STEEL CONSTRUCTIONTODAY & TOMORROW(Số 57 tháng 8/2019)Ấn phẩm chung của Liên đoàn thép Nhật Bảnvà Hiệp hội xây dựng thép Nhật BảnBản tiếng ViệtBản tiếng Anh của Xây dựng thép Hôm nay và
Ngày mai được xuất bản ba lần một năm và đượcphát hành trên toàn thế giới tới các doanh nghiệp
và các công ty có quan tâm trong tất cả các ngànhcông nghiệp và các tổ chức quản lý. Mục đínhchính của ấn phẩm là giới thiệu các tiêu chuẩn và
chi tiết kỹ thuật liên quan đến xây dựng thép, các
thí dụ về dự án xây dựng tiên tiến, các công nghệvà vật liệu xây dựng tiên tiến và các vấn đề tương
tự trong xây dựng nhà và xây dựng công trình.
Nhằm giúp đọc giả Việt Nam dễ hiểu hơn các
bài báo này, một bản tiếng Việt đã được làm và đikèm với bản tiếng Anh. Các hình ảnh, hình minhhọa và bảng biểu bằng tiếng Anh được đính kèm ởtrang cuối của từng bài báo trong bản tiếng Việtnày. Ngoài ra, khi cần khẳng định thêm về mặt kỹthuật của văn bản hoặc các chi tiết kỹ thuật khác,
xin hãy tham khảo thêm ở bản tiếng Anh.

Số 57 tháng 8/2019: Nội dung
Các bài đặc biệt: Các xu hướng công nghệ mới nhấttrong kết cấu cảngGiới thiệu việc sửa đổi các tiêu chuẩn kỹ thuật và chú
1giải về các công trình cảng ở Nhật BảnBảo dưỡng, nâng cấp và quản lý cơ sở hạ tầng –Nghiên cứu và phát triển các chương trình của chínhphủ ở Nhật Bản
5
SIP Bảo dưỡng, nâng cấp và quản lý cơ sở hạ tầng –Phát triển Hệ thống quản lý vòng đời cho các côngtrình cảng: Khuôn khổ tích hợp từ kiểm tra đến đánhgiá
7Nghiên cứu giới thiệu cọc ống thép cho các móng cọcở Đông Nam Á
9Đánh giá độ bền dài hạn của các vật liệu xây dựng kimloại khác nhau bằng thí nghiệm phơi ở Okinotorishimavà Suruga Ba
12Chủ đề đặc biệtĐề xuất có lợi từ chương trình “Phục hồi nhà quốc gia”
sử dụng kết cấu thép
15
Bài phát biểu tại Diễn đàn SEAISIBìa cuối
Số trang xin tham khảo phiên bản tiếng Anh của tạp
chí số 57
Phiên bản tiếng Việt: ©Liên đoàn Thé Nhật Bản 2019Phiên bản tiếng Việt: ©Liên đoàn Thé Nhật Bản 2019Phụ trách dịch thuật Anh – Việt: TS. Trần Thu Hằng(Trường Đại học Giao thông vận tải)Phụ trách hiệu đính Anh – Việt: ThS Ngô Thùy Linh(Trường Đại học Giao thông vận tải)Liên đoàn Thép Nhật Bản
3-2-10 Nihonbashi-Kayabacho, Chuo-ku, Tokyo
103-0025, Japan
Fax: 81-3-3667-0245 Phone: 81-3-3669-4815
Mail address: sunpou@jisf.or.jp
URL http://www.jisf.or.jp

1

Bài đặc biệtmô tả như một hành động tham khảo đảm bảo cơ sở có
hay không thỏa mãn các điều khoản làm việc (kiểm trahoạt động).
Tiêu chuẩn kỹ thuật trước khi sửa đổi chỉ quy địnhsự làm việc của một cơ sở hạ tầng cảng theo quy địnhcủa Tiêu chuẩn kỹ thuật, và là khung quy định hoạtđộng mà không quy định quá trình từ thiết kế đến sảnphẩm thiết kế. Trong khung Tiêu chuẩn kỹ thuật quyđịnh hoạt động, chỉ mục tiêu, yêu cầu hoạt động và quyđịnh hoạt động được xem xé , còn phương pháp kiểmtra hoạt động là không bắt buộc, vì vậy người thiết kế
có thể đưa ra nhiều phương pháp thiết kế khác nhaudựa trên đánh giá của mình.

Các xu hướng công nghệ mới nhấttrong kết cấu cảng(Trang 1-4)
Các xu hướng công nghệ mới nhất trong kết cấucảng (1)Giới thiệu việc sửa đổi các tiêu chuẩn kỹthuật và chú giải về các công trình cảngở Nhật Bản
Tác giả Masafumi Miyata, Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng,Giao thông và Du lịch (Trợ lý giáo sư, Trường Sau đạihọc về Quản lý, Đại học Kyoto) và Takashi Niimura,Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Du lịchHình 1: Cấu trúc quy định của Tiêu chuẩn kỹ thuật và
chú giải cho các công trình cảng Đánh giá TSCPHF2018
TSCPHF2018 là tài liệu kỹ thuật (dày 2218 trang) doVụ Cảng, Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Dulịch quản lý. Nội dung tóm tắt trình bày trong Bảng 1.
TSCPHF2018 gồm có các điều khoản của Tiêuchuẩn kỹ thuật, “phiên dịch” và “bình luận”. Nội dung“phiên dịch” nêu các khái niệm thực hành được xem
xé chính xác trong giai đoạn áp dụng thực tiễn củaTiêu chuẩn kỹ thuật, và bao gồm nội dung được đặcbiệt khuyến nghị trong áp dụng (nội dung được các tổchức quốc gia quan sát). Ngoài ra, trong phần “bìnhluận” hai nội dung được xuất bản là thông tin kỹ thuật
để tham khảo ở bước tiến hành xây dựng, nâng cấphoặc bảo dưỡng các công trình thuộc phạm vi của Tiêuchuẩn kỹ thuật, các ví dụ về phương pháp thiết kế đượccoi là tiêu chuẩn ở giai đoạn đó. Tuy nhiên, vì phần“bình luận” chỉ là một nội dung không bắt buộc nên
các nhà thiết kế có thể lựa chọn các phương pháp thiết
kế khác dựa trên đánh giá của mình.

Giới thiệu
Tiêu chuẩn kỹ thuật và chú giải về các công trình cảngở Nhật Bản (sau đây gọi là “Tiêu chuẩn kỹ thuật”)được coi là Kinh thánh cho thiết kế các đê chắn sóngvà các công trình cảng khác ở Nhật Bản. Tháng 5/2018,
tài liệu được sửa đổi (sau đây gọi là “TSCPHF2018”)
lần đầu tiên sau 11 năm. Bài giới thiệu về Tiêu chuẩn
kỹ thuật và các sửa đổi gồm hai phần như sau: Giới thiệu về Tiêu chuẩn kỹ thuật, đánh giá
TSCPHF2018 và xuất bản phiên bản tiếng Nhật/Anhcủa Tiêu chuẩn kỹ thuật Những nội dung sửa đổi chính của TSCPHF2018.
Giới thiệu về Tiêu chuẩn kỹ thuật, đánh giá
TSCPHF2018 và các phiên bản tiếng Nhật/Anh Giới thiệu về Tiêu chuẩn kỹ thuật
Luật về cảng (Điều 56-2-2) ở Nhật Bản quy định“cơ sở hạ tầng đường thủy, các công trình bảo vệ cảng,các công trình neo buộc tàu, và các cơ sở hạ tầng cảngkhác mà chính phủ quy định (sau đây gọi là “cơ sở hạtầng cảng theo quy định của “Tiêu chuẩn kỹ thuật”)phải được xây dựng, nâng cấp, bảo dưỡng đảm bảo
tuân thủ theo Tiêu chuẩn kỹ thuật”.
Nội dung của Tiêu chuẩn kỹ thuật được quy địnhtheo các quy định cấp bộ và liên quan đến các thông
cáo chung được cấu thành nên Tiêu chuẩn kỹ thuật. Nội
dung quy định theo các quy định cấp bộ bao gồm lý dotại sao cần một công trình (mục tiêu) và hoạt động củacông trình cần có (yêu cầu hoạt động). Nội dung của
các thông cáo chung là các điều khoản quy định cụ thểvề yêu cầu làm việc (quy định hoạt động). (Tham khảoHình 1). Ngoài ra, Tiêu chuẩn kỹ thuật cung cấp cáctiêu chuẩn diễn giải cho các quy định cấp bộ và các
thông cáo chung sử dụng các khai báo chính thức vàBảng 1: Giới thiệu nội dung Tiêu chuẩn kỹ thuật và chúgiải cho các công trình cảng ở Nhật Bản (Phiên bẩn
2018) Xuất bản phiên bản tiếng Nhật/Anh của Tiêu chuẩn
kỹ thuật
Bảng 2 giới thiệu các lần xuất bản trước đây củaphiên bản tiếng Nhật/Anh của Tiêu chuẩn kỹ thuật.
Phiên bản tiếng Nhật xuất bản lần đầu tiên năm 1979,sau đó có một phiên bản chỉnh sửa xuất bản đều đặn 10
năm một lần. Phiên bản tiếng Anh được ấn hành hai
năm một lần sau phiên bản tiếng Nhật.
Phiên bản tiếng Anh được sử dụng để thiết kế nhiều
công trình cảng xây dựng bằng nguồn hỗ trợ phát triển

2

chính thức của Nhật Bản (ODA). Vì phiên bản tiếng
Anh của TSCPHF2018 sẽ được cung cấp miễn phí trêntrang web của nhà xuất bản nên xin mời các độc giảquan tâm tham khảo. Phiên bản tiếng Anh của
TSCPHF2018 được dự kiến xuất bản vào tháng
3/2020.

dựng sau giai đoạn phát triển kinh tế cao vượt quá tuổithọ, các hạng mục bảo dưỡng yêu cầu xem xét ở giaiđoạn thiết kế được trình bày, ví dụ như lắp đặt các lỗkiểm tra và sàn công tác (Hình 3) có lợi cho việc bảodưỡng chính xác các công trình cảng. Hơn nữa, nhiều
biện pháp khác nhau được kết hợp để kéo dài tuổi thọ
khai thác như sử dụng các vật liệu kết cấu có độ bền và
khả năng làm việc cao, thi công phụ trợ cỡ lớn có lợi
cho việc đảm bảo an toàn trong thi công các công trình
cảng. Đồng thời, thúc đẩy việc áp dụng công nghệthông tin và truyền thông (ICT) và các số liệu ba chiều
trong một chuỗi quá trình từ thiết kế, thi công, đến bảodưỡng và nâng cao triết lý thiết kế tăng cường. Nhờ đó,một hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật mới được thiết lậpvới mục tiêu tăng cường các mối quan hệ hợp tác trongthiết kế, thi công và bảo dưỡng phù hợp với tuổi thọbảo dưỡng.

