1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DƢ̣NG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
----------------------------------

TRẦN HOÀN MĨ

TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
VÀ MỘT SỐ TIÊU CHUẨN NƢỚC NGOÀI

LUẬN VĂN THẠC SỸXÂY DỰNG DD&CN

HÀ NỘI – 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DƢ̣NG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚCHÀ NỘI
---------------------------------TRẦN HOÀN MĨ
KHÓA: 2014-2016

TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
CHỊU ĐỘNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
VÀ MỘT SỐ TIÊU CHUẨN NƢỚC NGOÀI

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trần Hoàn Mĩ


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học
độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung
thực và có nguồn gốc rõ ràng.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trần Hoàn Mĩ


MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các hình, đồ thị trong luận văn
Danh mục các bảng biểu trong luận văn
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
 Lý do chọn đề tài. ................................................................................................ 1
 Mục đích nghiên cứu........................................................................................... 2
 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu...................................................................... 2
 Phƣơng pháp nghiên cứu. ................................................................................... 2
 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. .......................................................... 2
 Cấu trúc luận văn................................................................................................. 3
NỘI DUNG..................................................................................................................... 5


CHƢƠNG 2 .................................................................................................................. 25
CƠ SỞ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG VÙNG ĐỘNG ĐẤT
THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ MỘT SÓ TIÊU CHUẨN NƢỚC NGOÀI25
2.1

Các cơ sở tính toán sức chịu tải của cọc khi chịu tải trọng tĩnh ............... 25

2.1.1 Theo độ bền của vật liệu làm cọc [8] ........................................................ 25
2.1.2 Theo các chỉ tiêu cƣờng độ đất nền [2] ..................................................... 26
2.1.3 Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT[1,2,3,4,16] ................... 29
2.2

Cơ sở tính toán sức chịu tải của cọc khi chịu tải trọng động đất.............. 32

2.2.1 Cơ sở lý thuyết ............................................................................................ 32
2.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc khi chịu tải trọng động dựa trên phƣơng
pháp mô hình hóa................................................................................................... 43
2.3

So sánh tính toán sức chịu tải cọc đơn trong vùng động đất theo tiêu

chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn AASHTO-LRFD2012, Eurocode7................... 58
2.4

Đề xuất bảng tính toán sức chịu tải của cọc khi chịu tải trọng động đất :61

CHƢƠNG 3 .................................................................................................................. 64
SO SÁNH, TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU ĐỘNG ĐẤT
TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA TẦNG HÀ NỘI ............................................................. 64


Mô hình làm việc của cọc

Hình 1.2

Mô tả một trận động đất

Hình 1.3

Các loại đứt gãy và chuyển động tại đứt gãy

Hình 1.4

Quan hệ giữa gờ mở rộng, vùng hút chìm và chuyển động
trượt ngang tại các bờ mảng

Hình 1.5

Bản đổ địa chấn kiến tạo khu vực bán đảo đông dương

Hình 1.6

Bản đồ phân vùng gia tốc lãnh thổ Việt Nam

Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 1.9
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3

Đường cong p-y cho đất sét pha hoặc cát pha

Hình 2.8

Biểu đồ tải trọng giới hạn

Hình 2.9

Xác định độ sâu vùng ảnh hưởng bên dưới chân cọc

Hình 2.10

Giá trị cùa hàm F(β)

Hình 2.11

Độ sâu của vùng ảnh hưởng

Hình 2.12

Giá trị của hàm G(β)

