Phân tích ứng dụng và so sánh độ cứng lò xo cọc theo mô hình Column Support và Soil Support

Trong lĩnh vực kỹ thuật nền móng, việc đánh giá chính xác sự tương tác giữa kết cấu công trình ngầm và đất nền là yếu tố then chốt, đặc biệt trong bối cảnh các công cụ tính toán ngày càng phát triển. Tuy nhiên, việc xác định độ cứng lò xo, cả dạng tập trung và phân bố, cho móng cọc đài thấp vẫn còn là một thách thức cần được giải quyết hợp lý để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của thiết kế. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ứng dụng và so sánh hai mô hình phổ biến là Column Support và Soil Support để đánh giá độ cứng lò xo cọc (Pile spring hardness). Thông qua việc áp dụng trên một công trình thực tế, mục tiêu là làm rõ sự khác biệt về hiệu quả và tính tiện dụng của từng mô hình, từ đó đề xuất lựa chọn phù hợp nhất cho các dự án móng cọc. Đây là một vấn đề có tầm quan trọng lớn trong thiết kế kết cấu nền móng.

Kỹ sư kết cấu, kỹ sư nền móng, các nhà nghiên cứu, giảng viên và sinh viên chuyên ngành xây dựng quan tâm đến thiết kế móng cọc và tương tác đất nền.

Nghiên cứu này trình bày một phân tích chuyên sâu về việc ứng dụng và so sánh hai mô hình phổ biến trong tính toán độ cứng lò xo cọc cho móng cọc đài thấp: Column Support và Soil Support. Dựa trên phương pháp tính toán kết cấu tổng thể, bài báo tập trung vào sự tương tác giữa đất nền và các bộ phận của kết cấu ngầm. Bằng cách sử dụng phần mềm Safe để mô phỏng độ cứng lò xo cọc (pile spring stiffness) trong một ví dụ công trình thực tế (Trụ sở làm việc Chi nhánh Ngân hàng Ngoại Thương Sóc Trăng), các tác giả đã tiến hành so sánh ảnh hưởng của việc mô hình hóa cọc thành các hệ gối lò xo đàn hồi (Winkler model) tập trung và phân bố lên nội lực của đài cọc. Kết quả nghiên cứu cho thấy, dưới cùng điều kiện địa chất, việc mô hình hóa các cọc thành hệ gối lò xo đàn hồi phân bố sẽ làm tăng chênh lệch nội lực trong đài cọc, với biên độ dao động lớn nhất từ 0,20% đến 1,12%. Đáng chú ý, mặc dù có sự khác biệt trong cách tiếp cận, sai số giữa hai mô hình Column Support và Soil Support trong việc xác định nội lực là rất nhỏ (chỉ từ 0,2% đến 1,12%), khẳng định cả hai phương pháp đều cung cấp kết quả đáng tin cậy. Tuy nhiên, mô hình Soil Support thể hiện ưu điểm vượt trội về tính tiện dụng và hiệu quả, cho phép dựng mô hình nhanh, dễ dàng điều chỉnh khi thay đổi phương án thiết kế (số lượng, vị trí, độ cứng lò xo cọc). Điều này giúp tối ưu hóa quá trình thiết kế, đặc biệt trong giai đoạn thiết kế sơ bộ hoặc khi cần phân tích nhiều kịch bản khác nhau. Ngược lại, Column Support phù hợp hơn khi cần nghiên cứu chi tiết từng cọc nhưng tốn kém thời gian hơn. Từ những phát hiện này, nghiên cứu đề xuất ưu tiên áp dụng mô hình Soil Support trong thực tế thiết kế nền móng cọc ép, vì nó không chỉ đảm bảo an toàn và độ chính xác mà còn tối ưu hóa cả về mặt kinh tế và tính tiện dụng. Đây là một đóng góp quan trọng giúp các kỹ sư lựa chọn sơ đồ tính toán phù hợp, nâng cao hiệu quả thiết kế công trình ngầm.