Bảng 2: Lịch sử Tiêu chuẩn kỹ thuật (Phiên bản tiếng
Nhật và Anh)Giới thiệu các sửa đổi chính của Tiêu chuẩn kỹ thuật
trong năm 2018
 Nội dung sửa đổi liên quan đến Tăng cường tínhcạnh tranh quốc tếĐể nâng cao hiệu quả giao thông đường biển, việcquy định kích cỡ tàu được thay đổi để đáp ứng xuhướng tăng kích cỡ thùng hàng và tàu dẫn, và tương
ứng với xu hướng như vậy, điều khoản cũng được thựchiện liên quan đến thiết bị phụ trợ cho các công trình
neo buộc tàu như các cảng neo và vật liệu chắn. Điềukhoản cho phép đáp ứng kích cỡ tàu chở thùng hàngvới khả năng tải trọng từ 20.000TEU trở lên và các tàu
dẫn 220.000GT trở lên khi hoạt động và khi xây dựng.
Đồng thời, để ước tính tỷ lệ của các bể neo, phạm vi
mô tả cũng được mở rộng để có thể sử dụng phân tíchchuyến áp dụng AIS làm tham khảo khi neo buộc.
Hơn nữa, phạm vi mô tả được mở rộng liên quanđến việc đo đạc chống cẩu chạy quá tải do gió và tai
nạn xuất hiện khi tàu neo buộc và rời bến. Những điềukhoản này được dự kiến thúc đẩy việc chấp nhận các
tàu cỡ lớn hơn và đảm bảo an toàn và nâng cao hiệuquả của các hoạt động xếp hàng/ dỡ hàng và đóng góp
vào việc tăng cường và đảm bảo tính cạnh tranh quốctế cho ngành công nghiệp Nhật Bản.
Ngoài ra, trong phiên bản hiện hành, thiết bị xếp tải/ dỡ tải di động điều khiển từ xa được thêm vào cơ sởhạ tầng cảng theo quy định của Tiêu chuẩn kỹ thuật và
kết hợp những biện pháp khác nhau liên quan đến yêucầu hoạt động, quy định hoạt động và ngăn ngừa nguyhiểm được quy định để đảm bảo an toàn và hiệu quả
cho các công năng của cảng (Hình 2). Cần cẩu cổngbánh lốp (RTG), xe chở hàng dẫn hướng tự động(AGV) và các cẩu khung là các thiết bị xếp tải / dỡ tảidi động điều khiển từ xa.

Hình 3 Ví dụ thiết kế xé đến bảo dưỡng (sàn kiểm tracho cầu tàu kiểu dàn) Nội dung sửa đổi liên quan đến các phương phápthiết kếTrước tình hình dân cư lao động được dự báo có xuhướng đi xuống, cách nâng cao năng suất làm việc tạichỗ là một vấn đề cấp bách, và vì thế Tiêu chuẩn kỹthuật mô tả đầy đủ các ý tưởng liên quan đến việc cảitiến năng suất. Theo đó, phương pháp thiết kế dựa trênđộ tin cậy (phương pháp thiết kế hệ số từng phần) đượcđưa vào TSCPHF2007. Từ khi được giới thiệu, trong
khi thiết kế và các phương pháp khác kèm theo cải tiến,phương pháp thiết kế dựa trên độ tin cậy vướng phảimột vấn đề là công tác thiết kế ngày càng phức tạp hơn.
Để đối phó với tình huống như vậy, phương pháp thiếtkế hệ số từng phần được kiểm tra lại trong phiên bảnhiện hành.
Đặc biệt là việc sửa đổi được thực hiện từ phương
pháp thiết kế hệ số từng phần dựa trên phương pháp hệsố vật liệu, trong đó vật liệu và các thông số thiết kếđơn lẻ khác được nhân bởi hệ số từng phần, đếnphương pháp thiết kế hệ số từng phần dựa trên phương
pháp hệ số tải trọng và sức kháng với vật liệu và các
thông số thiết kế đơn lẻ khác được nhân bởi hệ số từngphần tích hợp với hệ số tải trọng và sức kháng (Hình 4).
Một ưu điểm chính khi sử dụng phương pháp thiết kếhệ số từng phần dưa trên phương pháp hệ số tải trọng
và sức kháng là người thiết kế nắm các chi tiết thiết kéthực hành có thể dễ dàng hình dung ra ứng xử gần như
chính xác củ các kết cấu cho đến giai đoạn thiết kế cuốicùng. Mục tiêu chính của phiên bản hiện hành củaphương pháp thiết kế hệ số từng phần là để nâng caoHình 2: Ảnh hoạt động điều khiển từ xa của thiết bịxếp tải / dỡ tải di động Nội dung sửa đổi liên quan đến Bảo dưỡng và biệnpháp chống vượt quá tuổi thọ công trình
Trước tình hình các cơ sở hạ tầng xã hội được xây3hiệu quả của công tác thiết kế và để tạo ra một môitrường thúc đẩy hơn nữa việc giới thiệu các ý tưởng tự
do và các công nghệ mới. Xin hãy đọc các tài liệu thamkhảo để biết thêm chi tiết về nội dung sửa đổi củaphương pháp thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng.
Trong lúc đó, phân tích độ tin cậy áp dụng môphỏng Monte Carlo (MCS) thay vì phương pháp tin
cậy bậc nhất thông thường (FORM). Đó là vì việc giớithiệu phân tích độ tin cậy bằng phương pháp MCS đem
lại nhiều ưu điểm: dễ dàng kết hợp các phân bố xácsuất lựa chọn, dễ dàng đáp ứng cho các vấn đề khác
nhau liên quan đến phi tuyến mạnh và khả năng tạo ra
môi trường có thể dễ dàng áp dụng thiết kế dựa trên độ
tin cậy cấp độ 3 trong khi nâng cấp thiết kế của mộtloại kết cấu mới hoặc một công trình sẵn có. Ngoài ra,
MCS được đánh giá là một phương pháp có khả năngmở rộng cao trong tương lai.
Cũng áp dụng các kết quả MCS trong tính toán các
hệ số từng phần. Với các kết quả MCS, có thể dễ dàngtính toán hệ số từng phần bằng cách áp dụng mối quanhệ vị trí giữa giá trị đặc tính (giá trị quan hệ với mỗilực kết quả từ số hạng lục và số hạng sức kháng) vàđiểm thiết kế (điểm có khả năng cao nhất có thể xảy rasụp độ) và sau đó chia cho tọa độ điểm thiết kế bởi tọađộ giá trị đặc trưng (Hình 5).

làm việc cường độ uốn của cọc ống thép xét tới cáchiệu ứng này được giới thiệu trong nội dung sửa đổi.
Trong thiết kế thực hành các kết cấu cọc ống thép,tỷ lệ nhỏ giữa đường kính và chiều dày được lựa chọn(các cọc dày tường nặng). Do đó, có thể thiết kế mộtkết cấu móng cọc bền, có khả năng kháng chấn cao
không làm giảm cường độ theo phạm vi độ cong lớn,đồng thời tránh được việc giảm cường độ uốn tối đa.
Trong thiết kế chống sóng thần, cần phải kiểm trađộ bền của kết cấu đê chắn sóng. Để thỏa mãn yêu cầu,phạm vi các giới thiệu được mở rộng để bao gồm mộtphương pháp đánh giá lực sóng thần, một phương phápthiết kế để các kết cấu mở rộng đê chắn sóng được lắpđặt ở phía sau của đê chắn sóng và một phương pháp
xét tới việc giảm khả năng chịu lực do sóng thần chảyvào bên trong ụ của nền móng đê chắn sóng (Hình 6).
Những mô tả này có thể thúc đẩy các biện pháp ngănngừa / triệt tiêu thảm họa có hiệu quả và đồng thời dẫnđến đảm bảo an toàn và an ninh vùng đất nội địa củacác cảng.
Hình 6 Ảnh về các kết cấu bền trong thiết kế chống
sóng thần
Nội dung sửa đổi liên quan đến các vấn đề về môitrườngHướng đến sự phát triển bền vững cho cảng, phụchồi và bảo vệ các môi trường tự nhiên, phạm vi của nộidung này được mở rộng: các ví dụ thực tế về các kếtcấu dạng cộng sinh với sinh vật sống (các công trình
cảng không chỉ có chức năng cơ bản của kết cấu cảngmà còn có chứng năng sống cho các loại sinh vật cư trú
trong vùng thủy triều và mạch đá ngầm gần bờ, thamkhảo Hình 7); các công nghệ phục hồi tự nhiên cho cácvùng thủy triều, bãi cát ngầm và rừng tảo biển; ứngdụng các vật liệu tái chế thân thiện với hệ sinh thái.
Mục đích chính của các sửa đổi này không chỉ làkết hợp việc xem xét về môi trường vào mọi chức năngcủa cảng và bến cảng mà còn tạo ra môi trường vùngbiển giàu có và các địa điểm giải trí và thư giãn.

Hình 4: Sự khác nhau giữa phương pháp hệ số vật liệuvà phương pháp hệ số tải trọng và sức khángHình 5: Đánh giá khả năng sụp đổ, và mối quan hệgiữa điểm thiết kế và giá trị đặc trưng áp dụng khi thiết
lập hệ số từng phầnNội dung sửa đổi liên quan đến ngăn ngừa và triệt
tiêu thảm họaĐể chuẩn bị cho các thảm họa cỡ lớn như các trậnđộng đất trong đất liên ở vùng trũng Nankai và Tokyođược dự báo sẽ xuất hiện trong tương lai gần và dựatrên các hiểu biết mới và những bài học thu được từtrận Động đất lớn ở phía đông Nhật Bản vào tháng
3/2011, phạm vi của các mô tả về các biện pháp ngănngừa và triệt tiêu thảm họa đối phó với các trận độngđất và sóng thần lớn đã được mở rộng.
Trong lĩnh vực thiết kế kháng chấn, cường độ uốncủa các cọc ống thép sử dụng cho cầu tàu được kiểmtra lại. Kết quả là có thể thực hiện các thiết kế xét tớiđộ bền của các cọc ống thép ở trạng thái thiết kế khángchấn tới dịch chuyển động đất cấp độ 2 (dịch chuyển
động đấp cấp cao nhất). Khi tỷ lệ giữa đường kính (D)với chiều dày tường (t) của cọc ống thép tăng lên,cường độ uốn của cọc có mô men dẻo toàn phần thuđược theo tính toán mặt cắt ngang là nhỏ đi. Vì vậy, sựHình 7: Các ví dụ về kiểu kết cấu cảng cộng sinh với
sinh vật sốngNội dung sửa đổi liên quan đến các công nghệ điềutraPhạm vi của các sửa đổi được đặc biệt mở rộng về
các công nghệ điều tra, ví dụ như làm rõ mối quan hệgiữa điều tra và kết quả thí nghiệm xét tới các điều kiệntự nhiên và môi trường yêu cầu cho thiết kế và xácđịnh các điều kiện thiết kế. Cụ thể là mô tả các nội

4dung công nghệ mới nhất, ví dụ như công nghệ đo độ
sâu của biển đề cập đến trong ICT đã có những tiến bộđáng kể trong thời gian gần đây. Muc tiêu chính của
các nội dung sửa đổi này là đóng góp vào việc nângcao năng suất lao động tại chỗ trong lĩnh vực thiết kế,
thi công vào bảo dưỡng công trình.

