ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÂM VĂN ĐỨC NGHIÊN CỨU TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ EUROCODE &
ÁP DỤNG PHÂN TÍCH – TÍNH TOÁN CỌC KHOAN
NHỒI NHÀ CAO TẦNG TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số : 60.58.60
Email:
hoặc
Tel: (+84) 0984.995.945 LUẬN VĂN THẠC SĨ


I.5.3. Phƣơng pháp thiết kế 3 14
Chƣơng II 15
TÁC ĐỘNG, TỔ HỢP TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ BỀN THIẾT KẾ 15
II.1. TÁC ĐỘNG 15
II.1.1. Tổng quan về tác động 15
II.1.2. Tác động thuộc về đất nền 17
II.1.3. Phân biệt giữa tác động có lợi với tác động bất lợi 19
II.1.4. Tác động đặc trƣng 19
II.1.5. Hoạt tải đại diện 22
II.1.6. Tác động thiết kế 24
II.1.7. Hệ quả tác động thiết kế 24
II.2. TỔ HỢP TÁC ĐỘNG 29
II.2.1. Trạng thái giới hạn cực hạn ULS 30
II.2.1.1. Tổ hợp tác động cho tình huống thiết kế lâu dài và tạm thời (tổ hợp
cơ bản): 31
II.2.1.2. Tổ hợp tác động cho tình huống thiết kế đặc biệt: 33
II.2.1.3. Tổ hợp tác động cho tình huống thiết kế động đất: 34
II.2.2. Trạng thái giới hạn sử dụng SLS 35
II.2.2.1. Tổ hợp đặc trƣng: 35
II.2.2.2. Tổ hợp thƣờng xuyên: 36
II.2.2.3. Tổ hợp tựa tĩnh: 37
II.3. ĐỘ BỀN THIẾT KẾ 38
ii

Chƣơng III 40
KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 40
III.1. KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT 40
III.1.1. Tổng quan 40
III.1.2. Khoảng cách điểm khảo sát 41
III.1.3. Độ sâu điểm khảo sát 42

V.5.1. Đẩy trồi thủy lực 82
V.5.2. Hiện tƣợng ăn mòn (ăn mòn nội tại) 84
V.5.3. Hiện tƣợng xóa ngầm 84
iii

Chƣơng VI 86
KIỂM TRA THEO BIẾN DẠNG 86
VI.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ 86
VI.1.1. Hệ quả tác động 86
VI.1.2. Tiêu chuẩn giới hạn sử dụng 88
VI.2. ĐƢA ĐỘ TIN CẬY VÀO TRONG THIẾT KẾ (kiểm tra biến dạng) 88
VI.3. KIỂM TRA BIẾN DẠNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐƠN GIẢN (Phƣơng
pháp khác) 90
VI.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN 92
Chƣơng VII 94
MÓNG CỌC 94
VII.1. CÁC PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CỌC 94
VII.2. THÍ NGHIỆM THỬ TẢI TĨNH CỌC 96
VII.3. THÍ NGHIỆM TẢI TRỌNG ĐỘNG CỌC 97
VII.4. BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CỌC 97
VII.5. CỌC CHỊU TẢI DỌC TRỤC 98
VII.5.1. Tổng quát 98
VII.5.2. Đƣa độ tin cậy vào thiết kế cọc 98
VII.5.2.1. Phƣơng pháp thiết kế 1 (DA 1) 100
VII.5.2.2. Phƣơng pháp thiết kế 2 (DA 2) 103
VII.5.2.3. Phƣơng pháp thiết kế 3 (DA 3) 105
VII.5.2.4. So sánh các phƣơng pháp thiết kế (DA) dùng thiết kế cọc 107
VII.5.3. Độ bền chịu nén của đất nền (ULS) 108
VII.5.3.1. Tổng quan 108
VII.5.3.2. Độ bền chịu nén cực hạn từ thí nghiệm thử tải tĩnh cọc 109

VIII.2.1.1. Sức chịu tải cực hạn cọc 146
VIII.2.1.2. Sức chịu tải thiết kế cọc 146
VIII.2.2. Đánh giá sức chịu tải cọc từ kết quả thí nghiệm SPT 147
BẢNG TRA HỆ SỐ 149
KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 160
TÀI LIỆU THAM KHẢO 161
PHỤ LỤC 163

