TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAMTHIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT NỀN MÓNG, TƯỜNG CHẮN VÀ CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT

TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT Design of structures for earthquake resistance PHẦN 2: NỀN MÓNG, TƯỜNG CHẮN VÀ CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 Tổng quát 1.1 Phạm vi áp dụng 1.2 Các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn 1.2.1 Các tiêu chuẩn tham khảo chung 1.3 Các giả thiết 1.4 Phân biệt nguyên tắc quy định áp dụng 1.5 Các thuật ngữ định nghĩa 5.1 Các thuật ngữ chung cho toàn Tiêu chuẩn 5.2 Các thuật ngữ bổ sung sử dụng Tiêu chuẩn 1.6 Các ký hiệu 1.7 Hệ đơn v ị SI Tác động động đất 2.1 Định nghĩa tác động động đất 2.2 Biểu diễn theo thời gian Các tính chất đất 3.1 Các thơng số độ bền 3.2 Các thông số độ cứng thông số độ cản Các yêu cầu việc lựa chọn vị trí xây dựng đất 4.1 Lựa chọn vị trí xây dựng 1.1 Tổng quát 1.2 Vùng lân cận đứt gẫy hoạt động 1.3 Độ ổn định mái dốc 1.4 Các loại đất có khả hố lỏng 1.5 Độ lún mức đất tải trọng có chu kỳ 4.2 Khảo sát nghiên cứu 2.1 Các tiêu chí chung 2.2 Định dạng đất tác động động đất 2.3 Sự phụ thuộc độ cứng độ giảm chấn đất vào mức biến dạng Hệ móng 5.1 Các yêu cầu chung 5.2 Các quy định thiết kế c sở 5.3 Các hiệu ứng tác động thiết kế 3.1 Mối quan hệ thiết kế kết cấu 3.2 Truyền hiệu ứng tác động động đất lên 5.4 Các tiêu kiểm tra xác định kích thước 4.1 Móng nơng móng chơn đất 4.2 Cọc trụ Tương tác đất kết cấu Kết cấu tường chắn Các yêu cầu chung Lựa chọn điều lưu ý chung thiết kế Các phương pháp phân tích 7.3 Các phương pháp chung 7.3 Các phương pháp đơn giản hố: phân tích tựa tĩnh Kiểm tra độ bền ổn định 7.4 Tính ổn định đất 7.4 Neo 7.4 Độ bền kết cấu PHỤ LỤC A (THAM KHẢO) Các hệ số khuếch đại địa hình PHỤ LỤC B (BẮT BUỘC) Các biểu đồ thực nghiệm để phân tích hố lỏng đơn giản hoá PHỤ LỤC C (BẮT BUỘC) Các độ cứng tĩ nh đầu cọc PHỤ LỤC D (THAM KHẢO) Tương tác động lực đất kết cấu (ssi) Các hiệu ứng chung tầm quan trọng PHỤ LỤC E (BẮT BUỘC) Phương pháp phân tích đơn giản hóa kết cấu tường chắn PHỤ LỤC F (THAM KHẢO) Sức chịu tải động đất móng nơng LỜI NĨI ĐẦU TCXDVN 375: 2006: Thiết kế cơng trình chịu động đất biên soạn sở chấp nhận Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance có bổ sung thay phần mang đặc thù Việt Nam Eurocode có phần: EN1998 - 1: Quy định chung, tác động động đất quy định kết cấu nhà; EN1998 - 2: Quy định cụ thể cho cầu; EN1998 - 3: Quy định cho đánh giá gia c ường kháng chấn công trình hữu; EN1998 4: Quy định cụ thể cho silô, bể chứa, đường ống; EN1998 - 5: Quy định cụ thể cho móng, tường chắn vấn đề địa kỹ thuật; EN1998 - 6: Quy định cụ thể cho cơng trình dạng tháp, dạng cột, ống khói Trong lần ban hành đề cập đến quy định nhà cơng trình tương ứng với phần Eurocode sau: - Phần tương ứng với EN1998 - 1; - Phần tương ứng với EN1998 - 5; Các phần bổ sung thay cho nội dung Phần gồm : - Phụ lục F: Mức độ hệ số tầm quan trọng - Phụ lục G: Phân cấp, phân loại cơng trình xây dựng - Phụ lục H: Bản đồ phân vùng gia tốc lãnh thổ Việt Nam - Phụ lục I: Phân vùng gia tốc theo địa danh hành - Phụ lục K: Bảng chuyển đổi từ đỉnh gia tốc sang cấp động đất TCXDVN 375 : 2006 Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng biên soạn, Vụ Khoa học Cơng nghệ trình duyệt, Bộ Xây dựng ban hành theo định số ngày tháng năm 2006 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CHỊU ĐỘNG ĐẤT Design of structures for earthquake resistance Phần 2: Nền móng, tường chắn vấn đề địa kỹ thuật TỔNG QUÁT 1.1 Phạm vi áp dụng (1)P Phần tiêu chuẩn thiết lập yêu cầu, tiêu chí quy định việc chọn vị trí xây dựng móng kết c ấu chịu tác động động đất Nó bao gồm v iệc thiết kế loại móng khác nhau, loại tường chắn tương tác kết cấu đất tác động động đất Vì bổ sung cho Eurocode - Tiêu chuẩn không bao gồm y cầu đặc biệt cho thiết kế chịu động đất (2)P Các điều khoản Phần áp dụng cho cơng trình dạng nhà - Phần Tiêu chuẩn, cơng t rình cầu (EN 1998-2), tháp, cột ống khói (EN 1998-6), silo, bể c hứa đường ống (EN 1998-4) (3)P Các yêu cầu thiết kế đặc biệt cho móng loại kết cấu đó, c ần, t ìm phần tương ứng tiêu chuẩn (4) Phụ lục B tiêu chuẩn đưa biểu đồ thực nghiệm cho việc đánh giá đơn giản hoá khả hố lỏng xảy ra, Phụ lục E đưa quy trình đơn giản hố cho phép phân t ích động đất kết cấu tường chắn GHI CHÚ 1: Phụ lục tham khảo A cung c ấp thông tin hệ số khuếch đại địa hình GHI CHÚ 2: Phụ lục tham khảo C c ung cấp thông tin độ cứng tĩnh cọc GHI CHÚ 3: Phụ lục tham khảo D c ung cấp thông tin tương tác động lực kết c ấu đất GHI CHÚ 4: Phụ lục tham khảo F c ung cấp thông tin khả chịu tác động động đất móng nơng 1.2 Các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn (1)P Phần tiêu chuẩn hình thành t tài liệu tham khảo có khơng đề ngày tháng điều khoản từ ấn phẩm khác Các tài liệu tham khảo trích dẫn vị trí thích hợp v ăn tiêu chuẩn ấn phẩm liệt k ê Đối với tài liệu có đề ngày tháng, sửa đổi bổ sung sau ngày xuất c hỉ áp dụng tiêu chuẩn tiêu chuẩn sửa đổi, bổ sung Đối v ới t ài liệu khơng đề ngày tháng dùng phiên 1.2.1 Các ti chuẩn tham khảo chung EN 1990 Cơ sở thiết kế kết cấu EN 1997-1 Thiết kế địa kỹ thuật Phần 1: Các quy định chung EN 1997-2 Thiết kế địa kỹ thuật Phần 2: Khảo sát thí nghiệm đất EN 1998-2 Thiết kế cơng t rình chịu động đất Phần 2: Quy định cụ thể cho cầu EN 1998-4 Thiết kế cơng trình c hịu động đất Phần 4: Quy định c ụ thể cho kết cấu silô, bể chứa đường ống EN 1998-6 Thiết kế cơng trình chịu động đất Phần 6: Quy định c ụ thể cho cơng trình dạng tháp, dạng cột, ống khói TCXDVN :2006 Thiết kế cơng trình chịu động đất Phần 1: Quy định chung, tác động động đất quy định kết cấu nhà 1.3 Các giả thiết (1)P Áp dụng giả thiết chung EN 1990: 2002 1.4 Phân biệt nguyên tắc quy định áp dụng (1)P Áp dụng quy định EN 1990: 2002 1.5 Các thuật ngữ định nghĩa 1.5.1 Các thuật ngữ chung cho toàn Tiêu chuẩn (1)P Áp dụng thuật ngữ định nghĩa nêu Phụ lục D, Phần tiêu chuẩn (2)P Áp dụng 5.1 tiêu chuẩn cho thuật ngữ chung toàn tiêu chuẩn 1.5.2 Các thuật ngữ bổ sung sử dụng Tiêu chuẩn (1)P Áp dụng định nghĩa đất 1.5 EN 1997-1: 2004, định nghĩa thuật ngữ chuyên ngành địa kỹ thuật liên quan đến động đất, hoá lỏng cho tài liệu (2) Trong Phần áp dụng thuật ngữ định nghĩa 1.5.2 Phần tiêu chuẩn 1.6 Các ký hiệu (1) Các ký hiệu sử dụng tiêu chuẩn Tất ký hiệu phần định nghĩa tiêu chuẩn chúng xuất lần để tiện sử dụng Thêm vào danh sác h ký hiệu liệt k ê sau Một số ký hiệu xuấthiện phụ lục định nghĩa chỗ chúng xuất Ed Hệ tác động thiết kế Epd Độ bền theo phương ngang mặt bên móng áp lực bị động đất ER Tỷ số lượng thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn ( SPT) FH Lực quán t ính thiết kế theo phương ngang tác động động đất FV Lực quán tính thiết kế theo phương thẳng đứng tác động động đất FRd Sức kháng cắt thiết kế đáy móng nằm ngang đất G Mơđun cắt Gmax Mơđun cắt trung bình biến dạng nhỏ Le Khoảng cách neo tính từ tường điều kiện động Ls Khoảng h neo tính t tường điều kiện tĩnh MEd Các tác động thiết kế dạng mômen N1(60) Chỉ số x uyên tiêu chuẩn (SPT) chuẩn hoá theo áp lực thân đất theo tỷ số lượng NEd Lực pháp t uyến thiết kế lên đáy móng nằm ngang NSPT Số nhát đập thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn ( SPT) PI Chỉ số dẻo đất Rd Sức chịu tải thiết kế đất S Hệ số định nghĩa mục 3.2.2.2 tiêu chuẩn ST Hệ số khuếch đại địa hình VEd Lực c ngang thiết kế W Trọng lượng khối trượt ag Gia tốc thiết kế đất loại A (ag = l a gR ) agR Đỉnh gia tốc tham chiếu loại A avg Gia tốc thiết kế theo phương thẳng đứng c’ Lực dính diễn đạt theo ứng s uấthữu hiệu đất cu Sức kháng cắt khơng nước đất d Đường kính cọc dr Chuy ển vị tường chắn g Gia tốc trọng trường kh Hệ số động đất theo phương ngang kv Hệ số động đất theo phương đứng qu Độ bền chịu nén có nở hơng r Hệ số để tính tốn hệ số động đất theo phương ngang (Bảng 7.1) Vs Vận tốc truyền sóng cắt Vs,max Giá t rị trung bình vs biến dạng nhỏ (< 10-5) α Tỷ số gia tốc thiết kế đất loại A, a g, với gia tốc trọng trường g γ Trọng lượng đơn vị đất γd Trọng lượng đơn vị khô đất γI Hệ số tầm quan trọng γM Hệ số riêng tham số vật liệu γRd Hệ số riêng mơ hình γw Trọng lượng đơn vị nước δ Góc ma sát đất móng tường c Φ Góc sức kháng cắt t ính theo ứng suấthữu hiệu  Khối lượng đơn vị σvo áp lực t oàn phần thân đất, ứng suất toàn phần theo phương đứng σ’vo áp lực hữu hiệu