5

Masafumi Miyata: After graduating from the Graduate
School of Engineering of the Tokyo Institute of Technology in 1994, he worked at the Port and Airport Research Institute of the Ministry of Land, Infrastructure,
Transport and Tourism (current name) and the Ministry’s National Institute for Land and Infrastructure Management. He assumes his current position as Director,
Port Research Department of the National Institute forLand and Infrastructure Management since 2012.

Takashi Niimura: After graduating from the
Graduate School of Engineering of the Kobe
University in 2003, he worked at the Ministryof Land, Infrastructure, Transport and Tourism. He assumes his current position as Director for Technical Standards, Engineering
Planning Division, Ports and Harbours Bureau of the Ministry of Land, Infrastructure,
Transport and Tourism since 2018.

Fig. 1 Legal Framework for Technical Standards for Port and Harbour Facilities in JapanPort and Harbour Act

Cabinet Order of Port andHarbour Act(Article 56-2-2)
Technical Standards for Port and Harbour
Facilities(Article 19)
Facilities subject to Technical Standards(Article 56-2-21)
Issuing Recommendations to Bodies
Managing Specified Port Infrastructure
subject to Technical Standards

Ministerial Ordinance of Port andHarbour Act(Article 28)
Stipulation of Facilities Excluded from Coverage(Article 28-22)
Specified Facilities subject to Technical Standards

Technical Standards for Port and Harbour Facilities in Japan

Ministerial ordinance to prescribe Technical Standards establishing
Technical Standards for Port and Harbour Facilities(Article 2-5)
Definitions: Port Infrastructure

The Public Notice to set forth the details necessary for Technical Standards
The Public Notice to set forth the details necessary for construction of the facilities
subject to Technical Standards

The Public Notice to set forth the details necessary for maintenance of the facilities
subject to Technical Standards
Design methods designated by the proviso stated in the Article 56-2-2 (3) of the Port and Harbour Act

Table 1 Outline of Contents of Technical Standards and Commentaries
for Port and Harbour Facilities in Japan (Revised in 2018)
Part I General
Chapter 1 General Rules
Chapter 2 Construction, Improvement, orMaintenance of Facilities Subject to
the Technical Standards
Chapter 3 Environmental Considerations on
Facilities Subject to the TechnicalStandards

Chapter 3 Waterways and Basins
Chapter 4 Protective Facilities for Harbours
Chapter 5 Mooring Facilities
Chapter 6 Port Transportation Facilities
Chapter 7 Cargo Sorting Facilities
Chapter 8 Storage Facilities
Chapter 9 Facilities for Ship Service
Chapter 10 Other Port Facilities

Part II Actions and Material Strength
Requirements
Chapter 1 General
Chapter 2 Meteorology and Oceanography
Chapter 3 Geotechnical Conditions
Chapter 4 Earthquakes
Chapter 5 Earth Pressure and Water Pressure
Chapter 6 Ground Liquefaction
Chapter 7 Ground Subsidence
Chapter 8 Ships
Chapter 9 Environmental Actions
Chapter 10 Self Weight and Surcharge
Chapter 11 Materials

Part IV Reference Technical Information[For Part I]
Chapter 1 Major reference documents
Chapter 2 Reliability-Based Design
Chapter 3 Environmental Considerations[For Part II]
Chapter 1 Observations, Investigations and
Tests
Chapter 2 Investigations and Tests after Large
Earthquake with Tsunami Attack[For Part III]
Chapter 1 Basic Information on Seismic Design
Chapter 2 Dedicated Use Barthes
Chapter 3 Planning Method of Port Transportation Facilities
Chapter 4 Tables and Charts for Design Calculations

Part III Facilities
Chapter 1 General
Chapter 2 Items Common to Facilities Subject
to the Technical Standards

6

Table 2 History of TSCPHF (Japanese
Version and English Version)
Japanese version

Fig. 2 Image of Remote-control Operation of Movable Loading/
Unloading Machinery

English version

Issue year

Pages

Issue year

1979

692

1980

1989

968

1991

1999

1,181

2002

2007

1,485

2009

2018

2,218

2020 (planned)

Fig. 3 Example of Design with
Consideration to Maintenance Stage (Inspection
Catwalk Applied in Jackettype Wharf)

Installationof inspection
catwalk fromthe design
stage so as
to allow foreasy maintenanceFig. 4 Difference between Material Factor Approach and Load and Resistance
Factor Approach
Cohesive strength C

Former
TSCPHF (2009)

Weight W

Surcharge q

Shear resistance angle φPartial factor method based on “material factor approach” where
each material or individual design parameter is multiplied by thecorresponding partial factor respectively

Shift to:Partial factor method based on “load and resistance factor approach”
where each integrated value of various loads or resistance capacities ismultiplied by the corresponding load factor or resistance factor respectively(Integrated resistance term calculated by intact design parameters (characteristic values))

Revised
TSCPHF (2018)(Integrated load term calculated by intact design parameter (characteristic values))

Fig. 5 Evaluation of Collapse
Probability, and Relation
between Design Point andCharacteristic Value Applied in
Settling Partial Factor
Failure/Non-failureboundary line

Design point

Overtopping flow

Tsunamis having ascale larger thanthat of design
tsunamis

Devising of breakwater crest
Maintaining of stability
as high as possible=

Loading value S (kN)

Failure sphere

Fig. 6 Image of Persistent Breakwater in Tsunami-resistant Design

Persistent structure
Seepageflow

Characteristic value

Installation ofcovering block
Installation ofreinforcing
embankment

Rubblemound

Non-failure sphere

Laying of scouring-prevention mat

Resistance value R (kN)

Fig. 7 Examples of Structural Types of Living Creature Symbiosis-type
Port and Harbour Structures
High tidal zone
Medium tidal zone
Low tidal zone(a) Coating type

Livingcreature
floor(b) Pier type7(c) Caisson type(Trang 5-6)
Các xu hướng công nghệ mới nhất trong kết cấucảng (2)địa phương thực hiện, việc giảm giá thành là một trongnhững quan điểm quan trọng. Hiện nay, các cơ sở hạtầng được xây dựng ở khắp châu Á, tuy nhiên bảodưỡng đang trở thành một vấn đề lớn. “Cơ sở hạ tầngSIP” hướng tới việc giới thiệu các công nghệ tiên tiếnmới trong phạm vi các công nghệ quản lý cơ sở hạ tầng.
Các ví dụ đặc trưng như sau: hỗ trợ hoặc thay thế củarô-bốt trong điều tra cơ sở hạ tầng; phát hiện hư hỏngtại hiện trường bên trong các kết cấu bê tông; điều tracác cầu, hầm bằng các cảm biến di động không yêu cầuđiều khiển giao thông; các công nghệ phát hiện theokhông gian các hư hỏng/biến dạng của các đê sông, đập,cảng; công nghệ đánh giá hư hỏng bê tông có độ chínhxác cao; phát triển các vật liêu sửa chữa bền vững siêucao; công nghệ quản lý cơ sở hạ tầng hiệu quả dùng xửlý dữ liệu lớn; và trí tuệ nhân tạo.
Kho tàng cơ sở hạ tầng của Nhật Bản được ước tínhvượt 800 tỷ yên. Các cơ sở hạ tầng phục vụ trong nhiều
thập kỷ. Trách nhiệm của chúng ta với tương lai là tạora một nền tảng thông tin cơ sở hạ tầng và đảm bảo cơsở hạ tầng có thể được sử dụng an toàn với chi phí bảodưỡng nhỏ nhất dành cho thế hệ tương lai. Mục tiêucủa “cơ sở hạ tầng SIP” là thiết lập hệ thống và chúngtôi sẽ làm việc nỗ lực để đạt tới điều này.

Bảo dưỡng, nâng cấp và quản lý cơ sở hạtầng – Nghiên cứu và phát triển cácchương trình của chính phủ ở Nhật Bản
Tác giả Yozo Fujino
Giáo sư xuất sắc YNU, đại học Quốc gia YokohamaGiới thiệu
Chương trình Thúc đẩy sáng tạo chiến lược liên bộ(SIP) mà Ủy ban Khoa học, Công nghệ và Đổi mới(CSTI) đóng vai trò chủ đạo đã được thành lập để thựchiện các đổi mới công nghệ khoa học. Là một chương
trình liên bộ và liên ngành, SIP sẽ dẫn dắt trên nhiều
lĩnh vực từ nghiên cứu cơ bản đến thương mại hóa/công nghiệp hóa.
“Bảo dưỡng cơ sở hạ tầng, đổi mới và quản lý” (sauđây gọi là “cơ sở hạ tầng SIP”) là một trong những nộidung hiện đang được tập trung thực hiện của chương
trình. Các cơ sở hạ tầng dân sự, ví dụ như đường,đường sắt, cảng, sân bay đóng vai trò quan trọng trongcuộc sống hàng ngày của chúng ta và các hoạt độngkinh tế xã hội. Tuy nhiên, nhiều công trình được xâytrong thời kỳ phát triển kinh tế cao. Khi công trình già
đi, yêu cầu bảo dưỡng và chi phí sửa chữa tăng lên,cùng với khả năng xuất hiện tai nạn nghiêm trọng trong
quá trình khai thác trở thành những vấn đề xã hộinghiệm trọng. Chương trình này đặt mục tiêu ngănngừa tai nan, giảm gánh nặng bảo dưỡng bằng việc xâydựng một hệ thống quản lý cơ sở hạ tầng sử dụng các
công nghệ thông tin và rô-bốt tiên tiến nhất.
Không giống như các sản phẩm chế tạo đại trà như
ô-tô, máy tính xách tay, cơ sở hạ tầng là các sản phẩmđơn lẻ được thiết kế, thi công, vận hành độc lập. Các
điều kiện ban đầu của các công trình thay đổi phụthuộc vào thời gian và điều kiện xây dựng. Kết quả làngoài sự khác nhau về môi trường sử dụng, tốc độ hưhỏng công trình cũng thay đổi. Một số cơ sở hạ tầngđược sử dụng trong vài chục năm có thể xuất hiện nguycơ xảy ra tai nạn cao do hư hỏng. Để cho phép quản lýbảo dưỡng phòng ngừa cho công trình có hiệu quả và
để thiết lập một hệ thống cơ sở hạ tầng an toàn và anninh, rất cần có các công nghệ có thể dự đoán chính
xác và sử dụng các biện pháp phù hợp để kiểm tra chitiết số lượng lớn các cơ sở hạ tầng độc lập tại hiệntrường. Cũng cần phải giảm thiểu tai nạn và rủi ro kếthợp với việc kiểm soát tại nơi làm việc.
Với việc quản lý cơ sở hạ tầng do các chính quyền