DANH MỤC HÌNH
Hình II. 1: Xác định giá trị đặc trƣng cận dƣới (X
k,inf
) và cận trên (X
k,sup
) dựa trên phân
bố chuẩn 21
Hình II. 2: Áp dụng hệ số mô hình γ
Sd
trong trƣờng hợp phân tích phi tuyến (tác động
đơn): (a) Hệ quả tác động tăng nhanh hơn tác động. (b) Hệ quả tác động tăng chậm
hơn tác động 26
Hình II. 3: Áp dụng hệ số mô hình γ
Sd
trong trƣờng hợp phân tích phi tuyến (hai tác
động). (a) Hệ quả tác động tăng nhanh hơn tác động. (b) Hệ quả tác động tăng chậm
hơn tác động. Ký hiệu „+‟: kết hợp với 27

Hình III. 1: Kết cấu nhà cao tầng và các dự án dân dụng khác 42
Hình III. 2: Khối đất đắp và mái dốc 43
Hình III. 3: Kết cấu dạng đƣờng 43
Hình III. 4: Hầm và công trình ngầm 43

Hình VI. 5: Qui trình kiểm tra khả năng sử dụng (Phƣơng pháp khác) 91

Hình VII. 1: Qui trình kiểm tra cƣờng độ móng cọc (Tham khảo Decoding Eurocode 7,
Andrew Bond & Andrew Harris) 99
Hình VII. 2: Qui trình kiểm tra cƣờng độ móng cọc theo phƣơng pháp thiết kế 1 - tổ
hợp 1 (DA 1-1) (tham khảo Decoding Eurocode 7, Andrew Bond & Andrew Harris)
101
vi

Hình VII. 3: Qui trình kiểm tra cƣờng độ móng cọc theo phƣơng pháp thiết kế 1 - tổ
hợp 2 (DA 1-2) (tham khảo Decoding Eurocode 7, Andrew Bond & Andrew Harris)
102
Hình VII. 4: Qui trình kiểm tra cƣờng độ móng cọc theo phƣơng pháp thiết kế 2 (DA
2) (tham khảo Decoding Eurocode 7, Andrew Bond & Andrew Harris) 104
Hình VII. 5: Qui trình kiểm tra cƣờng độ móng cọc theo phƣơng pháp thiết kế 3 (DA
3) (tham khảo Decoding Eurocode 7, Andrew Bond & Andrew Harris) 106
Hình VII. 6: Ví dụ đẩy nổi (UPL) của cả nhóm cọc (Theo EN 1997-1:2004) 120
Hình VII. 7: Vùng ứng suất dƣới mũi cọc của cọc đơn (a) và nhóm cọc (b) 123
Hình VII. 8: Kích thƣớc khối móng cọc 124

Hình VIII. 1: Phƣơng pháp xác định Q
u
theo công thức (VIII.1) 128
Hình VIII. 2: Phƣơng pháp xác định Q
u
theo công thức (VIII.3) 128
Hình VIII. 3: Ví dụ cách xác định tải cực hạn cọc Q
u
theo phƣơng pháp Davisson 130
Hình VIII. 4: Ví dụ xác định tải cực hạn cọc Q

trong một khoảng thời gian trong tuổi thọ công trình, điều kiện này phải đƣợc kiểm tra
không đƣợt vƣợt qua trạng thái giới hạn tƣơng ứng.
Tình huống thiết kế tạm thời: là tình huống xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn
hơn tuổi thọ công trình và xảy ra với xác suất lớn.
Tình huống thiết kế lâu dài: là tình huống xảy ra thƣờng xuyên trong suốt tuổi thọ của
công trình.
Tình huống thiết kế đặc biệt: là tình huống liên quan đến những điều kiện không mong
muốn xảy ra trong kết cấu, nhƣ: cháy, nổ, va chạm hoặc phá hoại cục bộ.
Tình huống thiết kế động đất: là tình huống liên quan đến những điều kiện không
mong muốn của kết cấu khi chịu tác động động đất.
Tuổi thọ công trình: là một khoản thời gian giả định cho kết cấu hoặc phần tử kết cấu
đƣợc sử dụng mà không cần thiết sửa chữa lớn.
Trạng thái giới hạn: là trạng thái mà nếu vƣợt qua thì kết cấu không còn thỏa mãn tiêu
chuẩn thiết kế liên quan.
Trạng thái giới hạn cực hạn: là những trạng thái xảy ra sụp đổ hoặc những dạng tƣơng
tự khác của phá hoại kết cấu. Là trạng thái tƣơng ứng với khả năng chịu tải lớn nhất
của kết cấu hoặc phần tử kết cấu.
Trạng thái giới hạn sử dụng: là những trạng thái tƣơng ứng với những điều kiện mà
nếu vƣợt qua thì những yêu cầu về công năng sử dụng cho kết cấu hoặc phần tử kết
cấu sẽ không còn đáp ứng nữa.
Trạng thái giới hạn sử dụng không phục hồi: là trạng thái giới hạn sử dụng khi hệ quả
tác động vƣợt qua những yêu cầu công năng nhất định mà vẫn còn tồn tại khi đã bỏ
những tác động đó.
viii

