Sức chịu tải của cọc có xét đến ảnh hưởng ma sát âm theo TCVN 10304:2025

Theo tiêu chuẩn thiết kế móng cọc hiện hành, nền đất bao quanh cọc có thể bị lún do cố kết, trương nở hoặc phụ tải tại khu vực liền kề. Hiện tượng ma sát âm (Negative Skin Friction) xuất hiện trên mặt bên thân cọc khi độ lún của đất nền quanh cọc có hướng thẳng đứng từ trên xuống và lớn hơn độ lún của chính bản thân cọc.

Tiêu chuẩn quy định bắt buộc phải xét đến ma sát âm trong 8 trường hợp sau:

a. Chiều sâu đới ma sát âm (h_nf)

Ma sát âm được xét tới độ sâu mà tại đó giá trị độ lún của đất bao quanh cọc sau khi thi công và chất tải lên móng cọc (theo TCVN 9362) vượt quá một nửa giá trị độ lún giới hạn của công trình đang thiết kế:

Nếu trong phạm vi chiều sâu hạ cọc có các vỉa than bùn, bùn sét dày > 30 cm và có quy hoạch san lấp bằng đất đắp, thì chiều sâu ma sát âm được lấy từ mặt đất đến đáy lớp than bùn / bùn dưới cùng.

b. Bảng quy định cường độ ma sát âm theo chiều cao đắp

Tiêu chuẩn cho phép lấy sức kháng đơn vị của đất trên mặt bên thân cọc là dương (f_i > 0) khi thỏa mãn một trong các điều kiện sau:

• Sự cố kết của đất (do đắp đất hoặc phụ tải) đã hoàn toàn kết thúc tại thời điểm bắt đầu thi công phần trên mặt đất (bao gồm cả đài cọc).
• Giá trị độ lún cố kết còn lại của đất bao quanh cọc sau thời điểm chất tải không vượt quá ½ giá trị độ lún giới hạn s_gh của công trình.

Kiểm tra 1: Điều kiện sức chịu tải đất nền (Geotechnical Limit State)

Lực ma sát âm P_nf được xem như tải trọng phụ kéo xuống tác dụng lên đầu đoạn cọc chịu lực bên dưới:

• N₀: Lực nén tính toán truyền từ chân cột/đài móng xuống đầu cọc (kN).
• P_nf = u · ∑ (f_n,i · l_i): Tổng lực ma sát âm tác dụng trên đoạn cọc qua vùng đất lún (kN).
• W_cọc: Trọng lượng bản thân cọc nhân hệ số độ tin cậy γ_f = 1,1.
• R_d: Sức chịu tải nén tính toán của đất nền, chỉ tính trên đoạn cọc nằm BÊN DƯỚI chiều sâu ma sát âm (đoạn trên đới ma sát âm bị gán f_i = 0).

Kiểm tra 2: Điều kiện cường độ vật liệu thân cọc (Structural Limit State)

Lực dọc trong cọc đạt cực đại N_max tại vị trí đáy đới ma sát âm (Mặt phẳng trung hòa):

Trong đó R_d,m là sức chịu tải tính toán theo vật liệu của cọc (theo TCVN 10304:2025; TCVN 5574:2018):

• φ: Hệ số giảm khả năng chịu lực do ảnh hưởng uốn dọc (tra Bảng 16 TCVN 5574:2018 theo độ mảnh λ = μ · L_t / i).
• γ_cb: Hệ số điều kiện làm việc của bê tông cọc (γ_cb = 1,0 đối với cọc đóng/ép; γ_cb = 0,85 đối với cọc khoan nhồi).
• γ′_cb: Hệ số điều kiện làm việc bổ sung xét đến phương pháp thi công (γ′_cb = 1,0 khi thi công có ống vách đổ bê tông khô; γ′_cb = 0,70 ÷ 0,85 khi đổ bê tông dưới dung dịch bentonite theo Bảng 5 TCVN 10304:2025).
• A: Diện tích toàn bộ tiết diện ngang thân cọc.
• A_s: Diện tích toàn bộ cốt thép dọc chịu lực trong thân cọc.
• R_b: Cường độ chịu nén tính toán của bê tông.
• R_sc: Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép dọc.

Trong công cụ VCSPile Capacity (Bước 3: Đất nền → Cấu hình nâng cao):

1. Bật tùy chọn "Xét ma sát âm (TCVN 10304:2025)".
2. Chọn phương pháp xác định chiều sâu: Tự động theo địa tầng (đáy lớp bùn/san lấp) hoặc Theo bài toán lún.
3. Nhập Chiều cao đất đắp quy hoạch (m) (ví dụ 3 m) → Phần mềm tự động áp dụng hệ số -0,4 × Bảng 3 và -5 kPa cho bùn.
4. Phần mềm tự động khấu trừ f_i = 0 cho sức kháng nâng đỡ bên trên, đồng thời cộng dồn P_nf vào bài toán kiểm tra sức chịu tải và xuất biểu đồ lực dọc N(z).

Giao diện VietCons VCSPile Capacity: Thiết lập tính toán ma sát âm chuẩn TCVN 10304:2025