Giới thiệuỞ Nhật Bản, bên cạnh các cơ sở hạ tầng có tuổi thọlớn, nguy cơ khẩn cấp do tai nạn nghiêm trọng ví dụnhư tai nạn hầm Sasago năm 2012 và tăng chi phí bảodưỡng, sửa chữa công trình là những vấn đề quan tâm.
Quản lý cơ sở hạ tầng hệ thống sử dụng các công nghệmới là rất cần thiết cho cả việc ngăn ngừa tai nạn dựatrên hệ thống bảo dưỡng ngăn ngừa và giảm thiểu chi
phí vòng đời của các cơ sở hạ tầng dưới các điều kiệnnền tảng tài chính chặt chẽ và suy giảm số lượng kỹ sư
lành nghề. Cụ thể là các công nghệ sử dụng ICRT tiêntiến nhất thế giới được dự đoán sẽ tạo ra các cơ hộithương mại mới trong thị trường quản lý cơ sở hạ tầngsẵn có và tạo ra các cơ hội mở rộng kinh doanh trong
các nước châu Á cùng đối mặt với các vấn đề tương tự.
Để đạt tới điều này, chúng tôi sẽ nâng cao chấtlượng bảo dưỡng bằng biện pháp bảo dưỡng ngăn ngừachi phí thấp, kéo dài sự cần thiết đáp ứng yêu cầu bảodưỡng cơ sở hạ tầng với các hạt giống phát triển côngnghệ, phát triển các công nghệ mới trở nên hấp dẫnhơn có thể sử dụng tại hiện trường. Nhờ đó, chúng tôi
đặt mục tiêu cống hiến cho việc tái sinh khu vực, đảmbảo các cơ sở hạ tầng nội địa quan trọng có chất lượng
cao và đảm bảo các hoạt động kinh tế khu vực đa dạng.
Ngoài ra, chúng tôi sẽ tạo ra một thị trường bảo dưỡng
hấp dẫn và phát triển, xây dựng cơ sở cho việc mở rộng ra8nước ngoài dựa trên các ví dụ thành công trong khu vực.
Hình 1: Nghiên cứu và phát triển SIP cho các côngnghệ bảo dưỡng, sửa chữa và quản lý cơ sở hạ tầng(Chú ý: vì tác giả vẫn đang tiếp tục kiểm tra lại nội
dung của bài báo, chúng tôi xin mời độc giả đọc nộidung cuối cùng trong phiên bản tiếng Anh).

9

Yozo Fujino: After receiving the Ph. D from the University of Waterloo, Canada, he became Assoc. Professor in 1982 and Professor in 1990 of the Faculty of Engineering, the University of Tokyo.
He assumed his current position as Distinguished YNU Professorof the Institute of Advanced Science, Yokohama National University in 2014. He received the Japan Academy Prize in 2019. Heserves as the Program Director of the Cross-Ministerial Strategic
Innovation Promotion Program (SIP) of the Cabinet Office.

Innovative manufacturing design

Combustion

Innovative agriculture

Power electronics

New materials

Fig. 1 Council for Science,
Technology and Innovation
Resilience
Prof Masayoshi
Nakashima
Energy carrier
Ocean natural resources

Infrastructure maintenance,
renovation and management
Prof Yozo Fujino
Automatic driving

Fig. 2 SIP Research and Development for Infrastructure Maintenance, Renovation, andManagement Technologies(1) Inspection, Monitoringand Diagnostics Technologies
X-rays, Neutron beam, Lasers, Microwaves, Near-Infrared
Spectroscopy, Electromagnetics, Acoustics, etc.
Public Works Research Institute, National Institute for Land Infrastructure Management,
PDCEN, Japan, AIST, Tsukuba Technology, Alcoetta Technology, Pacific Consultants,
Shutoko Engineering, Okayama University, Gifu University,
Tokyo University of Agriculture and Technology
Infrastructure
Roads, railways, harbors, airports,
irrigation facilities, water supply(underground structures),river embankment,
embankment slopes, dams

(2) Structural Materials, Deterioration
Mechanisms, Repairs, and Reinforcement Technologies
Establishing a structural material research center, maintenancetechnologies, luminescent materials, new thermal spray materials,
ultra-durable concrete
NIMS, AIST, Osaka Prefecture University, Okayama University(5) Asset Management Technologies
Implementation of road infrastructure management cycles inJapan and overseas; mechanisms for concrete bridge deterioration;asset management for irrigation facilities and harbor structures
University of Tokyo, Kyoto University, Tokyo Institute of Technology,
Kanazawa University, NARO, PARI

(4) Robotics Technologies
Adjustable girders, flexible guide frame, flight robotics,
semi-submerged unmanned construction
Shibaura Institute of Technology, Tohoku University, Waseda University,
Meijo University, Kyoto University, Association of Unmanned Construction Technology,
HiBot, NEC, Fujitsu, Public Works Research Institute, Ministry of Land,
Infrastructure, Transport and Tourism

Regional Governments
Private Technology Development
Contracts, Bids
Cooperation with Regional Universities
Overseas Expansion(3) Information and Communications Technologies
Road and bridge screening technologies, freeway sensing dataprocessing, storage, analysis technologies, optimization of
wireless communications
National Institute of Informatics, NEXCO East Japan,
NTT, JIP Techno Science, Hitachi*Infrastructure Operations and Management Overview (participating organizations as of November 13, 2014

Fig. 3 Drones Being Developed in SIP for Inspection of
Bridge Girders and Piers

Fig. 4 Bridge Corrosion Investigation Using ELECT

10

(Trang 7-8)
Các xu hướng công nghệ mới nhất trong kết cấucảng (3)pháp bảo vệ chống ăn mòn lớp phủ dầu mỏ sử dụngcảm biến PTC. Ngoài ra, ngưỡng bảo dưỡng (dòngđiện tích lũy 0,018 A.hr) được đặt ra để kiểm tra sự hưhại của lớp bảo vệ chống ăn mòn. (Tham khảo Hình 2).

SIP Bảo dưỡng, nâng cấp và quản lý cơsở hạ tầng– Phát triển Hệ thống quản lý vòng đời
cho các công trình cảng: Khuôn khổ tíchhợp từ kiểm tra đến đánh giáHình 2: Giới thiệu cảm biến PTC
SAMSWING (Tổng công ty Toa)
SAMSWING (hệ thống cảm biến trợ giúp bảodưỡng với công nghệ thông tin) là một hệ thống bảodưỡng mở các thông số cảm biến cho người dùng (cáctổ chức xây dựng và quản lý hành chính cảng, các kỹsư chuyên nghiệp) trên một trang web. Hệ thống đượcTổng công ty Toa phát triển từ năm 2004.
SAMSWING có hai đặc trưng dưới dạng hoạt động:một hoạt động tự động gửi cảnh báo đến người dùngkhi cảm biến phát hiện ra bất thường, và một hoạt độngchỉ định với một nhận xét trên trang web các kết quảđánh giá bất thường do các kỹ sư chuyên nghiệp thựchiện và các biện pháp cần áp dụng.
Trong nghiên cứu này, hệ thống SAMSWING sẵn
có được cải tiến để có thể áp dụng cho hệ thống nângcấp có 4 kiểu cảm biến đánh giá độ bền của bê tông cốt
thép, hai kiểu cảm biến khẳng định điều kiện bảo vệchống ăn mòn của các cọc ống thép (một trong hai cảmbiến là cảm biến PTC đã nhắc đến ở phần trên) và mộtcảm biến đo đạc môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, chiều
cao sóng, vận tốc, v.v…) (Tham khảo Hình 3).

Tác giả Ema KatoViện nghiên cứu Cảng và sân bay
SIP (Chương trình Thúc đẩy sáng tạo chiến lượcliên bộ) và hệ thống LCM cho các công trình cảngĐể thực hiện bảo dưỡng chiến lược cho các côngtrình cảng, tác giả đang thực hiện các kiểm tra để thiết
lập hệ thống quản lý vòng đời (LCM) cho các côngtrình như thể hiện trong Hình 1 và nâng cao các côngnghệ cơ bản có liên quan. Hệ thống LCM có hai mụctiêu chính: đảm bảo thực hiện hợp giác giữa các giaiđoạn liên tiếp trong quy hoạch, thiết kế, thi công, bảodưỡng, phá dỡ và làm mới các công trình cảng; nângcao các công nghệ cơ bản như điều tra, chẩn đoán, dựđoán, đánh giá và sửa chữa trong giai đoạn bảo dưỡng
các công trình cảng.
Tác giả cam kết thúc đẩy một dự án nghiên cứutrong năm tài chính 2014-2018 mang tên “Phát triển hệthống quản lý vòng đời dự án cho các công trình cảng:khuôn khổ tích hợp từ điều tra đến đánh giá” để kiểmtra các công nghệ điều tra và đánh giá và phương phápquản lý đánh giá cho các trụ. Một trong các kết quả thuđược của dự án nghiên cứu này là hai công nghệ: cảmbiến PTC là cảm biến quan trắc để bảo vệ chống ănmòn lớp phủ dầu mỏ dùng cho các kết cấu thép trong
cảng; và SAMSWING là một hệ thống điều tra sử dụngquan trắc từ xa bằng cảm biến.