Trạng thái giới hạn sử dụng phục hồi: là trạng thái giới hạn sử dụng khi hệ quả tác
động vƣợt qua những yêu cầu công năng nhất định sẽ không còn tồn tại nữa khi đã bỏ
những tác động đó.
Độ bền: là khả năng chịu tác động của một phần tử hoặc một cấu kiện, hoặc tiết diện
của một phần tử hoặc của cấu kiện của một kết cấu mà không xảy ra cơ chế phá hoại.

vững mạnh, đồng nghĩa với việc cơ sở hạ tầng cũng vững mạnh.
Trong những năm trở lại đây, sự phát triển về mật độ xây dựng rất nhanh, đƣợc ví nhƣ
“nấm mọc sau mƣa”, đặc biệt là các khu chung cƣ cao tầng, các cao ốc chọc trời, các
loại cầu dây văng nhịp lớn, các công trình thủy lợi, thủy điện qui mô đồ sồ, các công
trình ngầm phát triển ngày càng phức tạp,…Các nƣớc trên thế giới nói chung, Việt
Nam nói riêng, luôn đòi hỏi cho việc phân tích và lựa chọn giải pháp móng cho các
công trình xây dựng vừa kinh tế và vừa bền vững. Một trong những giải pháp hữu hiệu
cho các công trình lớn là phƣơng án thiết kế móng cọc.
Trong thiết kế nền móng, có thể chia làm hai loại là móng nông (shallow foundations)
và móng sâu (hay, móng cọc) (deep foundations hay pile foundations).
Móng nông đƣợc sử dụng cho lớp đất gần mặt đất, nơi xuất hiện ứng suất tƣơng đối
lớn, đủ chịu đƣợc tác động của kết cấu bên trên mà không xảy ra ứng suất phá hoại
cho kết cấu do lún. Trƣờng hợp này, thƣờng chỉ sử dụng cho những công trình có tác
động tƣơng đối nhỏ. Đối với những công trình có tác động lớn (nhƣ nhà cao tầng, trụ
cầu,…) hay những vùng đất có lớp đất bên trên tƣơng đối yếu, thì phƣơng án móng
cọc là hữu hiệu, vì cần lớp đất “tốt” hơn để chịu tác động lớn.
Tác động của kết cấu bên trên truyền xuống lớp đất “tốt” sâu bên dƣới thông qua cọc.
Cọc là loại cột dài, độ mãnh lớn (long slender columns). Cọc có nhiều loại, tuy nhiên ở
Việt Nam thƣờng phổ biến những loại sau: cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi. Vật liệu
làm cọc có thể là: bê tông, bê tông cốt thép, thép, gỗ,…Với các hình thức thi công nhƣ:
đóng, ép, khoan nhồi,…
Cọc truyền tải vào đất thông qua hai hình thức: tải phân bố dọc theo thân cọc (pile
shaft), hoặc trực tiếp truyền tải lên lớp đất bên dƣới thông qua mũi cọc (pile point). Tải
đứng phân bố dọc theo thân cọc là ma sát cọc (pile shaft resistance) và tải truyền thực
tiếp thông qua mũi cọc là sức chịu tải mũi cọc (pile base resistance).
Cọc chịu tác động đứng (ví dụ, phần lớn các công trình dân dụng nhƣ nhà cao tầng có
sử dựng cọc,…), hoặc tác động ngang (ví dụ, các công trình bến cảng, tải ngang là tác
động do nƣớc, sóng, tàu,…), hoặc kết hợp giữa tác động đứng với tác động ngang (ví
dụ, cọc dƣới chân trụ cầu, vừa chịu tải đứng do tác động giao thông bên trên, vừa chịu
x

phù hợp, rất có lợi cho ta và có thể tạo đƣợc tiếng nói chung với thế giới.
Bởi nhận ra tầm quan trọng của nó, năm 2006 Bộ Xây Dựng ban hành bộ tiêu chuẩn
Thiết Kế Công Trình Chịu Động Đất - TCXDVN 375 : 2006, do Viện Khoa Học Công
Nghệ Xây Dựng biên soạn. Thực chất đƣợc chuyển ngữ từ Eurocode 8: Design of
Structures for Earthquake - Resistance và có bổ sung hoặc thay thế các phần mang
tính đặc thù Việt Nam.
xi