thân đất, c ũng ứng suấthữu hiệu theo phương đứng  cy,u Sức kháng cắt khơng nước đất chịu tải trọng có chu kỳ  e ứng s uất cắt chịu tác động động đất Hệ đơn vị SI (1)P Sử dụng hệ đơn vị SI theo I SO 1000 (2) Ngồi ra, sử dụng đơn vị khuy ến nghị 1.7, Phần tiêu chuẩn GHI CHÚ: Đối với tính tốn địa kỹ thuật, c ần tham khảo thêm 1.6(2) EN 1997- 1:2004 TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT 2.1 Định nghĩa tác động động đất (1)P Tác động động đất phải phù hợp với khái niệm định nghĩa nêu 2, Phần tiêu chuẩn này, có x ét đến điều khoản 4.2 (2)P Các tổ hợp tác động động đất với tác động khác phải t iến hành theo 2.4, Phần tiêu chuẩn (3) Các đơn giản hóa lựa chọn tác động động đất nêu điểm thích hợp tiêu chuẩn 2.2 Biểu diễn theo lịch sử thời gian (1)P Nếu phép phân t ích theo miền thời gian tiến hành sử dụng giản đồ gia tốc nhân tạo giản đồ thực ghi chuyển dịch mạnh đất Nội dung liên quan đến giá trị lớn t ần số phải theo quy định 3.2.3.1, Phần tiêu chuẩn (2) Khi kiểm tra ổn định động lực bao gồm t ính tốn biến dạng lâu dài nền, kích động thường bao gồm giản đồ gia tốc ghi động đất x ảy địa điểm xây dựng, chúng có thành phần t ần số thực t ế thấp có tương quan định thời gian thành phần ngang thẳng đứng chuyển động Khoảng thời gian x ảy chuyển động mạnh phải chọn theo phương thức phù hợp v ới 2.3.1, Phần tiêu chuẩn CÁC TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT NỀN 3.1 Các thơng số độ bền (1) Nói chung sử dụng thơng số độ bền đất điều kiện tĩnh khơng nước Đối với đất dính, thơng s ố độ bền thíc h hợp sức kháng cắt khơng nước cu, hiệu chỉnh cho tốc độ gia tải nhanh độ suy giảm gia tải lặp động đất việc hiệu chỉnh cần thiết kiểm chứng đầy đủ thực nghiệm thích đáng Đối với đất rời, thơng số độ bền thích hợp sức kháng cắt khơng nước gia tải lặp ụcy ,u Giá trị phải tính đến khả tích luỹ áp lực nước lỗ rỗng (2) Mặt khác, sử dụng thông số độ bền hữu hiệu v ới áp lực nước lỗ rỗng phát s inh gia tải theo chu kỳ Đối với đá, sử dụng độ bền nén có nở hơng q u (3) Các hệ số M đặc trưng vật liệu cu, cy,u qu biểu thị cu, cy, qu tan ’ biểu thị  GHI CHÚ: Giá trị cu, cy, qu  khuyến nghị cu = 1,4, cy = 1,25, qu = 1,4 ’ = 1,25 3.2 Các thông số độ cứng thông số độ cản (1) Do ảnh hưởng đến tác động động đất thiết kế, thơng số độ cứng đất tải trọng động đất mô đun cắt G, tính theo cơng thức: G =  vs (3.1)  khối lượng đơn vị vs vận tốc truyền sóng cắt đất (2) Các tiêu chí để xác định vs, kể phụ thuộc chúng vào mức biến dạng đất, cho 4.2.2 4.2.3 (3) Độ giảm chấn xem đặc trưng phụ trường hợp có kể đến tương tác đất kết cấu quy định chương (4) Độ cản bên ứng xử phi đàn hồi đất tác dụng tải trọng có chu kỳ, độ cản lan tỏa sóng động đất lan truyền khỏi móng, phải xem xét riêng biệt CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI VIỆC LỰA CHỌN VỊ TRÍ XÂY DỰNG VÀ ĐẤT NỀN 4.1 Lựa chọn vị trí xây dựng 4.1.1 Tổng quát (1)P Cần tiến hành đánh giá địa điểm xây dựng cơng trình để xác định chất đất nhằm đảm bảo nguy phá hoại, ổn định mái dốc, hóa lỏng khả bị nén chặt động đất gây nhỏ (2)P Khả xảy tượng bất lợi phải khảo sát theo quy định mục 4.1.2 Vùng lân cận đứt gẫy hoạt động (1)P Nhà thuộc tầm quan t rọng cấp I I, III, I V định nghĩa 4.2.5, Phần tiêu chuẩn không xây dựng khu vực lân c ận đứt gãy kiến t ạo xác nhận v ăn thức quan có thẩm quyền Quốc gia ban hành có hoạt động động đất (2) Việc không phát sinh chuyển dịch giai đoạn đại kỷ Đệ Tứ xem dấu hiệu đứt gãy khơng cịn hoạt động phần lớn loại kết cấu không gây nguy cho an t ồn cơng cộng (3)P Cơng tác khảo s át địa chất đặc biệt phải t iến hành phục vụ quy hoạch đô thị cho kết cấu quan t rọng xây dựng gần đứt gãy cịn hoạt động vùng có nguy x ảy động đất, nhằm xác định rủi ro sau nứt vỡ đất mức độ c hấn động đất 4.1.3 Độ ổn định mái dốc 4.1.3.1 Các yêu cầu chung (1)P Việc kiểm t độ ổn định phải tiến hành với kết cấu xây dựng gần với mái dốc tự nhiên mái dốc nhân tạo, nhằm đảm bảo độ an toàn và/hoặc khả làm việc kết cấu trì tác dụng cấp động đất thiết kế (2)P Trong điều k iện chịu tải trọng động đất, tr ạng thái giới hạn mái dốc trạng thái mà vượt phát sinh chuyển vị lâu dài (khơng phục hồi) đất lớn mức cho phép phạm vi c hiều sâu có ảnh hưởng kết cấu chức