Hình 2.13

Xác định modul phản lực của đất

Hình 3.1

Mô hình tính toán


DANH MỤC BẢNG, BIỂU
Số hiệu bảng

Tên bảng

Bảng 1.1

Quan hệ giữ MSK-64 và phổ biến biên độ của con lắc

Bảng 1.2

Quan hệ năng lượng E với Magnitude

Bảng 1.3

Quan hệ giữa thang Richter và thang Mercalli

Bảng 2.1

Hệ số Mc1 và Mc2

Bảng 2.2

Hệ số tỉ lệ K

Bảng 2.3

Các hệ số điều kiện làm việc γeq1 và γeq2

Bảng 2.4


Bảng kết quả khảo sát địa chất


1

MỞ ĐẦU
 Lý do chọn đề tài.
Trên cả nƣớc với sự phát triển và đô thị hóa nhanh chóng, quy mô dân số
tăng lên trong khi diện tích đất xây dựng ngày càng bị thu hẹp kéo theo nhu cầu xây
dựng các nhà cao tầng với quy mô lớn tăng lên đáng kể. Do đó, yêu cầu kỹ thuật
cần đặt ra là đảm bảo an toàn và bền vững cho công trình.
Việt Nam là nƣớc thuộc khu vực Châu Á – Thái Bình Dƣơng, nằm trên vành
đai lửa Thái Bình Dƣơng, là khu vực hay xảy ra các hoạt động địa chấn, có thể sẽ
chịu ảnh hƣởng của các đới đứt gãy thềm lục địa. Các công trình xây dựng có nguy
cơ chịu ảnh hƣởng của động đất cao nhất là cấp 8-9.
Trong những năm gần đây, một số nƣớc lân cận nhƣ Trung Quốc, Indonesia
(tại Jogjakatar năm 2006, đảo Sumatra năm 2004), Philippines (TP.Baguio năm
2007) … thƣờng xuyên xảy ra các trận động đất, đe dọa tính mạng hàng ngàn ngƣời
cũng nhƣ phá hủy hàng trăm ngôi nhà. Ở Việt Nam cũng xuất hiện các trận động
đất ở Lai Châu, Điện Biên Phủ. Những trận động đất này nằm trên các đới đứt gãy
Sơn La – Lai Châu – Điện Biên có thể gây ra các trận động đất mạnh lên tới 7 độ
Richter. Ngoài ra, từ cuối năm 2012 đến nay có khá nhiều trận động đất xảy ra tại
Cao Bằng, Thanh Hóa, Nghệ An và ngoài khơi Bà Rịa – Vũng tàu. Việc tính toán
các ảnh hƣởng của động đất đến cọc nói riêng và nền móng nói chung là điều cần
thiết.
Tuy nhiên, hiện nay các nghiên cứu về sức chịu tải của cọc cũng nhƣ nền
móng khi chịu tải trọng động đất còn ít và đây là một vấn đề hết sức cần thiết để
nghiên cứu. Các tiêu chuẩn TCVN 10304-2014, TCXD 205-1988 còn có những
vấn đề chƣa đƣợc rõ ràng, gây khó khăn cho việc áp dụng cũng nhƣ chƣa phản ánh

- Ý nghĩa khoa học:


3

+ Đƣa ra các so sánh, phân tích số liệu về sức chịu tải cọc giúp các kĩ
sƣ có cái nhìn tổng quan hơn về sức chịu tải cọc trong vùng có động đất.
+ Áp dụng tính toán và phân tích số liệu để tăng tính bền vững khi thiết
kế nền móng chịu tải trọng động đất.
- Ý nghĩa thực tiễn:
+ Giúp các kĩ sƣ có cái nhìn đa chiều, chính xác hơn khi tính toán, thiết
kế móng cọc.
+ Là tài liệu tham khảo khi tính toán và thiết kế cọc.
 Cấu trúc luận văn.
Luận văn đƣợc trình bày gồm phần mở đầu và 3 chƣơng, nội dung cụ
thể từng chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về sức chịu tải của cọc chịu động đất
1.1 Một số vấn đề chính về cọc và sức chịu tải của cọc
1.2 Tính toán sức chịu tải của cọc
1.3 Thực trạng tính toán sức chịu tải của cọc khi chịu động đất tại Việt Nam
Chƣơng 2: Cơ sở tính toán sức chịu tải của cọc trong vùng động đất theo
tiêu chuẩn Việt Nam và một số tiêu chuẩn nƣớc ngoài
2.1 Các cơ sở tính toán sức chịu tải của cọc khi chịu tải trọng tĩnh
2.2 Các cơ sở tính toán sức chịu tải của cọc khi chịu tải trọng động đất
2.3 So sánh tính toán sức chịu tải cọc theo các tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu
chuẩn AASHTO-LRFD2012, Eurocode7
2.4 Đề xuất bảng tính toán sức chịu tải của cọc khi chịu tải trọng động đất
Chƣơng 3: So sánh, tính toán sức chịu tải của cọc chịu tải trọng động đất
trong điều kiện địa tầng Hà Nội


