Tính toán sức chịu tải cọc có xét động đất theo TCVN 10304:2025

1Khi nào cần tính toán móng cọc chịu động đất?

TCVN 10304:2025 • Điều 12.1, 12.2

Việc xem xét tác động động đất khi thiết kế móng cọc được quy định dựa trên tích số giữa đỉnh gia tốc nền tham chiếu và hệ số nền: a_gR·S.

Bắt buộc tính toánĐiều 12.1

0,1g ≤ (a_gR·S) ≤ 0,4g

Bắt buộc phải tính toán móng cọc theo tổ hợp tải trọng đặc biệt có động đất: xác định sức chịu tải của đất nền, kiểm tra áp lực ngang lên nền đất và kiểm tra độ bền vật liệu thân cọc.

Miễn trừ tính toánĐiều 12.1

(a_gR·S) < 0,1g

Cho phép không cần xét đến tác động động đất khi thiết kế nền của móng cọc (chỉ cần tính toán theo các tổ hợp tải trọng cơ bản tĩnh và gió thông thường).

a_gR — Đỉnh gia tốc nền tham chiếu:Tra cứu theo địa danh hành chính quận/huyện trên nền loại A (QCVN 02 / TCVN 9386:2025).

S — Hệ số khuếch đại đất nền:Xác định theo loại đất nền (A, B, C, D, E) và dạng phổ phản ứng theo TCVN 9386:2025.

g — Gia tốc trọng trường:Lấy giá trị tiêu chuẩn: g = 9,81 m/s².

2Tầng đất tựa mũi cọc, Cấu tạo & Chiều sâu hạ cọc

TCVN 10304:2025 • Điều 12.10, 12.11, 12.12

Tầng đất tựa mũi cọc

Điều 12.11

Được phép tựa: Đá, đất hòn lớn, cát hạt thô / cát chặt / cát chặt vừa, đất sét có I_L ≤ 0,5.

Cấm tuyệt đối: Không cho phép tựa mũi cọc lên đất có khả năng hóa lỏng.

Không nên tựa: Cát rất rời bão hòa nước và đất sét có I_L> 0,5.

Cấu tạo thân cọc

Điều 12.10

Chủng loại cho phép: Cọc BTCT đúc sẵn, cọc PHC/PC, cọc khoan nhồi, cọc ống thép...

Cấm không thép dọc: Cấm cọc bê tông không có lồng cốt thép dọc suốt chiều dài thân cọc.

Cấm không cốt đai: Cấm cọc bê tông cốt thép không có cốt đai ngang và cọc hình chùy.

Chiều sâu hạ cọc tối thiểu

Điều 12.12

Độ sâu tối thiểu chung:≥ 4 m

Khi 0,1g ≤ a_gR·S ≤ 0,4g, chiều sâu hạ cọc vào đất không được nhỏ hơn 4 m.

Mũi cọc tựa cát bão hòa:≥ 8 m

Nền dưới mũi là cát chặt vừa bão hòa nước: không nên nhỏ hơn 8 m.

* Cho phép giảm độ sâu khi có thí nghiệm hiện trường tải tĩnh kèm mô phỏng động đất.

3Tầng đất hóa lỏng & Quy tắc ngàm cọc

TCVN 10304:2025 • Điều 12.3, 12.4

Yêu cầu bắt buộc khi thiết kế móng cọc qua tầng đất hóa lỏng (Điều 12.3 & 12.4)

1Xuyên qua tầng hóa lỏng

Cọc phải xuyên qua toàn bộ các lớp đất có khả năng hóa lỏng và ngàm sâu vào tầng đất chịu lực tốt bên dưới.

2Phạm vi xét hóa lỏng mặt

Cho phép xét khả năng hóa lỏng của lớp đất phía trên đến chiều sâu không vượt quá h_d và không quá 3 m.

3Ngàm cứng đầu cọc

Đầu cọc bắt buộc phải được ngàm cứng với đài cọc để truyền lực ngang và mômen kháng chấn an toàn.