Cũng kế thừa “tƣ tƣởng” đổi mới ấy, luận văn Thạc Sĩ “Nghiên Cứu Tiêu Chuẩn
Thiết Kế Eurocode & Áp Dụng Phân Tích - Tính Toán Cọc Khoan Nhồi Nhà Cao
Tầng Tại Việt Nam” đƣợc ra đời. Với mục đích, giúp kỹ sƣ thiết kế hiểu rõ thêm về
tiêu chuẩn Eurocode và ứng dụng vào trong thiết kế móng cọc ở Việt Nam.
3. PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN
Nghiên cứu và phân tích tiêu chuẩn Eurocode và cụ thể là Eurocode 7 để sử dụng đánh
giá và dự đoán sức chịu tải (độ bền) cọc khoan nhồi theo các phƣơng pháp lý thuyết
(sử dụng các thông số đất nền nhƣ: c, υ, γ, ), phƣơng pháp bán thực nghiệm ngoài
hiện trƣờng (nhƣ: thí nghiệm SPT, CPT, ) kết hợp với thí nghiệm thử tải tĩnh cọc.
So sánh kết quả tính từ các phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến ở Việt Nam và đƣợc
đề cập trong TCXDVN với kết quả đánh giá từ Eurocode.
4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Sử dụng tiêu chuẩn Eurocode để đánh giá sức chịu tải của các kết cấu nền móng nói
chung và móng cọc nhồi nói riêng.
Kết hợp và so sánh với các lý thuyết tính toán khác.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC & GIÁ TRỊ THỰC TIỄN
Đề tài “Nghiên Cứu Tiêu Chuẩn Thiết Kế Eurocode & Áp Dụng Phân Tích - Tính
Toán Cọc Khoan Nhồi Nhà Cao Tầng Tại Việt Nam” mang ý nghĩa khoa học cao vì:
- Mang tính thực dụng trong thiết kế.
- Phù hợp với phƣơng châm „thống nhất hóa và toàn cầu hóa‟ trong thiết kế xây
dựng.
- Có thể hạn chế bớt những sai sót trong quá trình khảo sát địa chất và thiết kế nền

gỗ và những sản phẩm đƣợc làm từ gỗ cho công trình nhà và các công trình xây dựng
dân dụng khác.
Eurocode 6 – Thiết kế kết cấu khối xây (EN 1996): thiết kế toàn bộ khối xây cho kết
cấu và các phần tử kết cấu của nhà và các công trình dân dụng khác.
Eurocode 7 – Thiết kế địa kỹ thuật (EN 1997): bao gồm những yếu tố liên quan đến
đất nền khi thiết kế nhà và các công trình dân dụng.
Eurocode 8 – Thiết kế kết cấu chịu động đất (EN 1998): dùng để thiết kế và thi công
các công trình nhà và công trình dân dụng khác trong vùng có động đất. EN 1998 cung
2

cấp thêm những qui tắc thiết kế nhằm hỗ trợ thêm những tiêu chuẩn về độ bền cho bê
tông, thép, và các loại vật liệu khác.
Eurocode 9 – thiết kế kết cấu nhôm (EN 1999): bao gồm việc thiết kế các bộ phận kết
cấu nhôm của nhà và các công trình dân dụng.
I.2. NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ THEO EUROCODE
Nguyên lý thiết kế nhà và các công trình dân dụng theo Eurocode là thiết kế theo trạng
thái giới hạn, là sự tách biệt giữa thiết kế theo trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) và
trạng thái giới hạn sử dụng (SLS). Quan niệm nền tảng của trạng thái giới hạn là xác
định hoặc là an toàn (mức độ đủ an toàn, còn sử dụng đƣợc) hoặc là không an toàn
(phá hoại, không còn sử dụng đƣợc). Sự tách biệt giữa trạng thái an toàn và không an
toàn của kết cấu đƣợc gọi là trạng thái giới hạn. Nói cách khác, trạng thái giới hạn là
sự lý tƣởng hóa các hiện tƣợng hoặc sự việc không mong muốn xảy ra. Nói chung,
trạng thái giới hạn là trạng thái mà kết cấu không còn đủ độ an toàn theo tiêu chuẩn
thiết kế. Mỗi trạng thái sẽ đáp ứng riêng mỗi yêu cầu áp dụng cho từng kết cấu công
trình khác nhau. (Trích từ Decoding Eurocode 7, Andrew Bond & Andrew Harris)
Trạng thái giới hạn cực hạn ULS liên quan đến sự an toàn của con ngƣời và kết cấu.
Theo Eurocode 7, trạng thái giới hạn cực hạn bao gồm sự mất cân bằng, biến dạng dƣ,
sự đứt gãy, mất ổn định và phá hoại do mỏi.
Trạng thái giới hạn sử dụng SLS liên quan đến công năng của kết cấu trong quá trình
sử dụng bình thƣờng và mức độ tiện nghi cho con ngƣời. Trạng thái giới hạn sử dụng