Hình 3: Giới thiệu SAMSWING
Thúc đẩy các công nghệ kiểm tra tiên tiếnĐể tuyên truyền và thiết lập chắc chắn những côngnghệ kiểm tra tiên tiến, cần phải củng cố một nền tảnggiới thiệu các các công nghệ này đồng thời xét tới các
đặc trưng của hệ thống bảo dưỡng đã có cho các côngtrình cảng. Với mục tiêu này, chúng tôi đang cố gắngphản ánh các công nghệ kiểm tra trong Hướng dẫnkiểm tra và chẩn đoán các công trình cảng (sửa đổitừng phần vào tháng 6/2018), Sổ tay bảo dưỡng các
công trình cảng (giám sát vào tháng 6/2018) và cáchướng dẫn bảo dưỡng khác được Vụ Cảng của Bộ Đấtđai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Du lịch xuất bản vàgiảm sát. Những nỗ lực khác đang được thúc đẩy đểtuyên truyền về các công nghệ mới tại khóa đào tạo
toàn quốc và họp mặt giảng bài cho các nhân viên theo
chỉ thị trực tiếp của bộ và các cơ quan quản lý cảng.
Trong lúc đó, các hướng dẫn bảo dưỡng đề cập ởtrên cũng được chuẩn bị bằng cách giả định áp dụngcho các công trình cảng đang hoạt động tại các khu vựcrộng lớn ở Nhật Bản. Chúng chỉ chỉ ra các kế hoạch

Hình 1: Hệ thống quản lý vòng đời dự án cho các côngtrình cảngCảm biến PTC (Công ty TNHH Bảo vệ chống ănmòn Nakabohtec)
Việc điều tra và chẩn đoán bảo vệ chống ăn mòn lớpphủ dầu mỏ vẫn phụ thuộc vào các quan sát bằng mắtthường trên lớp vỏ và các vật liệu bảo vệ để cố địnhlớp vỏ bảo vệ cho các kết cấu phụ bằng thép. Khi quansát thấy các biến dạng trên các phần này, bề măt thépđược quan sát trực tiếp sau khi loại bỏ từng phần lớpvỏ chống ăn mòn. Trong nghiên cứu này phát triển mộtphương pháp đánh giá định lượng sự làm việc của biện11bảo dưỡng tiêu chuẩn cần cho bảo dưỡng hoạt độngcủa từng công trình và các tiêu chuẩn công nghệ liênquan đến các biện pháp kiểm tra, chẩn đoán và bảodưỡng.
Để vận hành các công trình cảng trong thực tiễn,cần phải thực hiện kế hoạch bảo dưỡng xét tới kếhoạch dịch vụ, các điều kiện vị trí, các vật liệu kết cấusử dụng và các điều kiện xây dựng riêng của từng côngtrình để kế hoạch làm việc có thể sẵn sàng triển khai.
Khi thực hiện, yêu cầu ít chi phí và nhân công càng tốt.
Để đạt đến các mục tiêu này, cần đặc biệt thực hiện kếthợp các công việc giữa các giai đoạn riêng của quyhoạch, thiết kế, thi công và bảo dưỡng các công trình
cảng sẽ được xây dựng trong tương lai.

12

Ema Kato: After graduating from the School of Engineering of the Tokyo Instituteof Technology in 1997 and receiving the degree of Ph. D from the University ofTokyo in 2002, she entered the Port and Airport Research Institute (PARI). She
served as chief researcher at PARI’s Life Cycle Management Research Center in2007 and assumed her current position as group leader at PARI’s Structural Engineering Department in 2013. Her specialization is concrete engineering.

Fig. 1 Life-Cycle Management System for Port and Harbor Facilities1)
Plan
Design• Conceptual design• Service life determination• Performance verification

LCM

scenario
Execution
Maintenance• Functional obsolescence• Service life and future use• Performance assessment• Prediction

Scenario
updateRecordDemolition/Re-use
Intervention

Fig. 2 PTC Sensor and Petrolatum Lining System
t

145

1.0

100

FRP cover

Steel pipe pile
Petrolatum material

10
［mm］
20
PTC sensor

Formed PE sheet
Installation of PTC Sensor on
steel pipe pile13

Fig. 3 Outline of SAMSWINGInternet

Sensordata

Facility
administrator

Detection ofabnormality• Data confirmation• Advice

Facility
owner

Maintenanceprofessional engineer
Website system administrator

14trình cảng ở Nhật Bản) là phương pháp thực nghiệm.
Tuy nhiên, như trình bày trong Hình 1, các hệ số sức
kháng áp dụng theo Mỹ và các nước châu Âu cao gấp
hai lần các trường hợp khác khi các góc ma sát trong
lớn, nên không thể nói rằng các phương pháp lý thuyết
không tốt hơn các phương pháp khác.
Xem xé các phương pháp tính toán khả năng chịutải của mũi cọc, phương pháp dựa trên lý thuyết mởrộng khoang cọc cũng được biết đến và phương trình
của Yasufuku được đưa ra như sau.

(Trang 9-11)
Các xu hướng công nghệ mới nhất trong kết cấucảng (4)Nghiên cứu giới thiệu cọc ống thép cho
các móng cọc ở Đông Nam Á
Tác giả Yoshiaki Kikuchi
Giáo sư đại học Khoa học TokyoGiới thiệu
Các cọc bê tông được sử dụng nhiều làm cọc nền
móng ở các nước Đông Nam Á. Tuy nhiên, khi xé đếnkhả năng sử dụng dễ dàng của cọc đường kính lớn,chiều dài lớn, xét đến đến ăn mòn cọc bê tông dùngcho các khu vực cảng và sự dư thừa cường độ uốn củacọc dùng cho các trụ, thấy rằng việc sử dụng cọc ống
thép sẽ phát triển trong tương lai ở các nước ĐôngNam Á.
Trong nghiên cứu này, mục tiêu chính được đặt rahướng đến ba phạm vi:
 So sánh các phương pháp đánh giá khả năng chịu uốnthẳng đứng của cọc được sử dụng ở Nhật Bản, Mỹ và
các nước châu Âu. Các phương pháp này cũng đượcáp dụng cho các các nước Đông Nam Á; Kiểm tra cơ chế khả năng chịu tải ở mũi cọc của các
cọc ống thép mở; Hiểu biết về các điều kiện thiết kế và thi công ở cácnước Đông Nam Á liên quan đến cách thức đánh giákhả năng chịu tải của cọc.

(Phương trình: Tham khảo phiên bản tiếng Anh)Hình 2 thể hiện sự so sánh giữa bốn giá trị tính toáncủa khả năng chịu tải mũi cọc trên đất cát bằng côngthức trong JSPH, USACE và EC7 và dựa trên lý thuyếtmở rộng khoang cọc. Trong hình vẽ, góc ma sát tronglà thông số cần thiết để tính toán hệ số sức kháng, giá
trị tính toán theo phương pháp Nhật Bản (phương pháp
JSPH để tính toán góc khang cắt dùng giá trị N). Theokết quả so sánh, giá trị sức kháng tính theo công thứcEC7 có xu hướng tăng cao, còn giá trị tính toán theocông thức JSPH có xu hướng không thay đổi theochiều sâu.
Hơn nữa, Hình 3 thể hiện so sánh giữa các giá trịsức kháng mũi cọc tính toán và đo đạc. Có thể hiểuđược từ Hình 3(a), công thức EC7 cho kết quả cao còncông thức JSPH hoặc lý thuyết mở rộng khoang cọc
cho giá trị chính xác. Tuy nhiên, từ Hình 3(b), khiđường kính cọc vượt quá 1000mm thì giá trị đo đượckhá nhỏ so với giá trị tính toán, và hiệu ứng bịt kín đấttừng phần bên trong cọc ống trở nên rõ ràng.
Từ các kết quả so sánh trên, việc kiểm tra mộtphương pháp hợp lý hơn để tính toán sức kháng mũicọc cho các cọc mũi hở giống như cọc ống thép là cầnthiết. Sức kháng mũi của cọc mũi hở Ropen sẽ được biểudiễn bằng tổng sức kháng mũi Rp của phần cọc thật và
lực ma sát Rfl gữa bề mặt cọc và đất bên trong cọc(Hình 4). Trong trường hợp này, cách đánh giá chính
xác Rfl trở thành vấn đề quan trọng nhất. Khi áp dụnggiả thiết của Yamahara, áp lực đất thẳng đứng sv bên
trong cọc ở phần rời ra chia cho khoảng cách x từ mũicọc tới trục thẳng đứng ở trạng thái khi đóng cọc chođến z được biểu diễn theo phương trình sau đây.

Nội dung nghiên cứuBảng 1 so sánh các phương trình đánh giá khả năngchịu tải tĩnh đặc trưng được áp dụng để ước tính sức
kháng dọc trục của cọc. Thông thường khả năng chịutải của cọc được kiểm tra bằng cách chia thành phầnsức kháng của cọc thành sức kháng thành bên và sức
kháng mũi cọc, sau đó điều kiện nền được kiểm trabằng cách chia nền thành nền đất cát và nền đất dínhkết. Theo đó, dưới các điều kiện này, dễ dàng thực hiệnso sánh các phương pháp tính toán khả năng chịu tảicủa cọc của các nước khác nhau. Trong các điều kiệnnày, sự khác nhau các phương pháp tính toán sức
kháng mũi cọc trên nền đất cát thường ảnh hưởng lớnđến kết quả tính toán khả năng chịu tải của cọc đã đượckiểm tra.
Trong khi các phương pháp tính toán sức kháng mũi
cọc trên đất cát của Mỹ (USACE: Quân đoàn Kỹ sưMỹ) và các nước châu Âu (EC7: Eurocode 7) là cácphương pháp lý thuyết thì phương pháp của Nhật Bản(JSPH: Tiêu chuẩn kỹ thuật và chú giải cho các công(Phương trình: Tham khảo phiên bản tiếng Anh)Trong phương trình này, vấn đề khó khăn nhất làchưa biết giá trị Kh. Vì vậy, cần phải xác định giá trịthông qua thực nghiệm. Thực nghiệm được diễn ra khixuyên cọc với đường kính ngoài 50mm và chiều dày