cơng trình (3) Có thể không c ần kiểm tra độ ổn định cơng trình thuộc tầm quan t rọng cấp I kinh nghiệm đối chứng biết cho thấy đất địa điểm xây dựng ổn định 4.1.3 Tác động động đất (1)P Tác động động đất thiết kế giả thiết để kiểm tra ổn định phải tuân theo định nghĩa 2.1 (2)P Khi kiểm tra ổn định kết cấu có hệ số tầm quan trọng lớn nằm gần mái dốc cần tăng lực động đất thiết kế thông qua hệ số khuếch đại địa hình CHÚ THÍCH: Một số hướng dẫn cho giá trị hệ số khuếch đại địa hình cho Phụ lục tham khảo A (3) Tác động động đất đơn giản hóa quy định 4.1.3.3 4.1.3 Các phương pháp phân tích (1)P Phản ứng sườn dốc động đất thiết kế phải t ính t ốn phương pháp phân tích thừa nhận động lực học cơng trình, mơ hình phần t hữu hạn mơ hình khối cứng, phương pháp tựa tĩnh đơn giản hoá theo giới hạn điều kiện(3) (8) điều (2)P Khi mơ hình hố ứng xử học đất nền, mềm hoá phản ứng biến dạng tăng hệ tăng áp lực lỗ rỗng gây tác dụng tải tr ọng có chu kỳ phải xét đến (3) Việc kiểm tra ổn định tiến hành phương pháp tựa tĩnh đơn giản hoá nơi địa hình bề mặt c ấu t ạo địa tầng đất không xuấthiện biến động bất thường (4) Các phương pháp tựa tĩnh phân tích ổn định giống phương pháp dẫn 11.5 EN 1997-1: 2004, ngoại trừ việc bao gồm lực quán tính ngang thẳng đứng phần khối đất tải trọng trọng trường tác dụng đỉnh máI dốc (5) P Các lực quán tính động đất thiết kế FH FV tác động lên khối đất, tương ứng với phương ngang phương thẳng đứng, phép phân tích tựa tĩnh tính sau: FH = 0,5 .S.W (4 1) FV = ± 0,5 FH tỷ số avg /ag lớn 0,6 (4 2) FV = ± 0,33 FH tỷ số avg/ ag không lớn 0,6 (4 3) đó:  tỷ số gia tốc thiết kế ag loại A với gia tốc trọng trường g; avg gia tốc thiết kế theo phương đứng; ag gia tốc thiết kế cho loại A; S hệ số nền, lấy theo 3.2.2.2, Phần tiêu chuẩn này; W trọng lượng khối trượt Hệ số khuếch đại địa hình cho ag phải tính đến theo 4.1.3.2(2) (6)P Điều kiện trạng thái giới hạn kiểm tra cho mặt trượt có độ ổn định thấp (7) Điều kiện trạng thái giới hạn sử dụng k iểm tra cách tính tốn chuyển vị lâu dài khối trượt theo mơ hình động lực đơn giản hoá bao gồm khối cứng trượt chống lại lực ma sát sườn dốc Trong mơ hình này, tác động động đất phải đại diện quan hệ lịch sử thời gian theo 2.2 dựa gia tốc thiết kế mà không dùng hệ số giảm (8)P Các phương pháp đơn giản hố phương pháp tựa tĩnh đơn giản hóa nêu điều từ(3) đến(6)P mục không sử dụng cho loại đất có khả phát triển áp lực nước lỗ rỗng cao có độ suy giảm đáng kể độ cứng tác dụng tải trọng có chu kỳ (9) Độ tăng áp lực lỗ rỗng phải đánh giá cách sử dụng thí nghiệm thích hợp Khi khơng có thí nghiệm này, để thiết kế sơ bộ, dự tính thơng qua tương quan thực nghiệm 4.1.3.4 Kiểm tra độ an toàn phương pháp tựa tĩnh (1)P Đối với đất bão hoà vùng mà .S > 0,15, cần xem xét khả giảm độ bền độ tăng áp lực lỗ rỗng tải trọng có chu kỳ theo giới hạn nêu 4.1 3(8) (2) Đối với mặt tr ượt ổn định có nhiều khả tiếp tục trượt động đất sử dụng thông số độ bền biến dạng lớn Đối với đất rời, gia tăng tuần hoàn áp lực nước lỗ rỗng phạm vi giới hạn 1.3 kể đến cách giảm sức kháng ma sát thông qua hệ số áp lực nước lỗ rỗng thích hợp, tỷ lệ với độ tăng lớn áp lực lỗ rỗng Độ tăng ước tính theo dẫn 1.3.3(9) (3) Không cần áp dụng độ giảm sức kháng cắt loại đất rời giãn nở mạnh, loại cát chặt (4)P Việc kiểm tra độ an toàn mái dốc phải tiến hành theo nguyên tắc EN 19971:2004 4.1.4 Các loại đất có khả hố lỏng (1)P Sự giảm sức chống cắt và/hoặc độ cứng tăng áp lực nước lỗ rỗng vật liệu rời bão hồ nước lúc có chuyển động động đất , đến mức làm tăng đáng kể biến dạng lâu dài đất, dẫn tới điều kiện ứng suất hữu hiệu đất gần 0, mà từ trở coi hoá lỏng (2)P Phải dự tính khả hố lỏng đất móng bao gồm lớp cát xốp phân bố diện rộng thấu kính cát xốp dày, có khơng có hạt bụi sét, nằm mực nước ngầm, mực nước ngầm nằm nông Việc dự tính phải tiến hành khu vực trống (cao độ mặt nền, cao độ nước ngầm) xuất suốt tuổi thọ kết cấu (3)P Cơng tác khảo sát cần thiết cho mục đích phải bao gồm thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn trường (SPT) thí nghiệm xuyên tĩnh ( CPT), việc x ác định đường cong thành phần hạt phịng thí nghiệm (4)P Đối với thí nghiệm SPT, giá trị đo NSPT, biểu thị số nhát đập/30cm, phải