Nhận diện tầng đất có nguy cơ hóa lỏng

TCVN 9386:2025 (Phần 5, Phụ lục B) & TCVN 10304:2025 (Điều 12.3)

Hiện tượng hóa lỏng (Soil Liquefaction): Dưới tác động rung chấn lặp của động đất, áp lực nước lỗ rỗng trong đất tăng vọt làm triệt tiêu ứng suất pháp hiệu quả (σ′_v → 0), khiến đất mất hoàn toàn cường độ chống cắt và chuyển sang trạng thái chảy lỏng như bùn loãng. Tầng đất được xác định có nguy cơ hóa lỏng khi đồng thời thỏa mãn các điều kiện sau:

1. Loại đất & Thành phần hạt:

Chủ yếu là cát hạt mịn, cát hạt vừa, cát pha/cát bụi hoặc đất bột có tính dẻo thấp (chỉ số dẻo I_P< 10) và hàm lượng hạt sét ít (< 10%–15%).

2. Mức độ bão hòa nước & Độ sâu:

Đất nằm dưới mực nước ngầm (độ bão hòa S_r ≥ 0,85) và phân bố ở độ sâu nông (thường trong phạm vi dưới 15 m–20 m tính từ mặt đất tự nhiên).

3. Trạng thái độ chặt & Chỉ số SPT:

Đất ở trạng thái rời, xốp đến chặt vừa với chỉ số SPT hiệu chỉnh (N₁)₆₀ < 20–30 (tùy thuộc mức gia tốc nền a_gR của khu vực).

4Chiều sâu triệt tiêu ma sát bên

TCVN 10304:2025 • Điều 12.7 & Công thức (60)

Trong phạm vi chiều sâu h_d tính từ đáy đài, bỏ qua toàn bộ ma sát bên của đất (lấy f_i = 0) do cọc bị dao động uốn lắc tách rời khỏi đất:

Công thức (60) — Chiều sâu triệt tiêu ma sát bên

h_d =a₁·(H + α_ε·a₃·M)b_p·[(a₂/α_ε)·γ_I·tg φ_I,red + c_I]

Điều kiện khống chế tối đa: h_d ≤ 3/α_ε

Loại kết cấu đài móng cọc	a₁	a₂	a₃	Phạm vi áp dụng
Đài cọc cao & Cọc đơn	1,5	0,8	0,6	Đài cọc trên mặt nước, trụ cầu, tháp viễn thông
Ngàm cứng vào đài thấp / Cọc có đệm	1,2	1,2	0,0	Đài móng công trình dân dụng & công nghiệp

• H, M: Lực ngang (kN) và mômen uốn (kN.m) tại đầu cọc do tổ hợp động đất.

• α_ε: Hệ số biến dạng cọc (1/m): α_ε = [(K·b_p)/(E·I)]^0.2 (Phụ lục A).

• b_p: Chiều rộng quy ước: b_p = d + 1 m (d ≥ 0,8 m); b_p = 1,5d + 0,5 m (d < 0,8 m).

• γ_I, φ_I,red, c_I: Trọng lượng riêng, góc ma sát chiết giảm và lực dính lớp đất sát mặt cọc.

5Chiết giảm góc ma sát trong

TCVN 10304:2025 • Điều 12.8

Khi tính toán theo tổ hợp đặc biệt mà không xét lực quán tính của khối đất (kể cả khi tính h_d và sức chịu tải), góc ma sát trong φ_I phải giảm đi một lượng Δφ:

Khi (a_gR·S) = 0,1g

Giảm 2°

φ_I,red = φ_I - 2°

Khi (a_gR·S) = 0,2g

Giảm 4°

φ_I,red = φ_I - 4°

Khi (a_gR·S) = 0,4g

Giảm 7°

φ_I,red = φ_I - 7°

* Các giá trị gia tốc trung gian được xác định bằng phương pháp nội suy tuyến tính.