15

vách 2, 3 và 4mm vào nền đất cát khô (tỷ trọng tương
đối Dr=80%).
Theo kết quả thực nghiệm, giá trị Kh bên trong cọc
khi xuyên 100mm được tính toán như trong Hình 5. Từkết quả thực nghiệm nhận thấy có hai xu hướng giá trịcủa Kh: gần mũi cọc giá trị Kh lớn và xa mũi cọc giátrị Kh nhỏ. Đồng thời, Kh không thay đổi phụ thuộc
vào chiều dày vách cọc. Ngoài ra, vì hệ số ma sát  lấy
giá trị khoảng 0,5 nên thấy rằng Kh ở khu vực xungquanh mũi cọc có giá trị khoảng 7-10. Trong tương lai,chúng tôi sẽ tiến hành các thực nghiệm thay đổi đường
kính cọc và tỷ trọng của đất nền để kiểm tra sự ảnhhưởng đến Kh.
Các khảo sát được tiến hành cho 8 dự án nền móngcọc ống ở 6 nước trong khu vực Đông Nam Á. Các
công trình cảng của 8 dự án này đều có trụ. Các tiêuchuẩn áp dụng để tính toán khả năng chịu tải của cọc làtiêu chuẩn Anh, 2 công thức trong tiêu chuẩn API vàTiêu chuẩn Kỹ thuật của Nhật Bản (JSPH), 1 công thứccủa Quân đoàn Kỹ sư Mỹ. Lý do số lượng các tiêuchuẩn không trùng khớp với số lượng các dự án là vìcùng áp dụng JSPH và tiêu chuẩn Anh cho một dự án.
Bảng 2 trình bày các điều kiện nền móng và thínghiệm tải trọng áp dụng. Trong 8 dự án, nhiều thínghiệm chất tải động được thực hiện. Ngoài ra, các thínghiệm chất tải tĩnh hoặc nhanh cũng được thực hiệncho hầu hết các dự án. Điều kiện đất nền tốt hay xấukhông thực sự ảnh hưởng đến việc có tiến hành thínghiệm chất tải hay không. Xem xét các thí nghiệm
chất tải tĩnh, thí nghiệm được thực hiện phù hợp vớiyêu cầu khẳng định khả năng chịu tải của cọc lớn gấp
hai lần tải trọng tác dụng. Chỉ có một dự án có thiết kếsửa đổi theo kết quả thí nghiệm chất tải. Cụ thể là các
thí nghiệm chất tải được thực hiện để khẳng định sựđúng đắn của thiết kế.
Ngoài ra, một thí nghiệm chất tải được thực hiện đểkiểm soát chiều sâu đóng cọc. Khi đó, áp dụng côngthức Hiley sửa đổi cho mỗi vị trí cọc như sau: khi bắtđầu đóng cọc, thực hiện đồng thời thí nghiệm chất tảitĩnh (nhanh) và chất tải động, các kết quả thí nghiệm làtương ứng với công thức Hiley để sửa đổi lại công thứckiểm soát chiều sâu đóng cọc. Sau đó, thực hiện thínghiệm chất tải động cho khoảng 20% tổng số cọcđóng, và công tác đóng cọc được thực hiện cùng lúc
với việc khẳng định khả năng chịu tải của cọc có đảmbảo hay không. Hệ thống đóng cọc được thực hiện ởhầu hết các nước.
Khi sử dụng cọc có đường kính lớn, cần xem xétcấp độ bịt đất bên trong cọc ống mở sẽ ảnh hưởng lớntính toán về khả năng chịu tải của cọc. Vì thế, cần phảiđưa ra một phương pháp có thể tính toán chính xác khảnăng chịu tải của cọc mũi hở để cọc ống thép có thể ápdụng dễ dàng ở các nước Đông Nam Á.
Bảng 1: So sánh các phương trình tính toán khả năngchịu tải tĩnh của cọc ống thép của các nướcHình 1: So sánh hệ số khả năng chịu tải giữa công thứccủa Eurocode 7 và của Quân đoàn Kỹ sư Mỹ (cả giá trịgiới hạn trên USACE-U và giá trị giới hạn dướiUSACE-L được chỉ ra trong công thức của Quân đoànKỹ sư MỹHình 2: So sánh kết quả tính toán khả năng chịu tải mũicọc khi giá trị của đất nền N=50Hình 3: So sánh giữa giá trị sức kháng mũi cọc đo đạcvà tính toánHình 4: Sức kháng mũi cọc của cọc mũi hởHình 5: Giá trị Kh tính toán theo phương dọc trục củacọcBảng 2: Điều kiện đất nền và các thí nghiệm chất tảithực hiện
Kết luận
Từ nghiên cứu này rút ra được các kết luận sau đây: Khi sử dụng cọc ống thép có đường kính từ 1000mm
trở xuống, phương pháp Nhật Bản (JSPH) và lýthuyết mở rộng khoang cọc có thể tính toán chính xác
khả năng chịu tải mũi cọc ngay cả khi không xét tớicấp độ bịt đất ở mũi cọc, phương pháp nêu trong
Eurocode 7 có xu hướng cho giá trị khả năng chịu tảicủa mũi cọc lớn. Mặt khác, khi sử dụng cọc có đường
kính từ 1000mm trở lên, khi không xé đến cấp độ bịtđất mũi cọc thì không thể đánh giá chính xác khảnăng chịu tải của cọc.
 Do đó, khi kiểm tra khả năng chịu tải của cọc mũi hở,cần phải kiểm tra cơ chế biểu thị lực ma sát thành bênphía trong của cọc. Việc kiểm tra trong nghiên cứu
này áp dụng triết lý của Yamahara. Tuy nhiên, trongtrường hợp tuân theo triết lý này thì cần xem xé đếnthực tế hệ số áp lực đất phía trong cọc thay đổi dọc
theo trục dọc của cọc. Theo đó, cần phải kiểm tratrong tương lai.
 Theo kết quả điều tra các trường hợp sử dụng cọc
ống thép ở các nước Đông Nam Á, các tiêu chuẩn
thiết kế của châu Âu, Mỹ và Nhật Bản được áp dụng.
Ngoài ra, việc kết hợp áp dụng nhiều thí nghiệm chấttải khác nhau được thực hiện để khẳng định thiết kếvà thực hiện kiểm soát công tác đóng cọc. Nhằm thúc
đẩy việc áp dụng cọc ống thép ở các nước Đông Nam
Á, cần có một phương pháp cho phép tính toán chính
xác khả năng chịu tải của của cọc ống thép có đường
kính lớn.

16

Yoshiaki Kikuchi: After finishing the master’s course at the
University of Tokyo in 1983, he entered the Ministry of Transport (currently Ministry of Land, Infrastructure, Transport andTourism: MLIT). Then, he worked at MLIT’s Port and Airport
Research Institute. He assumed his current position as Professor, Faculty of Science and Technology of the Tokyo University of Science in 2012. His specialization is geotechnicalengineering and geo-environmental engineering.

Table 1 International Comparison of Static Bearing Capacity Estimation
Equations for Steel Pipe Piles
Technical Standards andEurocode 7 US Army Corps
Commentaries for Port and(EC7)of Engineers
Harbor Facilities in Japan (JSPH)(USACE)Toe resistance
Nqsσ' v0300N
Nqσ' v0
qp (kN/m2)
Sandy soil
groundShaft resistanceKs σ' v0 tan δ
Ks σ' v0 tan δ2N
qs (kN/m2)
Toe resistance
9cu + σ' v0
9cu
6cu
qp (kN/m2)
Cohesivesoil ground Shaft resistance
cu
αcu
αcu
qs (kN/m2)
Notes
N: SPT-N value; cu: shear strength of the ground; Nq: bearing capacity coefficient; σ'v0: effective
over burden pressure; Ks: earth pressure coefficient; α: adhesion factor; δ: shaft friction angle
between pile and groundFig. 1 Comparison of Bearing Capacity
Coefficients between Eurocode 7
and US Army Corps of Engineers

200

0
0

180

10

160
140
120
100

USACE-U

30

EC7

40

80
60

50
60

40

70

20

80

0
20

25

Unit bearing capacity q (kN/m2)
10000

20000

30

35

40

Internal friction angle (degree)

45

90
100

30000

40000

SPT-N=50
γ'=7 kN/m2

20

USACE-L

Depth (m)Coefficient of bearing capacity Nq(Both upper limit value USACE-U andlower limit value USACE-L are specified
in US Army Corps of Engineers)

Fig. 2 Comparison of Estimation
Results for Pile Toe Bearing
Capacity in the Case of N Valueof Ground=50

JSPH

USACE-L

USACE-U
EC7

Cavityexpansion
theory17

Fig. 3 Comparison between Measured Pile Toe Resistance andCalculated Pile Toe ResistancePile toe resistance per unit area (kN/m2)

Pile toe resistance per unit area (kN/m2)
005,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000

-10

-20

-20

-30

-30

Embedded depth (m)Embedded depth (m)0Calculated value (EC7)Calculated value (cavity expansion theory)
Calculated value (JSPH)
Measure value (pile toe)

-10

-40
-50

0

5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000

Calculated value (EC7)Calculated value (cavity expansion theory)
Calculated value (JSPH)
Measure value (pile toe)

RfI

-40
-50
-60

Rp

-70

-70

Ropen=Rp+RfI

-80

-80

-60

-90

-90

(a) Pile diameter: 1,000 mm or lower(b) Pile diameter: More than 1,000 mm

Fig. 5 Estimated μKh along Pile Axial
Direction (z=100 mm)
Distance from pile toe x (mm)Fig. 4 Pile Toe Resistance ofOpen-ended Piles125

Dr =80%, D=50 mm, z=100 mm

100

t=2 mm
t=3 mm
t=4 mm

75
50
25
0

0

2

4

µKh

6

8

10

Table 2 Ground Conditions and Loading Tests Applied
Project
numberStatic loading
test◯

Loading tests applied
Rapid loading
test

1
2
3
◯
◯
◯
4
◯
◯
5
◯
6
◯
7
◯
8
◯
Note: ◎: Plural tests, ◯: Singular test

Dynamic
loading test
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯
◯

Ground condition
Solid cohesive soil
Good
Bad
Cohesive soil
Soft
Sandy soil
Sandy soil
Hard cohesive soil/Soft rock18Bảng 2: Các điều kiện môi trường chính ở các vị trí thínghiệm phơi (tiến hành thí nghiệm phơi: khu vực ngoàikhông khí biển)Bảng 3: Các hạng mục điều tra chính trong các thínghiệm phơi(Trang 12-14)
Các xu hướng công nghệ mới nhất trong kết cấucảng (5)Đánh giá độ bền dài hạn của các vật liệuxây dựng kim loại khác nhau bằng thínghiệm phơi ở Okinotorishima và
Suruga Ba

Các kết quả thí nghiệm phơi và nghiên cứu Thép cac-bon thường (Nhóm A)
Sau thí nghiệm phơi, phát hiện thấy ăn mòn rỗ trênbề mặt của nhiều mẫu thí nghiệm ở Okinotorishima,nhưng không thấy hiện tượng này tại vịnh Suruga. Hơnnữa, khi tính toán tốc độ ăn mòn sử dụng mất mát ănmòn sau khi phơi, thì tốc độ ăn mòn tại Okinotorishimalà 0,18mm/a còn tại vịnh Suruga là 0,015mm/a cónghĩa là tốc độ ăn mòn tại Okinotorishima cao gấpkhoảng 12 lần so với tại Suruga.

Tác giả Tomonori TomiyamaViện nghiên cứu Các công trình công cộngOkinotorishima, một đảo san hồ vòng ở mũi cực
nam của Nhật Bản nằm trong khu vực nhiệt đới có
không chỉ nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ mặt trời mà cácdòng thủy triểu và chiều cao sóng đều cao. Hơn nữa,đảo còn chịu thường xuyên của hiện tượng bắn nướcbiển. Vì vậy, đây là một môi trường ăn mòn khắcnghiệt hơn cả khu vực biển trong lục địa Nhật Bản.
Để phát triển công nghệ chống ăn mòn dành cho các
kết cấu thép n oài khơi và đánh giá độ bền dài hạn củachúng, Viện nghiên cứu Các công trình công cộng vàLiên đoàn Thép N ật Bản cùng hợp tác tiến hành các
thí nghiệm phơi ngoài không khí ở ngoài khơi cho các
vật liệu xây dựng kim loại trong hơn 19,5 năm ở
Okinotorishima (Hình 1). Cùng lúc, để hiểu về độ bền
dài hạn của các vật liệu này tại một khu vực biển gầnlục địa, các thí nghiệm mới ngoài không khí ở ngoàikhơi cũng được tiến hành trong hơn 24 năm tại Khoanghiên cứu Kỹ thuật Biển ở vịnh Suruga (Hình 1), lắpđặt cao 250m phía trên vịnh Yaizu, quận Shizuoka.
Trong bài báo này, các kết quả thí nghiệm phơi trong
hai môi trường ăn mòn khác nhau được so sánh vànghiên cứu.