cấu công trình.
Sự thay đổi về tác động (là tải trọng tác dụng nhƣ: trọng lƣợng bản thân kết cấu, hoạt
tải sử dụng, hoạt tải gió, tải động đất và các loại tải đặc biệt khác nhƣ cháy nổ, va
chạm, ), sự ảnh hƣởng của môi trƣờng và tính chất của kết cấu xảy ra trong suốt quá
trình tồn tại của công trình cũng phải đƣợc xem xét vào thiết kế bằng cách lựa chọn
tình huống thiết kế phù hợp (chẳng hạn nhƣ: tình huống lâu dài, tình huống tức thời,
tình huống đặc biệt và tình huống động đất), các tình huống này đại diện cho một
khoảng thời gian nhất định mà có thể xảy ra trong suốt tuổi thọ công trình. Nếu hai hay
nhiều tác động độc lập cùng xảy ra đồng thời, thì tổ hợp của chúng cần phải xem xét
trong quá trình thiết kế. Trong mỗi trƣờng hợp tổ hợp tác động, cần giả định mức độ
và trình tự ảnh hƣởng của từng tác động thông qua việc sắp xếp thứ tự tác động của
chúng, với mục đích thiết lập đƣờng bao hệ quả tác động (là kết quả của tác dụng tải
trọng nhƣ: lực dọc, lực cắt, moment, ứng suất, biến dạng) cần xem xét trong quá trình
thiết kế.
Nếu các trạng thái giới hạn (đƣợc xem xét trong thiết kế) phụ thuộc vào thời gian
(nhƣ: sự thay đổi của tác động và độ bền), thì khi kiểm tra kết cấu phải xét đến yếu tố
tuổi thọ công trình. Điều này nói lên rằng, hệ quả tác động (theo thời gian, nhƣ: trạng
thái mỏi của kết cấu) đƣợc xem nhƣ là một giá trị đặc trƣng, giá trị này đƣợc tích lũy
theo thời gian trong tuổi thọ công trình và cần đƣợc xem xét vào trong thiết kế.
Để tránh hoặc hạn chế xảy ra trạng thái giới hạn thì ngƣời thiết kế cần kiểm tra trạng
thái giới hạn theo một hoặc nhiều phƣơng pháp sau:
- Sử dụng phƣơng pháp tính toán;
4

- Dựa vào kinh nghiệm thiết kế tƣơng ứng với loại tải trọng và điều kiện đất nền
tƣơng tự;
- Thí nghiệm bằng mô hình trong phòng thí nghiệm hoặc thí nghiệm thực ngoài công
trƣờng; phƣơng pháp này thƣờng đƣợc sử dụng trong thiết kế cọc và thiết kế kết
cấu neo;
- Phƣơng pháp quan sát.