chuẩn hoá với ứng suất hữu hiệu biểu kiến thân đất 100kPa với tỷ số lượng va đập lượng rơi tự lý thuyết 0,6 Với độ sâu nhỏ 3m, giá trị đo NSPT phải giảm 25% ' (5) Việc chuẩn hoá ảnh hưởng áp lực thân đất thực cách nhân giá trị đo NSPT với hệ số (100/'vo)1/2, 'vo (kPa) ứng suất hữu hiệu thân đất độ sâu thời điểm thí nghiệm SPT Hệ số chuẩn hố (100/ 'vo)1/2 phải lấy khơng nhỏ 0,5 không lớn (6) Việc chuẩn hoá lượng yêu cầu nhân số nhát đập thu điều(5) mục với hệ số ER/ 60, ER trăm lần tỷ số lượng đặc trưng thiết bị thí nghiệm (7) Đối với nhà móng nơng, việc dự tính khả hố lỏng bỏ qua đất cát bão hoà nước gặp độ sâu lớn 15m tính từ mặt đất (8) Nguy hố lỏng bỏ qua .S < 0, 15 điều kiện sau phải đảm bảo: - Cát có hàm lượng hạt sét lớn 20% với số dẻo PI > 10; - Cát có hàm lượng hạt bụi lớn 35% đồng thời số búa SPT sau chuẩn hoá với ảnh hưởng áp lực thân đất với tỷ số lượng N (60) > 20 - Cát sạch, với số búa SPT sau chuẩn hoá với áp lực thân đất với tỷ số lượng N1 (60) > 30 (9)P Nếu nguy hoá lỏng khơng thể bỏ qua phải đánh giá phương pháp tin cậy ngành địa kỹ thuật, dựa tương quan quan trắc trường ứng suất cắt lặp biết gây hoá lỏng trận động đất xảy (10) Các biểu đồ hoá lỏng thực nghiệm minh hoạ tương quan trường mặt ứng với đo đạc thực địa cho Phụ lục B Trong phương pháp này, ứng suất cắt động đất e ước tính theo biểu thức đơn giản hố sau: e = 0,65 S vo (4.4) đó: vo áp lực toàn phần thân đất, biến số khác biểu thức từ (4.1) đến (4 3) Biểu thức không áp dụng cho chiều sâu lớn 20m (11)P Nếu sử dụng phương pháp tương quan trường đất phải coi nhạy với hoá lỏng ứng suất cắt động đất gây vuợt phần ứng suất tới hạn biết gây hoá lỏng trận động đất trước GHI CHÚ: Giá trị khuyến nghị  = 0,8, bao gồm hệ số an toàn 1,25 (12)P Nếu đất thấy dễ bị hố lỏng hiệu ứng tiếp sau ảnh hưởng đến sức chịu tải độ ổn định móng cần có biện pháp đảm bảo tính ổn định móng, gia cố cọc (để truyền tải trọng xuống lớp không dễ bị hoá lỏng) (13) Việc gia cố để chống lại hóa lỏng đầm chặt đất để tăng sức kháng xuyên vượt khỏi phạm vi nguy hiểm, sử dụng biện pháp thoát nước để giảm áp lực nước lỗ rỗng chấn động gây GHI CHÚ: Khả đầm chặt chủ yếu định hàm lượng hạn mịn độ sâu đất (14) Việc sử dụng riêng móng cọc cần cân nhắc cẩn thận nội lực lớn phát sinh cọc chống đỡ đất phạm vi lớp nhiều lớp đất hố lỏng, thiếu chuẩn xác khơng thể tránh khỏi xác định vị trí bề dày lớp lớp 4.1.5 Độ lún mức đất tải trọng có chu kỳ (1)P Tính nhạy đất nén chặt độ lún mức ứng suất có chu kỳ phát sinh động đất phải xét đến có lớp phân bố diện rộng thấu kính dày cát xốp bão hoà nước gặp độ sâu nhỏ (2) Độ lún mức xảy lớp đất sét yếu sức kháng cắt giảm theo chu kỳ lặp độ rung kéo dài (3) Khả tăng độ chặt độ lún loại đất nêu phải đánh giá phương pháp có địa kỹ thuật cơng trình, cần dựa thí nghiệm phịng với tải trọng tĩnh tải trọng có chu kỳ cho mẫu đại diện vật liệu cần nghiên cứu (4) Nếu độ lún nén chặt suy giảm (độ bền) theo chu kỳ có khả ảnh hưởng đến độ ổn định móng cần xét đến phương pháp gia cố 4.2 Khảo sát nghi ên cứu 4.2.1 Các tiêu chí chung (1)P Việc khảo sát nghiên cứu vật liệu móng vùng động đất phải tuân theo nguyên tắc chung vùng khơng có động đất, định nghĩa phần 3, EN 19971:2004 (2) Trừ nhà thuộc tầm quan trọng cấp I, khảo sát trường nên có thí nghiệm xuyên tĩnh, đo áp lực lỗ rỗng, cho phép ghi liên tục đặc trưng học đất theo độ sâu (3) Các khảo sát bổ sung với định hướng kháng chấn yêu cầu trường hợp dẫn 4.1 4.2.2 4.2.2 Định dạng đất tác động động đất (1)P Các số liệu địa kỹ thuật địa chất cho trường xây dựng phải đủ phép xác định loại trung bình và/ phổ phản ứng tương ứng, định nghĩa 3.1 3.2, Phần tiêu chuẩn (2) Nhằm mục đích này, số liệu trường kết hợp với số liệu từ vùng lân cận có đặc điểm địa chất tương tự (3) Phải tham khảo đồ tiểu vùng tiêu chí động đất sẵn có, với điều kiện chúng tuân theo(1)P điều dựa khảo sát đất địa điểm xây dựng cơng trình (4)P Mặt cắt vận tốc sóng cắt s xem đáng tin cậy để dự báo đặc trưng phụ thuộc vào địa điểm tác động động đất địa điểm (5) Thí nghiệm trường để xác định mặt cắt vận tốc sóng cắt s phương pháp địa vật lý lỗ khoan nên sử dụng cho kết cấu quan trọng nằm vùng động đất mạnh, đặc biệt dạng loại D, S1 S2 (6) Đối với