 Thép không rỉ (Nhóm B)
Tại vịnh Suruga, ăn mòn rỗ nhẹ xuất hiện và ănmòn nứt kẽ xuất hiện tại khe hở giữa lớp rửa cách ly và
mẫu thử với các mẫu thử ngoại trừ B-07 cả hai đềuđược đánh giá là không bị mất mát đáng kể do ăn mòn.
Trong lúc đó, tại Okinotorishima, ăn mòn rỗ nhẹ và ănmòn nứt kẽ xuất hiện tại tất cả các loại thép không rỉ,điều này cho thấy xu hướng chiều sâu ăn mòn lớn hơn
so với tại vịnh Suruga.
Chiều sâu ăn mòn rỗ tối đa ở các mặt cắt tổng quátcủa tất cả các mẫu thử và chiều sâu ăn mòn nứt kẽ tốiđa tại khe hở giữa mẫu và lớp rửa được bố trí bằng sốtương đương sức kháng rỗ (PREN:[Cr(%)]+[3.3×Mo(%)]+[16×N(%)]), và nhận thấy rằngcó mối tương quan nhẹ giữa chiều sâu ăn mòn rỗ tối đahoặc chiều sâu ăn mòn nứt kẽ tối đa và PREN (Hình 2và 3).
Theo các kết quả bố trí ở vịnh Suruga, khi PREN
không nhỏ hơn 30, cả chiều sâu ăn mòn rỗ tối đa vàchiều sâu ăn mòn nứt kẽ tối đa đều không vượt quá 100
m. Trong khi đó, tại Okinotorishima, khi PREN
không nhỏ hơn 30, chiều sâu ăn mòn rỗ tối đa ở mặt cắttổng quát không vượt quá 100 m giống như ở vịnhSuruga, nhưng khi PREN bằng từ 40 trở lên, chiều sâuăn mòn nứt kẽ tối đa không vượt quá 100 m.
Vì sự khác nhau giữa chiều sâu ăn mòn rỗ tối đa ởvịnh Suruga và ở Okinotorishima là không đáng kể,chiều sâu ăn mòn nứt kẽ tối đa ở Okinotorishima rõràng cao hơn ở vịnh Suruga. Lý do của các hiện tượng
này có thể là do nhiệt độ trung bình cao hơn là 110C vàthời gian ướt dài hơn ở Okinotorishima so với ở vịnhSuruga.

Hình 1: Toàn cảnh khu vực thí nghiệm phơiCác phương pháp thí nghiệm phơiỞ cả hai vị trí thí nghiệm, có tổng cộng 28 loại vậtliệu phân theo nhóm từ A đến D được phơi (Bảng 1).
Các mẫu thí nghiệm hình tấm có kích thước
210x30~75mm có chiều dày 1,2 đến 9mm được chuẩn
bị. Các mẫu thí nghiệm được phơi theo góc 50 (600)dùng các giá phơi hướng về phía Nam có chiều cao
cách mặt biển 15m (13m) (giá trị trong ngoặc là của thínghiệm phơi tại vịnh Suruga). Bảng 2 trình bày cácđiều kiện môi trường chính ở cả hai vị trí thí nghiệm,và Bảng 3 thể hiện các hạng mục điểu tra theo vật liệu.
Bảng 1: Danh sách các mẫu thí nghiệm sử dụng trong
thí nghiệm phơiHình 2: Mối quan hệ giữa chiều sâu ăn mòn rỗ tối đa19tại mặt cắt tổng quát và PREN của thép không rỉHình 3: Mối quan hệ giữa chiều sâu ăn mòn nứt kẽ tốiđa tại khe hở giữa mẫu thử và lớp rửa và và PREN của
thép không rỉđộng chống ăn mòn được đảm bảo ngay cả khi hoànthành các thí nghiệm phơi (Hình 5). Vì sức kháng cáchly giảm do phơi tại Okinotorishima là lớn hơn tại vịnhSuruga, giả định rằng Okinotorishima là môi trường
khắc nghiệt hơn gây hư hỏng các lớp bọc / phủ.
Tấm thép bọc polyurethane có giá trị mất mát màngtrung bình hàng năm cao nhất (sai lệch giữa chiều dàymàng trước và sau khi phơi chia cho số năm phơi), và
mất mát tại Okinotorishima cao gấp 1,5 lần tại vịnhSuruga, gần trùng với tỷ số bức xạ mặt trời là 1,3 (Hình
6). Ở mỗi loại tấm thép bọc và phủ, mất mát tại
Okinotorishima là nhiều hơn tại vịnh Suruga, nhưng
theo các kết quả thí nghiệm, chỉ có các tấm thép bọcnhựa epoxy / acrylic silicone có mất mát màng lớn hơnở vịnh Suruga so với ở Okinotorishima.

 Kim loại màu (Nhóm C)
Không phát hiện thấy ăn mòn rỗ ở mặt cắt tổng quátvà ăn mòn nứt kẽ tại khe hở giữa mẫu thử và lớp rửatrên titan nguyên chất (C-01) ở cả hai vị trí. Với đồng(C-02) và hợp kim nhôm (C-03), không phát hiện thấymất mát khối lượng do ăn mòn nhưng vẫn tìm thấy ănmòn rỗ ở mặt cắt tổng quát và ăn mòn nứt kẽ tại khe hởgiữa mẫu thử và lớp rửa. Không thể hiểu được rõ ràngxu hướng sai khác về cấp độ giữa ăn mòn rỗ và ăn mònnứt kẽ xuất hiện do các môi trường ăn mòn khác nhau.
 Các tấm thép bọc và phủ (Nhóm D)Lớp phủ kim loạiKhi quan sát thấy sự hình thành các sản phẩm ănmòn trên tấm thép không rỉ mạ nhôm (D-01) ở cả hai
vị trí thí nghiệm, lớp phủ nhòm vẫn còn, do đó có thểthấy tấm hoạt động chống ăn mòn ngay cả khi hoànthành thí nghiệm phơi (Hình 4(a)). Trong lúc đó, lớpphủ ở tấm thép mạ kẽm nhúng nóng (D-02) vẫn còntrong thí nghiệm phơi tại vịnh Suruga, còn trong thínghiệm phơi tại Okinotorishima thì hoàn toàn biến mất(Hình 4(b)).
Với tấm thép phun hợp kim nhôm kẽm (D-03) và
tấm phun nhôm (D-04), quan sát thấy được sự hìnhthành các sản phẩm ăn mòn, lớp phun vẫn còn, do đó
hai tâm vẫn hoạt động chống ăn mòn ngay cả khi hoànthành thí nghiệm phơi (Hình 4(c) và (d)). Chiều dàymàng của tấm thép phun hợp kim nhôm kẽm sau khiphơi tăng lên so với chiều dày trước khi phơi do có sựhình thành các sản phẩm ăn mòn. Cấp độ tăng tại vịnhSuruga cao hơn tại Okinotorishima. Tương tự, chiều
dày màng của tấm thép ph nhôm tăng khi phơi, nhưng
sự khác nhau về tăng chiều dày màng của hai vị trí làkhông rõ rệt.
Lớp phủ polymer và lớp phủ công suất caoỞ cả hai vị trí thí nghiệm, tấm thép phủ
polyethylene (D-05) cho thấy rõ rệt hiện tượng bong
tróc lớp phủ polyethylene khỏi cạnh tấm do chất lượng
bên trong của các vật liệu hàn cạnh, do đó tấm bị loạikhỏi mục tiêu đánh giá. Ở các tấm thép bọc / phủpolymer (D6 đến D10), lớp bọc / phủ vẫn còn trên toànbộ tấm. Khi sức kháng cách ly (suất điện trở khối) củalớp bọc / phủ thấp do phơi, sức kháng cách ly có giá trị
từ 1010Ω/cm trở lên – giá trị ghi chép không xuất hiệnăn mòn ở vật liệu thép ưới lớp phủ - ở cả hai vị trí thínghiệm và ở từng loại vật liệu thép, do ó coi như hoạtHình 4: Ảnh SEM của các mặt cắt tấm thép bọc kimloạiHình 5: Sức kháng cách ly (suất điện trở khối) của lớpphủ polymer và bọc hiệu suất caoHình 6: Mất mát chiều dày màng của lớp bọc và phủpolyer (bảng dưới: tổng số mất mát ở từng vị trí)Các kết quả thí nghiệm phơi hữu ích
Các thí nghiệm phơi ngoài không khí ngoài khơiđược tiến hành tại hai vị trí có môi trường ăn mòn khácnhau, và thấy rằng ngay cả từ kết quả thí nghiệm về tốcđộ ăn mòn của thép cac-bon thông thường thì môitrường ăn mòn tại Okinotorishima là khắc nghiệt hơntại vịnh Suruga. Theo các kết quả thí nghiệm, đối với
thép không rỉ, kim loại màu và kim loại bọc kim loạingoại trừ kim loại mạ kẽm cho thấy không có sự khácbiệt đáng kể về hư hỏng ăn mòn đáng kể do môi trườngăn mòn và sức kháng ăn mòn cao. Với lớp phủ hữu cơvà lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn hiệu suất cao, từ giá
trị sức kháng cách ly (suất điện trở khối) vẫn đảm bảosức kháng ăn mòn, sự suy giảm sức kháng cách ly ởOkinotorishima là lớn hơn.

20

Tomonori Tomiyama: After receiving Dr. Eng. from the Tokyo
Institute of Technology, he entered the Public Works ResearchInstitute (PWRI) in 2003 and served as Senior Researcher at
PWRI‘s Advanced Materials Research Team in 2007. He assumed his current position as Senior Researcher at PWRI‘sMaterials and Resources Research Group in 2015. His main
research fields cover durability of polymeric materials and anticorrosion engineering for steel structures.