trƣớc khi chịu những tác động;
- Cần kết nối các phần tử kết cấu lại với nhau, để có thể làm tăng độ cứng ổn định
tổng thể cho công trình.
Để đảm ứng đƣợc những yêu cầu trên thì cần phải:
- Lựa chọn loại vật liệu phù hợp;
- Thiết kế phù hợp;
- Phải có qui trình kiểm soát riêng biệt trong quá trình thiết kế, sản xuất, thi công và
sử dụng cho một dự án nhất định.
I.4. CÁC TÌNH HUỐNG THIẾT KẾ THEO EUROCODE
Trong thiết kế, các tác động, sự ảnh hƣởng của môi trƣờng và tính chất của kết cấu sẽ
thay đổi theo thời gian trong suốt quá trình tồn tại của công trình nên đƣợc xem xét
bằng cách lựa chọn các tình huống thiết kế đại diện cho một khoảng thời gian xảy ra
các hiện tƣợng bất lợi trên.
Theo Eurocode, có 4 tình huống thiết kế đƣợc phân loại nhƣ sau:
(1) Tình huống lâu dài. Tình huống này xảy ra trong điều kiện sử dụng thông thƣờng
của kết cấu. Tình huống này có liên quan đến tuổi thọ thiết kế của công trình. Tình
huống này bao gồm các tác động nhƣ: tĩnh tải, gió, hoạt tải sử dụng,
(2) Tình huống tạm thời. Tình huống này xảy ra trong điều kiện tạm thời của kết cấu,
chẳng hạn nhƣ trong suốt quá trình thi công và sửa chữa công trình. Trƣờng hợp
này, ngƣời thiết kế cần phải xác định giá trị tác động đại diện.
(3) Tình huống đặc biệt. Tình huống này xảy ra trong các trƣờng hợp không mong
muốn của kết cấu, chẳng hạn: cháy, nổ, va chạm đột ngột và phá hoại cục bộ. Tình
huống này xảy ra trong một khoảng thời gian tƣơng đối ngắn, nhƣng không phải là
không xác định đƣợc.
(4) Tình huống động đất. Tình huống này xảy ra khi công trình tồn tại trong khu vực
có xảy ra động đất. Những tác động do tình huống này đều gây rất bất lợi đến sự
làm việc của kết cấu công trình, có thể làm thay đổi ứng xử của các phần tử kết cấu
công trình.
Những tình huống thiết kế này nên đƣợc lựa chọn để bao gồm tất cả các trƣờng hợp,
các nguyên nhân có thể đoán trƣớc đƣợc, hoặc sẽ xảy ra trong suốt quá trình thi công

hợp, chẳng hạn nhƣ biến dạng (hiệu ứng bậc hai) hoặc dao động (hiệu ứng tác động),
thì tính chất đàn hồi của kết cấu cũng cần phải đƣợc xem xét khi kiểm tra.
Sự mất cân bằng tĩnh của kết cấu phụ thuộc vào tác động (bao gồm độ lớn và cách
thức phân bố), không phụ thuộc vào cƣờng độ của vật liệu. Trạng thái EQU sẽ không
xảy ra khi hệ quả tác động thiết kế gây mất cân bằng (mất ổn định tổng thể) E
d,dst
nhỏ
hơn hoặc bằng hệ quả tác động thiết kế cân bằng (ổn định tổng thể) E
d,stb
:
7 ,,d dst d stb
EE
(I.1)
Kiểm tra cân bằng tĩnh EQU giả định rằng cƣờng độ của đất nền và kết cấu tạo ra độ
ổn định là không đáng kể. Cân bằng tĩnh thƣờng liên quan đến thiết kế kết cấu. Trong
thiết kế địa kỹ thuật, kiểm tra cân bằng tĩnh EQU chỉ thƣờng áp dụng cho móng trên
nền đá và nghiêng về một phía.
Kiểm tra phá hoại trong đất (GEO) và trong kết cấu (STR):
Trạng thái giới hạn STR bao gồm phá hoại nội tại hay chuyển vị lớn của kết cấu hoặc
phần tử kết cấu, khi đó cƣờng độ của vật liệu kết cấu đóng vai trò quan trọng để chống
lại STR. Để trạng thái giới hạn STR không xảy ra thì hệ quả tác động thiết kế E
d
phải
nhỏ hơn hoặc bằng độ bền thiết kế tƣơng ứng R
d
:


) không đƣợc lớn hơn trọng lƣợng bản thân của kết cấu G
d,stb
và độ bền
thiết kế R
d
(là đại lƣợng tham gia tạo nên độ ổn định cho kết cấu nhƣ các thông số đất
8

nền,…). Eurocode 7-1 lại cho phép xem độ bền đẩy nổi R
d
nhƣ là tĩnh tải đứng ổn
định, do đó có thể viết lại bất phƣơng trình nhƣ sau:

, , ,d dst d dst d stb
G Q G
hay
,,d dst d stb
EE
(I.4)
Tuy nhiên, bất phƣơng trình này dễ gây hiểu nhầm cho ngƣời thiết kế bởi vì giá trị
thiết kế phải áp dụng hệ số riêng từ giá trị đặc trƣng, mà giá trị hệ số riêng lại khác
nhau, tùy thuộc vào loại tác động và cƣờng độ vật liệu, chẳng hạn hệ số riêng cho vật
liệu đất nền nhƣ γ
υ
= 1.25 ; γ
cu
= 1.4, trong khi đó thì hệ số riêng áp dụng cho tĩnh tải
gây ổn định là γ
G,stb
= 0.9. Chính vì đều này mà khi thiết kế, chúng ta cần tách biệt

không đƣợc lớn hơn ứng suất tổng chống lại áp lực nƣớc này σ
d,stb
:
u
d,dst
≤ σ
d,stb
.