tất trường hợp khác, chu kỳ dao động tự nhiên đất cần xác định, mặt cắt s dự tính tương quan thực nghiệm sử dụng sức kháng xuyên trường đặc trưng địa kỹ thuật khác cần ý đến phân tán tương quan (7) Độ cản bên đất nên đo thí nghiệm trường thí nghiệm phịng thích hợp Trong trường hợp thiếu phép đo trực tiếp, tích số ag.S nhỏ 0, 1g (hay 0, 98m/s2) tỷ số cản lấy 0,03 Đất kết, đất ximăng hoá đá mềm cần xem xét riêng biệt 4.2.3 Sự phụ thuộc độ cứng độ giảm chấn đất vào mức biến dạng (1)P Sự khác giá trị biến dạng nhỏ, giá trị đo thí nghiệm trường, giá tr ị phù hợp v ới mức độ biến dạng động đất thiết kế gây phải xét tới t ất tính tốn liên quan đến đặc trưng động lực đất điều kiện ổn định (2) Đối với điều kiện đất địa phương thuộc loại Choặc D với mực nước ngầm nơng khơng có thành phần có số dẻo PI > 40, thiếu liệu cụ thể sử dụng đến hệ số giảm ớs cho Bảng 4.1 Đối với địa tầng cứng mực nước ngầm sâu lượng giảm phải theo tỷ lệ nhỏ (và khoảng biến thiên phải giảm đi) g (3) Nếu t ích số a S lớn 0,1g (hay 0, 98m/s2 ) nên dùng tỷ số cản bên cho Bảng 4.1, khơng có phép đo cụ thể Bảng 4.1 - Tỷ số cản trung bình đất hệ số giảm trung bình (± độ lệch tiêu chuẩn) cho vận tốc sóng cắt ớs mơ đun cắt G phạm vi chiều sâu 20m Tỷ số gia tốc ag.S Tỷ số cản s Vs, max G Gmax 0,10 0,03 0,90(0,07) 0,80(0,10) 0,20 0,06 0,70(0,15) 0,50(0,20) 0,30 0,10 0,60(0,15) 0,36(0,20) s,max giá trị s trung bình biến dạng nhỏ ( Ed (7 5) đó: Rd giá trị thiết kế độ bền c ấu kiện, đánh trường hợp không động đất; Ed giá trị thiết kế hiệu ứng tác động, thu t kết phân tích trình bày 7.3 PHỤ LỤC A (tham khảo) CÁC HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI ĐỊA HÌNH A.1 Phụ lục đưa số hệ số khuếch đại đơn giản hoá cho tác động động đất dùng phép kiểm tra ổn định mái dốc đất Các hệ số này, ký hiệu ST , giá tr ị gần ban đầu x em xét độc lập v ới chu kỳ dao động đó, nhân lên mộthệ số tỷ lệ không đổi toạ độ phổ phản ứng thiết kế đàn hồi cho Phần tiêu chuẩn Các hệ số khuếch đại phải ưu tiên áp dụng cho mái dốc có thay đổi địa hình bất thường theo c hiều, đỉnh kéo dài vách có chiều cao 30m A.2 Với góc dốc trung bình nhỏ 150 hiệu ứng v ề địa hình bỏ qua, cịn trường hợp đặc điểm địa hình cục thay đổi bất thường cần có nghiên cứu riêng Với góc lớn áp dụng hướng dẫn s au: a) Các vách sườn dốc độc lập Sử dụng giá trị ST ≥ 1, cho vị trí gần cạnh đỉnh T b) Các đỉnh có chiều rộng nhỏ nhiều so với chiều rộng chân Nên sử dụng giá trị ST ≥ 1,4 gần đỉnh mái dốc v ới góc dốc tr ung bình lớn 300 giá trị S T ≥ 1,2 cho góc dốc nhỏ hơn; c) Sự t ồn lớp đất rời rạc bề mặt Khi xuất lớp đất rời r ạc bề mặt, giá trị nhỏ ST cho a) b) nên t ăng thêm 20%; d) Sự biến thiên không gian hệ số khuếch đại Giá t rị ST giả thiết giảm t uyến tính theo chiều cao kể từ vách đỉnh, lấy đơn vị chân mái dốc A.3 Nói chung, khuếch đại động đất giảm nhanh chóng theo chiều sâu phạm vi đỉnh Do đó, ảnh hưởng địa hình tính đến với phân tích ổn định lớn hầu hết bề mặt dọc theo cạnh đỉnh, nhỏ nhiều mặt trượt sâu, nơi mà bề mặt phá hoại qua gần chân mái dốc Trong trường hợp thứ 2, áp dụng phương pháp phân t ích tựa tĩnh ảnh hưởng địa hình bỏ qua PHỤ LỤC B (bắt buộc) CÁC BIỂU ĐỒ THỰC NGHIỆM ĐỂ PHÂN TÍCH HỐ LỎNG ĐƠN GIẢN HỐ B.1 Tổng quát Các biểu đồ thực nghiệm dùng để phân t íc h hố lỏng đơn giản hố trình bày tương quan trường kết đo hi ện trường ứng suất cắt lặp biết nguyên nhân gây tượng hoá lỏng trận động đất trước Trên trục ngang biểu đồ đặc trưng đất đo trường, sức kháng xuyên chuẩn hố vận tốc truyền sóng cắt s, trục đứng ứng suất cắt lặp động đất e , thường chuẩn hoá với áp lực thân hữu hiệu ’v0 Đường cong giới hạn sức kháng lặp hiển thị tất biểu đồ, chia thành vùng khơng hố lỏng (nằm phía bên phải) với vùng hố lỏng xảy (nằm phía bên trái phía đường cong) Đơi có đường cong đưa ra, ví dụ tương ứng với loại đất có thành phần hạt mịn có cường độ động đất khác Ngoại trừ trường hợp sử dụng sức kháng xuyên tĩnh, không nên áp dụng tiêu hoá lỏng thực nghiệm khả hoá lỏng xảy lớp vỉa đất dày không vài chục cm Khi hàm lượng cuội sỏi cao số liệu quan trắc chưa đủ để thiết lập biểu đồ hố lỏng đáng tin cậy khơng thể loại trừ khả hoá lỏng B.2 Các biểu đồ dựa số SPT Biểu đồ Hình B.1 nằm số biểu đồ sử