6Hệ số điều kiện làm việc của đất nền

TCVN 10304:2025 • Điều 12.6, Bảng 24

Sức kháng mũi q_b và ma sát bên f_i ngoài phạm vi h_d được nhân với các hệ số giảm γ_eq1 và γ_eq2 theo Bảng 24:

Gia tốc nền (a_gR·S)	γ_eq1 — Hiệu chỉnh sức kháng mũi (q_b)				γ_eq2 — Hiệu chỉnh ma sát bên (f_i)
	Đất cát chặt		Đất sét theo độ sệt I_L		I_L < 0	0 ≤ I_L ≤ 0,75	0,75 < I_L < 1,0
	Ít ẩm / ẩm	Bão hòa	I_L < 0	0 ≤ I_L ≤ 0,5	I_L < 0	0 ≤ I_L ≤ 0,75	0,75 < I_L < 1,0
0,1g	1,00 / 0,90	0,90 / 0,50	1,00 / 1,00	0,95 / 0,90	0,95 / 0,90	0,85 / 0,80	0,75 / 0,75
0,2g	0,90 / 0,80	0,80 / 0,40	0,95 / 0,95	0,90 / 0,80	0,90 / 0,80	0,80 / 0,70	0,70 / 0,65
0,4g	0,80 / 0,70	0,70 / 0,35	0,90 / 0,85	0,80 / 0,70	0,85 / 0,65	0,70 / 0,60	0,60 / 0,40

• Quy ước tỷ số (Tử số / Mẫu số): Tử số = Cọc đóng, cọc ép | Mẫu số = Cọc khoan nhồi.

• Cọc chống tựa đá và đất hòn lớn: Lấy γ_eq1 = 1,0 và γ_eq2 = 0.

7Sức chịu tải tiêu chuẩn từ thí nghiệm hiện trường

TCVN 10304:2025 • Điều 12.9 & Công thức (61)

Giá trị tiêu chuẩn của sức chịu tải R_k,eq của cọc làm việc chịu tải trọng nén và (hoặc) kéo theo phương đứng theo kết quả thí nghiệm hiện trường phải được xác định có xét đến tác động động đất theo công thức:

Công thức (61) — Sức chịu tải tiêu chuẩn có xét động đất

R_k,eq = k_eq · R_k

Hệ số suy giảm k_eq = R_{k(động đất theo 12.5 - 12.8)} / R_{k(tĩnh theo 7.2)}

R_k,eq (kN):Giá trị tiêu chuẩn của sức chịu tải của cọc có xét đến tác động động đất.

k_eq:Hệ số suy giảm sức chịu tải dưới tác động động đất, bằng tỷ số giữa sức chịu tải tính theo Điều 12.5–12.8 và theo Điều 7.2 (không xét động đất).

R_k (kN):Giá trị tiêu chuẩn sức chịu tải xác định từ thí nghiệm nén tĩnh, thử động hoặc thí nghiệm CPT, SPT theo Điều 7.3 (không xét động đất).

8Kiểm tra trạng thái giới hạn (ULS)

TCVN 10304:2025 • Điều 12.5 & Phụ lục A

Thiết kế móng cọc chịu tổ hợp đặc biệt có động đất phải thỏa mãn đồng thời 3 điều kiện kiểm tra:

Sức chịu tải đất nền

N_max,eq ≤ R_c,d,eq
(với R_c,d,eq = R_c,u,eq / γ_k, hệ số độ tin cậy γ_k tra theo Điều 7.1.11).

Áp lực hông lên đất

Khống chế áp lực ngang truyền lên đất qua mặt bên thân cọc theo Công thức (A.7) Phụ lục A.

Độ bền thân cọc

Kiểm tra tiết diện bê tông cốt thép chịu uốn nén đồng thời (N - M - Q) theo biểu đồ tương tác 3D.

Tính toán tự động trên VCSPile Capacity

Truy cập module VCSPile Capacity để tự động xác định a_gR·S theo 63 tỉnh thành, tính lặp K_e, giải Công thức (60) tìm h_d và xuất biểu đồ sức chịu tải kháng chấn theo chiều sâu cọc.