 𝛾𝛾 � � � 𝑏𝑏 � (2) � 𝐷𝐷� 𝑐𝑐� � - 𝑏𝑏�, � 𝑙𝑙 bề rộng chiều dài tính đổi móng xác định theo: (3) 𝑏𝑏� � 𝑏𝑏 � 2𝑒𝑒� 𝑙𝑙 ̅ � 𝑙𝑙 � 2𝑒𝑒� (4) - eb el độ lệch tâm điểm đặt hợp lực theo hướng trục dọc ngang móng - AI, BI DI hệ số không thứ nguyên xác định theo công thức: 𝐴𝐴� � � 𝑖𝑖� 𝑛𝑛� (5) 𝐵𝐵� � � 𝑖𝑖� 𝑛𝑛� (6) (7) 𝐷𝐷� � � 𝑖𝑖� 𝑛𝑛� - , q, c hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào trị tính tốn góc ma sát 1 đất nền; - i, iq, ic hệ số ảnh hưởng góc nghiêng tải trọng, phụ thuộc vào trị tính tốn góc ma sát đất 1 góc nghiêng hợp lực so với phương thẳng đứng đáy móng; - n, nq, nc hệ số ảnh hưởng tỷ số cạnh đế móng hình chữ nhật; - I, I’ trị tính tốn trọng lượng thể tích đất phạm vi khối lăng trụ phía phía đáy móng; - cI trị tính tốn lực dính đơn vị đất đáy móng; - h chiều sâu đặt móng Khi tính tốn theo TTGH1 theo tiêu chuẩn TCVN 9362:2012, trị tính tốn thông số đặc trưng sức kháng cắt đất A (c tg) xác định theo công thức sau: 𝐴𝐴 � 𝐴𝐴�� 𝑘𝑘đ (8) Trong đó: Atc trị tiêu chuẩn đặc trưng đất, kđ hệ số an toàn đất Giá trị thơng số địa chất TTGH1 tính với trị số xác suất tin cậy = 0,95 𝑘𝑘đ � (9) 1�� = t (10) - hệ số biến đổi đặc trưng không lớn giá trị giới hạn 0,3 - Giá trị t lấy theo Bảng A.1, TCVN 9362:2012 Điều kiện cường độ đất móng bè, móng hộp theo dự thảo TCVN Dự thảo tiêu chuẩn quốc gia “Móng bè móng hộp cho nhà cao tầng – yêu cầu thiết kế thi công” biên soạn [5] sử dụng điều kiện sau để xác định sức chịu tải móng bè, hộp trạng thái giới hạn thứ cường độ ổn định: 𝑝𝑝� � 𝑓𝑓� �𝑝𝑝��� � 1,2𝑓𝑓� 𝑝𝑝��� � (11) Điều kiện cường độ sau gọi điều kiện cường độ JGJ Trong đó: - pk, pmax, pmin giá trị áp lực trung bình, lớn nhỏ đáy móng tính theo tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn - fa giá trị sức chịu tải đặc trưng sau hiệu chỉnh đất đáy móng 𝑓𝑓� � 𝑀𝑀� 𝛾𝛾 𝑏𝑏 � (12) 𝑀𝑀� 𝛾𝛾� � � 𝑀𝑀� 𝑐𝑐 �� - Mb, Md, Mc hệ số sức chịu tải xác định theo Bảng phụ thuộc vào trị tiêu chuẩn góc ma sát tc - b bề rộng đáy móng - d chiều sâu chơn móng - ctc giá trị tiêu chuẩn lực dính lớp đất đáy móng - γm giá trị trung bình trọng lượng thể tích đất nằm phía độ sâu đặt móng - γ trọng lượng thể tích đất đáy móng Bảng Các hệ số Mb, Md Mc Trị tiêu chuẩn góc Các hệ số ma sát tc (o) Mb Md Mc 0 1,00 3,14 0,03 1,12 3,32 0,06 1,25 3,51 0,10 1,39 3,71 0,14 1,55 3,93 10 0,18 1,73 4,17 12 0,23 1,94 4,42 14 0,29 2,17 4,69 16 0,36 2,43 5,00 18 0,43 2,72 5,31 20 0,51 3,06 5,66 22 0,61 3,44 6,04 24 0,80 3,87 6,45 26 1,10 4,37 6,90 28 1,40 4,93 7,40 30 1,90 5,59 7,95 32 2,60 6,35 8,55 34 3,40 7,21 9,22 36 4,20 8,25 9,97 38 5,00 9,44 10,8 40 5,80 10,84 11,73 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT Các thơng số nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu báo móng băng cứng có chiều rộng b = 1,0 m, độ sâu chơn móng hm = 1,0 m Nền đất giả định đống có trọng lượng riêng = 18 kN/m3 có thơng số sức kháng cắt sau: Bảng Trị tiêu chuẩn lực dính ctc (kPa) Hệ số rỗng e= 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05 Cát lẫn sỏi cát thô - Cát thô vừa - Cát mịn Cát bụi Á cát ≤ Is ≤ 0,25 15 11 - - - - Á cát 0,25 < Is ≤ 0,75 13 - - - Á sét 10 Do số lượng mẫu thí nghiệm xác định thông số kháng cắt lớp đất nên lớn không nên lớn 10 - Trong phạm vi cần quan tâm RF 1, hệ số RF chịu ảnh hưởng từ yếu tố hệ số rỗng độ lệch tâm Giá trị RF thay đổi nhỏ 10% - Hệ số biến đổi có tác động lớn đến hệ số tương quan điều kiện cường độ RF Khi hệ số biến đổi > 0,15 với đất rời > 0,1 với đất dính, điều kiện cường độ theo phương pháp đề xuất JGJ thiên phía khơng an tồn so với phương pháp truyền thống TCVN 9362:2012 - Việc sử dụng phương pháp đề xuất JGJ tính tốn thiết kế theo điều kiện cường độ đặc biệt đưa vào tiêu chuẩn quốc gia TCVN cần có thêm nghiên cứu đặc biệt nghiên cứu thực địa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dự thảo tiêu chuẩn quốc gia “Móng bè móng hộp cho nhà cao tầng – yêu cầu thiết kế thi công” [2] Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Xây dựng mã số TC 121 – 17 “Nghiên cứu biên soạn tiêu chuẩn Móng bè móng hộp cho nhà cao tầng – Yêu cầu thiết kế thi cơng” [3] HTV9, chương trình thời 28/4/2019, “Móng Bè - Giải pháp hữu hiệu giúp tiết kiệm chi phí xây dựng” [4] Rolf Katzenbach, Steffen Leppla, Deepankar Choudhury – “Foundation Systems for High-Rise Structures”, CRC Press, 2017 [5] Tiêu chuẩn Trung Quốc, JGJ 6-2011 Technical Code for tall Building Raft Foundations and Box Foundations; [6] TCVN 9153:2012 - Chỉnh lý kết thí nghiệm mẫu đất cơng trình thủy lợi [7] TCVN 9362:2012 - Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình ISSN 2734-9888 7.2022 75