động đất theo các tiêu chuẩn trong và ngoài nƣớc.. Tuy nhiên khi áp dụng vào tính
toán, một số tiêu chuẩn vẫn chƣa rõ ràng, còn gây nhiều tranh cãi. Kết quả thu đƣợc
giữa các tiêu chuẩn với nhau không thấy đƣợc sự tƣơng đồng. Mức độ sai khác giữa
các tiêu chuẩn với nhau là khá lớn , giữa các tiêu chuẩn Việt Nam với nhau mức độ
sai khác đã lên tới 60 %. Kết quả cho thấy:
- Sức chịu tải của cọc chịu động đất tính theo tiêu chuẩn TCXDVN 205:1998 là bé
nhất, hệ số an toàn cao và thiếu sự rõ ràng rành mạch trong các chỉ dẫn nên kết quả
tính toán không tin cậy.
- Kết quả tính toán theo eurocodes sát nhất với phần mềm Geo5, tuy nhiên quá
trình tính toán gặp khó khăn rất nhiều do còn quá ít chỉ dẫn về tính toán sức chịu tải
trong vùng động đất. Các kỹ sƣ xây dựng sẽ gặp nhiều khó khăn trong khi thiết kế
theo tiêu chuẩn Eurocodes.
- Kết quả tính toán theo Geo5 lớn hơn 1.2 ÷1.28 so với kết quả của TCVN
10403:2014 và AASHTO LRFD 2012. TCVN 10304:2014 thay thế cho TCXDVN
205:1998, đƣợc bổ sung chi tiết hơn so với tiêu chuẩn cũ , song vẫn còn nhiều mặt
không rõ ràng vẫn chƣa đƣợc giải quyết. Tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2012 rõ ràng
rành mạch hơn trong các chỉ dẫn thiết kế, đi vào cụ thể hơn các yếu tố tác động vào
sức chịu tải của cọc.


81

Tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2012 áp dụng trong tính toán sức chịu tải của cọc
chịu động đất đƣa ra kết quả tƣơng đối tin cậy, các chỉ dẫn tính toán rõ ràng hơn. Ở
Việt Nam, Tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2012 hay đƣợc áp dụng tính toán móng,
mố, trụ cầu... Qua đề tài này, tác giả mong muốn các kỹ sƣ xây dựng có thể áp dụng
Tiêu chuẩn AASHTO LRFD 2012 trong tính toán sức chịu tải của cọc chịu tải
trọng động đất.
Kiến nghị
Tƣơng tác giữa đất nền và kết cấu trong phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất

”AASHTO-LRFD2012”, American.
5. Bộ xây dựng(2012), ”Thiết kế công trình chịu động đất: Phần 2: Nền móng, tường
chắn và các vấn đề địa kỹ thuật TCVN 9386:2012‟‟, Hà Nội
6. Vƣơng Văn Thành, Nguyễn Đức Nguôn, Phạm Ngọc Thắng, ”Tính toán thực
hành nền móng công trình dân dụng và công nghiệp”, NXB Xây dựng, Hà
Nội.
7. Nguyễn Đức Nguôn, ”Bài giảng nền móng và tầng hầm nhà cao tầng”,
Trƣờng ĐH Kiến Trúc, Hà Nội.
8. Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng, Uông Đình Chất(1996), ”Nền và
móng các công trình dân dụng – công nghiệp”, NXB Xây Dựng, Hà Nội.
9. Nguyễn Văn Quảng, ” Nền móng nhà cao tầng, NXB khoa học và kỹ thuật”,
Hà Nội.


83

10. Trần Thƣơng Bình (2006), “Đặc điểm của tải trọng động tác dụng vào đất
nền” Tạp chí Địa kỹ thuật Việt Nam số 2 tr 14-18
11. Trần Văn Việt (2008), “ Cẩm nang dành cho kỹ sư địa kỹ thuật”, NXB Xây dựng,
Hà Nội.
12. Lƣơng Thị Hằng, TS.Trần Hồng Minh, “ Tính toán sức chịu tải của cọc đơn có kể
đến hóa lỏng của đất nền khi động đất”, tạp chí giao thông, Hà Nội.
13. Ngô Quốc Trinh(2014), “ Nghiên cứu sự làm việc của cọc chịu tải trọng ngang và
tải trọng động đất”, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Hà Nội.
14. Đỗ Văn Đê,̣ Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Hải Nam, Đỗ Tiến Dũng, “ Tính toán công
trình tương tác với đất nền bằng phần mềm geo 5 geotechnical software suite”,
NXB Xây Dƣ̣ng, Hà Nội.
15. “ Bản đồ địa chấn kiến tạo khu vực bán đảo đông dương”, Trung tâm báo tin động
đất và cảnh báo sóng thần.