dụng rộng rãi cho c át cát bụi Chỉ số SPT chuẩn hoá v ới áp lực thân đất với tỷ s ố lượng N1(60) theo cách mơ tả 4.1.4 Hố lỏng dường khơng xảy ngưỡng e, ứng xử đất đàn hồi khơng có tích lũy áp lực nước lỗ rỗng Vì đường cong giới hạn không ngoại suy v ề gốc toạ độ Để áp dụng tiêu chí cho động đất có cường độ khác với MS = 7,5, MS cường độ sóng mặt, nên nhân tọa độ đường cong Hình B.1 với hệ số CM nêu Bảng B.1 Bảng B.1 - Các gi trị hệ số CM MS CM 5,5 2,86 6,0 2,20 6,5 1,69 7,0 1,30 8,0 0,67 B.3 Các biểu đồ dựa sức kháng xuyên tĩnh CPT Dựa nhiều nghiên cứu tương quan sức kháng xuyên tĩnh CPT sức kháng đất tượng hoá lỏng, biểu đồ có dạng Hình B.1 thiết lập Những tương quan trực tiếp nên ưu tiên tương quan gián tiếp sử dụng mối quan hệ c hỉ số SPT sức kháng xuyên tĩnh CPT B.4 Các biểu đồ dựa vận tốc sóng cắt s Đặc trưng hứa hẹn tiêu trường để đánh giá khả hố lỏng đất thuộc loại khó lấy mẫu (như cát bụi cát) khó xuyên qua (như cuội) Gần có tiến đáng kể việc đo s trường Tuy nhiên, tương quan s sức kháng đất tượng hố lỏng cịn giai đoạn phát triển khơng nên sử dụng khơng có trợ giúp chuyên gia GHI CHÚ: e/'vo tỷ số ứng suất lặp đường cong 1: 35% hạt mịn A cát đường cong 2: 15% hạt mịn B cát bụi đường cong 3: < 5% hạt mịn Hình B.1 - Quan hệ tỷ số ứng suất gây hoá l ỏng N 1( 60) cho cát cát bụi động đất Ms = 7, PHỤ LỤC C ( bắt buộc) CÁC ĐỘ CỨNG TĨNH ĐẦU CỌC C Độ cứng cọc định nghĩa lực (mômen) đặt lên đầu cọc để tạo chuyển vị (góc xoay) đơn vị theo phương (các chuyển vị/ góc xoay theo phương khác 0), kí hiệu KHH (độ cứng theo phương ngang), KMM (độ cứng chống uốn) KHM = KMH (độ cứng uốn - dịch ngang) Các ký hiệu sử dụng Bảng C.1: E môđun đàn hồi đất, 3G; EP môđun đàn hồi vật liệu cọc; Es môđun đàn hồi đất độ sâu đường kính cọc; d đường kính cọc; z chiều sâu hạ cọc Bảng C.1 - Các biểu thức độ cứng tĩnh cọc mềm hạ loại đất PHỤ LỤC D (tham khảo) TƯƠNG TÁC ĐỘNG LỰC GIỮA ĐẤT VÀ KẾT CẤU ( SSI) CÁC HIỆU ỨNG CHUNG VÀ TẦM QUAN TRỌNG D.1 Từ tương tác động lực đất kết cấu, phản ứng động đất kết cấu đặt gối mềm, kết cấu đặt có khả bị biến dạng, khác với phản ứng kết cấu đặt cứng (ngàm chân) c hịu kích thích trường tự tương đương, lý sau: a) Chuyển dịch hệ móng đặt gối mềm khác với chuyển dịch trường tự bao gồm thành phần dao động quan trọng kết cấu bị ngàm chân; b) Chu kỳ dao động kết cấu đặt gối mềm lớn chu kỳ dao động kết cấu bị ngàm chân; c) Các chu kỳ dao động tự nhiên, dạng dao động hệ s ố mơ hình phần kết cấu đặt gối mềm khác với kết cấu bị ngàm chân; d) Độ giảm chấn tổng thể kết c ấu đặt gối mềm bao gồm độ giảm chấn bên bên xảy bề mặt đất móng, ngồi độ giảm chấn kết cấu bên D.2 Đối với phần lớn cơng trình nhà cơng cộng, hiệu ứng tương tác đất kết cấu thường có lợi chúng giảm mơmen uốn lực cắt cấu kiện khác kết cấu bên Đối với kết cấu liệt kê chương thí hiệu ứng tương tác đất kết cấu bất lợi PHỤ LỤC E (bắt buộc) PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐƠN GIẢN HÓA ĐỐI VỚI KẾT CẤU TƯỜNG CHẮN E.1 Theo quan niệm, hệ số r định nghĩa tỷ số giá trị gia tốc gây chuyển vị lâu dài lớn ứng với liên kếthiện hữu, giá trị gia tốc ứng với trạng thái giới hạn cân (bắt đầu chuyển vị) Do đó, tường cho phép chịu chuyển vị lớn r có giá trị cao E.2 Đối với kết cấu tường chắn cao 10m, tiến hành phân tích theo tốn chiều với trường tự sóng lan truy ền theo phương đứng giá trị  ướce tính xác hơn, để sử dụng biểu thức (7.1), lấy giá trị trung bình gia tốc lớn đất theo phương ngang dọc theo chiều cao kết cấu E.3 Tổng lực thiết kế tác dụng lên tường chắn lưng tường, E d cho công thức sau: Ed =  * (1 kv ) KH  Ews  Ewd (E.1) đó: H chiều cao tường Ews lực nước tĩnh; Ewd lực nước động ( định nghĩa đây); * trọng lượng đơn vị đất (định nghĩa sau E.5 tới E 7); K hệ số áp lực đất (tĩnh động); kv hệ số động đất theo phương đứng (xem biểu thức ( 7.2) (7.3)) E.4 Hệ số áp lực đất tính tốn theo cơng thức Mononobe Okabe: Đối với trạng thái chủ động:  ≤ 'd -   > 'd -  Đối với trạng thái bị động (không xét ma sát đất tường): Trong biểu thức có sử dụng ký hiệu sau: 'd giá trị thiết kế góc kháng cắt đất, nghĩa   góc nghiêng lưng tường bề mặt lớp đất đắp s o v ới phương ngang, Hình E.1 d giá trị thiết kế góc ma sát đất tường, nghĩa  tg   ;  d