,,d dst d stb
u


(I.6)
Tuy nhiên, Eurocode 7 không hƣớng dẫn sử dụng hệ số riêng khi kiểm tra trạng thái
giới hạn cực hạn HYD. Áp dụng nguyên tắc ứng suất hữu hiệu của Terzaghi, bất
phƣơng trình trên có thể sắp xếp lại nhƣ sau:
9 '
,,
0
d stb d dst d
u

  
(I.7)
Điều này có nghĩa là ứng suất hữu hiệu thiết kế tại chân cột đất không đƣợc âm.
Hiện tƣợng ăn mòn nội tại và hiện tƣợng xóa ngầm thƣờng xảy ra ở bề mặt của kết cấu


Các trạng thái giới hạn sử dụng này ảnh hƣởng đến hình dạng hoặc hiệu quả sử dụng
công trình, do đó cần phải xem xét trong thiết kế, có thể tóm tắt nhƣ sau:
(1) Biến dạng lớn, chuyển vị, lún và nghiêng đều ảnh hƣởng đến hình dạng của công
trình, mức độ tiện nghi cho ngƣời sử dụng và công năng của công trình, và có thể
gây bất lợi cho các cấu kiện hoàn thiện và các phần tử phi kết cấu;
(2) Dao động (bao gồm: gia tốc, biên độ và tần số) đều có thể gây ra bất tiện cho con
ngƣời và ảnh hƣởng đến công năng của công trình.
(3) Phá hoại (bao gồm: phá hoại cục bộ và nứt) ảnh hƣởng đến hình dạng, tuổi thọ
hoặc công năng công trình.
Khi thiết kế theo trạng thái giới hạn thì có nghĩa là sẽ cho phép xảy ra trạng thái giới
hạn sử dụng với giá trị đủ nhỏ. Khi đó, trạng thái giới hạn sử dụng có thể đƣợc kiểm
tra theo 2 cách nhƣ sau:
(1) Bằng cách tính toán hệ số tác động thiết kế E
d
(nhƣ: biến dạng, lún lệch, dao
động,…) và sau đó so sánh với các giá trị giới hạn C
d
theo bất phƣơng trình sau:

dd
EC
(I.8)
(2) Bằng phƣơng pháp đơn giản, dựa trên kinh nghiệm tƣơng quan.
Các giá trị thiết kế của tác động và tính chất vật liệu thƣờng bằng với giá trị đặc trƣng
khi sử dụng để kiểm tra theo trạng thái giới hạn sử dụng SLS. Trong trƣờng hợp lún
lệch, phải sử dụng Module biến dạng đặc trƣng cận trên và cận dƣới để xem xét các
biến đổi cục bộ trong đất.
Về mặt lý thuyết, các giá trị biến dạng giới hạn sẽ đƣợc chỉ định nhƣ là các yêu cầu
thiết kế cho mỗi kết cấu móng và tiêu chuẩn sẽ liệt kê các thành phần liên quan khi

 Độ bền thiết kế:

 
; / ;
d F rep k M d
R R F X a


(I.11)
Hoặc
 
; ; /
d F rep k d R
R R F X a


(I.12)
Hoặc
 
; / ; /
d F rep k M d R
R R F X a
  

(I.13)
Trong đó, E
d
là hệ quả tác động thiết kế; R
d
là độ bền thiết kế; F

d
sẽ đƣợc trình bày dƣới dạng ký hiệu, chẳng hạn, A1 „+‟ M1 „+‟
R1. Nghĩa là, hệ số riêng cho tác động γ
F
hoặc hệ quả tác động γ
E
đƣợc trình bày bởi
ký hiệu A và đƣợc chỉ định trong phụ lục A của EN 1997-1, ký hiệu „+‟ chỉ rằng
chúng đƣợc sử dụng tổ hợp với; hệ số riêng γ
M
cho các thông số cƣờng độ (vật liệu)
đất nền (ký hiệu M), cũng đƣợc trình bày trong phụ lục A của EN 1997-1; hệ số riêng
cho độ bền (ký hiệu R) γ
R
, cũng đƣợc trình bày trong phụ lục A của EN 1997-1.
Qui trình để tổ hợp các hệ số riêng đƣợc mô tả bằng ký hiệu ám chỉ rằng một tác động
địa kỹ thuật, hay hệ quả tác động địa kỹ thuật sẽ liên quan đến hai hay nhiều hệ số
12

