Mục 3.1.2 TCVN 9386-2012Việc phân loại đất nền là bước quan trọng để xác định phổ phản ứng thiết kế (design response spectrum) phù hợp, từ đó xác định lực động đất tác dụng lên công trình. Mỗi loại nền đất sẽ có các thông số phổ phản ứng khác nhau (S, TB, TC, TD) được quy định trong tiêu chuẩn, phản ánh ảnh hưởng của điều kiện địa chất đến dao động của công trình dưới tác động động đất.
1. Nguyên tắc xác định loại đất nền
-
Ưu tiên sử dụng: vận tốc trung bình sóng cắt trong 30 m đầu tiên (Vs,30).
-
Nếu không có Vs,30: sử dụng giá trị SPT (số búa xuyên tiêu chuẩn) hoặc cường độ kháng cắt không thoát nước Cu.
-
Tra Bảng 3.1 – TCVN 9386:2012 để phân loại đất.
| Loại | Mô tả | Vs,30 (m/s) | NSPT (nhát/30 cm) | Cu (kPa) |
|---|---|---|---|---|
| A |
Đá hoặc các kiến tạo địa chất khác tựa đá, kể cả các đất yếu hơn trên bề mặt với bề dày lớn nhất là 5 m. |
> 800 | - | - |
| B | Đất cát, cuội sỏi rất chặt hoặc đất sét rất cứng có bề dày ít nhất vài chục mét, thành phần chủ yếu có khả năng đàn hồi tốt. | 360 - 800 | > 50 | > 250 |
| C | Đất cát, cuội sỏi chặt, đất chặt vừa hoặc đất sét cứng có bề dày lớn từ hàng chục tới hàng trăm mét. | 180 - 360 | 15 - 50 | 70 - 250 |
| D | Đất rời trạng thái từ xốp đến chặt vừa (có hoặc không kẹp đất kết dính yếu) hoặc các pha đất nền trạng thái mềm đến cứng vừa. | < 180 | < 15 | < 70 |
| E | Địa tầng gồm lớp đất mềm dày đặc biệt (PI > 40), độ sâu ít nhất 10 m. | - | - | - |
| S1 | Địa tầng bao gồm hoặc chứa một lớp đất rất mềm/bùn (PI lớn hơn 40) và đất sét yếu, có chiều dày ít nhất là 10 m. | < 100 (tham khảo) | - | 10 - 20 |
| S2 | Địa tầng bao gồm các đất đã hóa lỏng, đất sét hữu cơ, đất nhân tạo hoặc các đất khác không thuộc các loại nền A-E hoặc S1. | - | - | - |
2. Một số lưu ý quan trọng
-
Vs,30 là lựa chọn tốt nhất.
-
Đối với đất dính: ưu tiên Cu hơn SPT.
-
SPT chỉ đáng tin với cát và sét cứng không bão hòa.
-
-
Giá trị Vs,30, SPT, Cu phải lấy trung bình cho toàn bộ lớp đất trong 30 m đầu tiên (không phụ thuộc vào loại móng công trình).
-
Các loại đất S1 và S2 yêu cầu khảo sát địa chất đặc biệt, không phân loại theo phương pháp thông thường.
-
Trường hợp hố khoan < 30 m: phải ước lượng phần còn lại hoặc giả định theo hướng bảo thủ (an toàn).
-
Đối với nền nhân tạo hoặc đất cải tạo: cần đánh giá riêng, có thể thuộc loại S (Ground Improvement).
-
Đối với các công trình quan trọng (γI >1) cần xét các hiệu ứng khuếch đại địa hình (Phụ lục tham khảo A, Phần 2 cung cấp thông tin về hiệu ứng khuếch đại địa hình).
3. Giải đáp câu hỏi liên quan
1. Tại sao không phụ thuộc vào móng khi phân loại đất nền để xác định phổ phản ứng?
Phân loại đất nền nhằm xác định mức độ khuếch đại sóng địa chấn do điều kiện địa chất gần mặt đất gây ra, không phụ thuộc vào loại móng hay quy mô công trình.
Khi sóng địa chấn lan truyền từ đá gốc lên mặt đất, chúng bị ảnh hưởng bởi độ cứng, mật độ và khả năng hấp thụ năng lượng của các lớp đất phía trên. Đặc biệt, các lớp đất mềm gần mặt đất có xu hướng khuếch đại biên độ và làm thay đổi chu kỳ dao động của sóng, dẫn đến sự khác biệt rõ rệt về gia tốc nền thiết kế giữa các loại đất nền.
Trong các tiêu chuẩn thiết kế động đất, phổ phản ứng đàn hồi được xây dựng dựa trên hệ thống con lắc đơn đặt trên nền hóa rắn (tương ứng với loại đất A – đá gốc), sau đó hiệu chỉnh tùy theo loại đất nền thực tế. Do đó, việc phân loại đất nền là bước tiên xử lý độc lập, nhằm chuẩn hóa phổ phản ứng ứng dụng cho mọi công trình tại vị trí đó.
Kết luận:
Dù là móng nông hay móng sâu, nhà cấp 4 hay nhà cao tầng, nếu đặt trên cùng một nền đất thì phổ phản ứng vẫn như nhau.
Loại móng chỉ ảnh hưởng đến phản ứng của công trình trong giai đoạn phân tích kết cấu, chứ không làm thay đổi phổ phản ứng thiết kế nền.
2. Tại sao lại lấy 30m đất đầu tiên?
Chiều sâu 30 m được coi là đủ để phản ánh đặc trưng học của lớp đất gần mặt đất – nơi hiện tượng khuếch đại sóng địa chấn xảy ra mạnh nhất và ảnh hưởng trực tiếp đến công trình.
Chu kỳ dao động tự nhiên của nhiều công trình (đặc biệt là nhà cao tầng) thường trùng với chu kỳ bị khuếch đại tại lớp đất này, gây ra cộng hưởng và tăng lực động đất.
Chiều sâu 30 m là một quy ước được chấp nhận rộng rãi trong các bộ tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn quốc tế (ví dụ: IBC, ASCE/SEI 7 của Hoa Kỳ, Eurocode 8 của châu Âu, và TCVN 9386:2012 của Việt Nam theo hướng này).
CÁM ƠN QUÝ ĐỘC GIẢ ĐÃ QUAN TÂM VÀ THEO DÕI BÀI VIẾT CỦA VIETCONS.EDU.VN !
Các bạn có thể liên hệ trực tiếp Fanpage (https://www.facebook.com/VietConsEducation) của trung tâm để đặt câu hỏi. Chúng tôi sẽ giải đáp thêm cho bạn.
Quét mã QR