tg    '   góc định nghĩa E.5 đến E.7 Biểu thức trạng thái bị động nên ưu tiên sử dụng cho bề mặt tường thẳng đứng ( = 90o) E.5 Mực nước ngầm nằm bên tường chắn – Hệ số áp lực đất Ở sử dụng thông số sau: * khối lượng thể tích đất (E.5) k tg  h 1mk v Ewd = (E6) (E 7) đó: kh hệ số động đất theo phương nằm ngang (xem biểu thức (7.1)) Mặt khác, sử dụng bảng biểu đồ áp dụng cho điều kiện tĩnh (chỉ có tải trọng trọng trường) với điều chỉnh sau: k tg A  h  kv (E.8) k tg B h  kv (E.9) toàn hệ thống tường-đất xoay thêm góc tương ứng A B Gia tốc trọng trường thay giá trị sau: gA = g (1  kv ) cos A (E.10) gB = g (1  kv ) cos B (E.11) E.6 Đất không thấm nước c hịu tải trọng động nằm mực nước ngầm Hệ số áp lực đất Ở sử dụng thông số sau: * =  -  (E.12) tg   kh   w 1mkv (E.13) Ewd = (E.14) đó:  trọng lượng đơn vị bão hồ đất; w trọng lượng đơn vị nước E.7 Đất thấm nước chịu tải trọng động (độ thấm cao) nằm mực nước ngầm Hệ số áp lực đất Ở áp dụng thông số sau: * =  - w tg  (E 15) d kh   w 1mkv (E.16) Ewd  kbw ( H ' ) ( 12 E 17) đó: d trọng lượng đơn vị khô đất; H’ chiều cao mực nước ngầm tính từ chân tường E.8 Áp lực thuỷ động lên bề mặt tường Áp lực q(z) tính s au: q(z) =  khw h.z (E 18) đó: kh hệ số động đất theo phương ngang với r = (xem biểu thức (7.1)); h chiều cao mực nước tự do; z tọa độ thẳng đứng huớng xuống với gốc toạ độ bề mặt nước E.9 Lực áp lực đất tác dụng lên kết cấu cứng Đối với kết cấu cứng ngàm cứng, trạng thái chủ động phát t riển đất , đối v ới tường thẳng đứng đất đắp sau lưng tường nằm ngang lực động gia số áp lực đất lấy bằng: ∆Pd= .S. H2 đó: H chiều cao tường Điểm đặt lực lấy trung điểm chiều cao tường (E.19) Hình E.1 - Quy ước cho góc cơng thức tính tốn hệ số áp lực đất PHỤ LỤC F (THAM KHẢO) SỨC CHỊU TẢI ĐỘNG ĐẤT CỦA MĨNG NƠNG F Biểu thức tổng qt Độ ổn định chống lại phá hoại khả chịu tải động đất móng nơng dạng băng đặt bề mặt đất đồng kiểm tra biểu thức liên hệ độ bền đất, ảnh hưởng tác động thiết kế (NEd , VEd, MEd) cao độ đặt móng, lực quán tính đất sau: đó: Nmax khả chịu lực cực hạn móng tác dụng tải trọng đứng tâm, định nghĩa F.2 F.3; B chiều rộng móng; F lực qn tính khơng thứ ngun đất định nghĩa F.2 F.3; Rd hệ số mơ hình (các giá trị cho thơng số cho F.6) a, b, c, d, e, f, m, k, k’, cT, cM, c’M, ,  trị thông số phụ thuộc vào loại đất, định nghĩa F F Đất dính tuý Đối v ới đất dính t uý đất rời bão hồ nước khả chịu lực cực hạn tác dụng tải trọng thẳng đứng t âm Nmax xác định theo công thức: N max (  2) c B M (F.3) đó: c sức kháng cắt khơng nước đất, cu, đất dính, sức kháng cắt khơng nước chịu tải có chu kỳ, cy,u, đất rời; M hệ số riêng tính chất vật liệu; Lực qn tính khơng thứ ngun đất F F xác định theo công thức:  a g S B c (F 4) đó:  khối lượng thể tích đất; ag gia tốc thiết kế loại A (ag = 1agR); agR gia tốc tham chiếu lớn loại A; 1 hệ số tầm quan trọng; S hệ số đất định nghĩa 3.2.2.2, Phần tiêu chuẩn Các điều kiện hạn chế áp dụng cho biểu thức khả chịu lực tổng quát:  N  1, V 1 (F 5) F.3 Đất rời tuý Đối v ới đất khô rời đất rời bão hịa khơng phát sinh áp lực nước lỗ r ỗng đáng k ể, khả chịu tải cực hạn móng tác dụng tải t rọng thẳng đứng tâm Nmax xác định theo công thức sau: a N max  g (1  v ) B N g (F.6) đó: g gia tốc trọng trường; av gia tốc theo phương thẳng đứng, lấy 0,5a g.S N hệ số khả chịu tải, hàm góc kháng cắt thiết kế đất  d (giá trị  d bao gồm hệ số đặc trưng vật liệu M 1(3), xem E.4) Lực qn tính khơng thứ ngun đất F F cho công thức: g g tan 'd (F.7) Điều kiện hạn chế sau áp dụng cho biểu thức tổng quát: 0< N ≤ (1 - m F )k' (F.8) F Trị số thông số Các giá trị thông số biểu thức chung biểu diễn khả chịu tải loại đất F.2 F.3, cho Bảng F Bảng F 1- Giá trị thông số dùng biểu thức (F.1) a Đất dính tuý Đất rời tuý b 0,70 0,92 1,29 1,25 c 2,14 0,92 d 1,81 1,25 e 0,21 0,41 f 0,44 0,32 m 0,21 0,96 k 1,22 1,00 k' 1,00 0,39 cT 2,00 1,14 cM 2,00 1,01 c'M 1,00 1,01  2,57 2,90  1,85 2,80 F Trong hầu hết điều kiện thơng thường F lấy đất dính Đối với đất rời F bỏ qua ag S < 0,1g (nghĩa ag.S < 0,98m/s2 ) F Hệ số mơ hình Rd lấy theo giá trị cho Bảng F Bảng F 2- Giá trị hệ số mơ hình Rd Cát chặt vừa đến chặt Cát rời, khơ Cát rời, bão hồ Sét khơng nhạy Sét nhạy 1,00 1,15 1, 50 1,00 1,15