riêng: An „+‟ Mn. Tƣơng tự, độ bền địa kỹ thuật sẽ liên quan đến hai hay nhiều hệ số
riêng: Mn „+‟ Rn. Tuy nhiên, trong một vài trƣờng hợp, các hệ số riêng này bằng 1.0,
chẳng hạn, M1, R1, và R3. Các hệ số riêng này thay đổi tùy thuộc vào từng phƣơng
pháp thiết kế (DA).
Khi sử dụng hệ số riêng M1 thì ám chỉ rằng những tham số đất nền thiết kế bằng với
tham số đất nền đặc trƣng. Kết quả là các tác động đất nền thiết kế, hệ quả tác động
thiết kế và độ bền thiết kế đều tính toán sử dụng hệ số riêng M1 thì đƣợc xem nhƣ là
tính toán từ các giá trị đặc trƣng, vì chúng đƣợc tính toán từ các thông số đất nền thiết
kế với hệ số riêng bằng 1.0.
I.5.1. Phƣơng pháp thiết kế 1
Thiết kế sẽ kiểm tra phá hoại trong đất và trong kết cấu tách biệt bằng cách sử dụng

R
.
Các hệ số riêng thƣờng đƣợc áp dụng trực tiếp cho tác động đại diện nhƣ E
d
=
E{γ
F
F
rep
; X
k
/γ
M
; a
d
}, ngoại trừ một vài trƣờng hợp đặc biệt, thì các hệ số riêng sẽ đƣợc
áp dụng cho hệ quả tác động nhƣ sau: E
d
= γ
E
E{F
rep
; X
k
/γ
M
; a
d
}.
I.5.1.1. Tổ hợp 1:

= 1.0 đối với tĩnh tải bất lợi và có lợi, γ
Q
= 1.3 đối với hoạt tải
bất lợi và γ
Q
= 0 đối với hoạt tải có lợi). Đối với độ bền đất nền, tính toán yêu cầu sử
dụng M2 của bảng A.4 và R1 của bảng A.5 đến A.8 và A.12 đến A.14, phụ lục A
trong EN 1997-1.
Để thiết kế cọc và neo, độ bền thiết kế đƣợc tính toán sử dụng M1 của bảng A.4, phụ
lục A của EN 1997-1 (γ
M
= 1.0) và hệ số riêng R4 từ bảng A.6 đến A.8 hoặc A.12 của
phụ lục A, EN 1997-1. Các tác động bất lợi thiết kế lên cọc và neo cũng đƣợc tính
toán bằng cách sử dụng hệ số riêng A2 và M2.
Trong thiết kế, không phải lúc nào cũng áp dụng tất cả các tổ hợp. Thông thƣờng, khi
thiết kế địa kỹ thuật thì dùng tổ hợp 2, thiết kế kết cấu dùng tổ hợp 1. Vì vậy, thông
thƣờng trong thiết kế địa kỹ thuật, dùng tổ hợp 2 để xác định kích thƣớc của các phần
tử địa kỹ thuật, sau đó dùng tổ hợp 1 để kiểm tra lại các kích thƣớc này. Cũng tƣơng
tự, sử dụng tổ hợp 2 để xác định cƣờng độ phần tử kết cấu, và sử dụng tổ hợp 1 để
kiểm tra lại chúng.
I.5.2. Phƣơng pháp thiết kế 2
Trong phƣơng pháp này, chỉ sử dụng một loại tổ hợp các hệ số riêng để tính toán kiểm
tra trạng thái giới hạn cực hạn trong đất và trong kết cấu. Sử dụng tổ hợp các hệ số
riêng A1 „+‟ M1 „+‟ R2. Các hệ số riêng áp dụng cho tác động đất nền và tác động kết
cấu đều giống nhau. Các hệ số riêng áp dụng cho độ bền đất nền và hoặc cho tác động
hoặc cho hệ quả tác động. Kết quả thu đƣợc sẽ khác nhau khi áp dụng hệ số riêng cho
tác động hoặc hệ quả tác động.
Đối với phƣơng pháp mà hệ số riêng đƣợc nhân cho tác động, sử dụng hệ số riêng A1
của bảng A.3, M1 bảng A.4 (γ
M

với E
d
≤ R
d
nhƣ
sau: γ
E
.E{F
rep
; X
k
; a
d
} ≤ R{F
rep
; X
k
; a
d
}/γ
R
thì hệ số an toàn là η = γ
E
.γ
R
.
Chú ý rằng, γ
E
là hệ số tổ hợp, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa tĩnh tải với hoạt tải. Thừa số
γ