Table 1 A List of Test Specimens Used for Exposure Tests

Group
Type of materials
A: Ordinary carbon steel
Ordinary carbon steel (SS400)
B: Stainless steel
18Cr-8Ni (SUS304)
17Cr-12Ni-2.5Mo (SUS316L)
19Cr-13Ni-3.5Mo (SUS317L)
18Cr-13Ni-3Mo-0.15N
20Cr-25Ni-5Mo-Ti
Austenitic type20Cr-17Ni-4.5Mo-N-L.C
20Cr-18Ni-6Mo-0.7Cu-0.2N (SUS312L)
25Cr-13Ni-0.9Mo-0.3N (SUS317J2)
25Cr-22Ni-4.5Mo-0.2N
22Cr-23Ni-5Mo-1.5Cu-0.2N
25Cr-6Ni-3.5Mo-0.2N (SUS329J4L)
Dual-phase type25Cr-7Ni-3.5Mo-0.5Cu-0.16N (SUS329J4L)
19Cr-2Mo-Ti-Nb-Zr (SUS444)
Ferritic type26Cr-4Mo
C: Nonferrous metal
Titanium
Titanium [JIS H 4600 TP35H(KS50)]
CopperCopper [C-1220]
Aluminum alloy
Aluminum alloy [5083]
D: Coated/lined steel plate
Aluminized stainless steel plateHot-dip galvanized steel plate
Metallic coating
Zinc-aluminum alloy-sprayed steel plate
Aluminum-sprayed steel plate
Polyethylene-lined steel plate
Polyurethane-lined steel plate
Polymer lining
Ultra high build epoxy resin-lined steel plate(Epoxy resin/polyurethane resin)-coated steel plate
Heavy-duty(Epoxy/fluororesin)-coated steel plate
corrosionprotection coating(Epoxy resin/acrylic silicone resin)-coated steel plate

Specimen No.
A-01
B-01
B-02
B-03
B-04
B-05
B-06
B-07
B-08
B-09
B-10
B-11
B-12
B-13
B-14
C-01
C-02
C-03
D-01
D-02
D-03
D-04
D-05
D-06
D-07
D-08
D-09
D-10

Table 2 Main Environmental Conditions at Exposure Test Sites(Implementation of Exposure Test: Marine Atmospheric Zone)

Annual average
Annual time of
Sunlight radiation index
Location Temp. Seawater Humidity
wetness(setting Suruga Bay as 1.0)
(ISO 9223)(°C) temp.(°C)(%)
Okino20°25’N 27.2*
28*73*4476 hrs
1.3
torishima 136°5’E
Suruga34°47’N21**
67**1392 hrs
1.0
Bay
138°19’E 16.6**
Note: Data *JAMSTEC (2001) ** Japan Meteorological Agency (2001)
Exposure
test site

Table 3 Major Survey Items at Exposure Tests
Survey item
Appearance observation
Mass loss
Local corrosion depthFilm thickness
Insulation resistance(volume resistivity)
Coating section
observation (SEM)

Ordinary
carbonsteel (A)◯◯◯Stainlesssteel (B)◯◯◯

Nonferrous
metal (C)◯◯◯Coated/lined steel plate (D)Metallic Polymer Heavy-duty
coating
coatinglining
◯
◯
◯
◯
◯

◯

◯

◯

◯

◯

◯

21

◯

Fig. 1 Overview of Exposure Test Sites

Okinotorishima

Marine Engineering
Research Facility
in Suruga Bay
Source: "GSI Maps"( Geospatial Information
Authority of Japan)

Okinotorishima: Austenitic typeFig. 3 Relation between Maximum Crevice Corrosion
Depth at Washer-Specimen Gap and PREN
of Stainless SteelOkinotorishima: Dual-phase type
Okinotorishima: Ferritic type
Suruga Bay: Austenitic type

Suruga Bay: Dual-phase type
Suruga Bay: Ferritic type

Maximum crevice corrosion depth (μm)

Maximum pitting corrosion depth (μm)

Fig.2 Relation between Maximum Pitting Corrosion Depth
at General Section and PREN of Stainless Steel

22

Okinotorishima: Austenitic type

Okinotorishima: Dual-phase type
Okinotorishima: Ferritic type
Suruga Bay: Austenitic type

Suruga Bay: Dual-phase type
Suruga Bay: Ferritic type

Fig. 4 SEM Images of Sections of Metallic-coated Steel Plates

Stainlesssteel

Coating
Stainlesssteel

Coating film thickness
at section: 27 μm(Measured value bycoating thickness
gauge: 36 μm)

Coating film thickness at
section: 40 μm(Measured value by coating
thickness gauge: 57 μm)(a) Aluminized stainless steel plate

Spraying
Steel
plate

Spraying

× 1000

Average coating
loss rate=2 μm/a

Corrosion Coatproduct
ing
Steel
plate
Coating(incl.
corrosion
product)
Steel
plate

Coating film thickness at
section: 97 μm(Measured value bycoating thickness gauge:
153 μm; initial value: 88 μm)

Coating film thickness at
section: 57 μm(Measured value by coating
thickness gauge: 79 μm; initialvalue: 81 μm)

Okinotorishima(19 years)

Suruga Bay(24 years)(b) Hot-dip galvanized steel plate

Suruga Bay(24 years)
Corrosion
product

× 100

Okinotorishima(19 years)

Average coating
loss rate=4 μm/a

Corrosion
product

Steel
plate
Spraying film thickness
Spraying film thickness at
at section: 161 μm
section: 242 μm(Measured value by coating(Measured value by coating
thickness gauge: 179 μm; thickness gauge: 290 μm; initial
initial value: 173 μm)
value: 168 μm)

Spraying

× 100

× 1000Corrosion
product

Suruga Bay(24 years)

× 1000× 100

Coating

Okinotorishima(19 years)

× 100

Suruga Bay(24 years)

Steel
plate

Spraying

× 1000Okinotorishima(19 years)

Steel
plate
Spraying film thickness
Spraying film thickness at
at section: 290 μm
section: 194 μm(Measured value by coating(Measured value by coating
thickness gauge: 320 μm; thickness gauge: 256 μm; initial
initial value: 299 μm)
value: 220 μm)

Fig. 5 Insulation Resistance(Volume Resistivity) of Polymer
Lining and Heavy-duty Coating

Fig. 6 Film Thickness Loss of Polymer Lining and Coating(Lower Table: Total Loss/Site)

Initial value
Okinotorishima (19 years)
Suruga Bay (24 years)

D-06
Polyurethane
lining

D-07
D-08
D-09
Ultra high Epoxy+ Epoxy+build
UreFluoepoxy thane
roresinliningcoating coating

D-10
Epoxy+
Acrylic
siliconcoatingAnnual film thickness loss (μm/a)(d) Aluminum-sprayed steel plate

Volume resistivity rate (Ω.cm)(c) Zinc-aluminum alloy-sprayed steel plate

1.5 times

No clear trend is observed

D-06
Polyurethane
liningOkinotorishima(after 19 years)
Suruga Bay(after 24 years)

23

D-07
Ultra highbuild epoxy
liningD-08
Epoxy+Urethanecoating

D-09
D-10
Epoxy+
Epoxy+
Fluororesin Acrylic
coatingsiliconcoatingThép Nhật Bản, ủy ban đang nỗ lực kiểm tra nội dungđề xuất các nhiệm vụ khác nhau, tiếp tục tổ chức và
làm giàu thêm số liệu có liên quan. Nội dung tóm tắtcủa các đề xuất này như sau:

(Trang 15 – Bìa cuối)Chủ đề đặc biệtĐề xuất có lợi từ chương trình “Phụchồi nhà quốc gia” sử dụng kết cấu
thép

Các biện pháp quốc gia để nâng cao cơ sở hạ tầngxã hội chống thảm họaBộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Du lịchđang thúc đẩy các biện pháp có lợi cho phục hồi và táithiết các khu vực bị trận động đất ở phía Đông NhậtBản tàn phá, và cho việc đối phó với các thảm họa tựnhiên nghiêm trọng được dự báo sẽ xuất hiện trongtương lai gần ví dụ như các trận động đất và lũ lụt lớn
Tokai, Tonankai và Nankai. Ngoài ra, Bộ cũng làm mới
kho tàng cơ sở hạ tầng xã hội quá tuổi thọ, tăng cường
và thúc đẩy các biện pháp chống thảm họa. Đặc biệt là
bốn biện pháp sau đây:
 Thúc đẩy các biện pháp chống động đất và sóng thầncho các công trình công cộng (công trình đê, cầu,đường bộ, cảng, sân bay, đường sắt, công trình sông,nhà cửa, v.v…)
 Tăng cường các biện pháp phòng chống và làm mới
các biện pháp khống chế lũ lụt (ba khu vực đô thị
chính ở Tokyo, Osaka và Nagoya và các thành phốquan trọng trong các khu vực lũ lụt) Tăng cường các biện pháp chống thảm họa thiên
nhiên trong các khu vực đã từng xuất hiện phá họa dođất/cát và lũ lụt nghiêm trọng Đảm bảo an toàn cho các công trình nhà cửa (thúcđẩy các biện pháp kháng chấn, xây dựng các tòa nhà
trú ẩn sóng thần)Liên đoàn Thép Nhật BảnTừ trận động đất lớn ở phía Đông Nhật Bản vào
tháng 3/2011, “Đạo luật cơ bản để đóng góp phục hồi
toàn quốc để năng ngừa và triệt tiêu thảm hạa để pháttriển phục hồi cho cuộc sống của toàn thể công dân”được thiết lập ở Nhật Bản vào tháng 12/2013. Đến
tháng 6/2014, chính phủ Nhật Bản đã thông qua “Kếhoạch cơ bản cho phục hồi quốc gia” phù hợp với Đạoluật cơ bản.
Để theo kịp các chính sách của chính phủ, ngànhcông nghiệp thép Nhật Bản đã thành lập Ủy ban Phụchồi quốc gia vào tháng 4/2014 trong Liên đoàn ThépNhật Bản. Dành riêng cho các văn phòng phát triển
khu vực của Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và
Du lịch và các chính quyền địa phương, ủy bãn đã thúc
đẩy nhiều hoạt động khác nhau để đề xuất các côngnghệ và phương pháp kết cấu thép có lợi cho việc ngănngừa và triệt tiêu các thảm họa tự nhiên.
Vì nhiều thảm họa tự nhiên khác nhau xuất hiện liêntục ở Nhật Bản, chính phủ đã sửa đổi Kế hoạch cơ bản
vào tháng 12/2018 thông qua điều tra khẩn cấp về cơsở hạ tầng quan trọng được tiến hành vào tháng
11/2018 và chính phủ Nhật Bản thông qua “Các biệnpháp khẩn cấp trong ba năm để ngăn ngừa / triệt tiêuthảm họa và phục hồi nhà quốc gia”. Để tăng tốc việctăng cường các công năng của cơ sở hạ tầng quan trọngsử dụng để ngăn ngừa thảm họa trên toàn quốc, tổngcộng 7 tỷ yên Nhật (62,5 tỷ đô-la Mỹ) được đầu tư tăngcường trong ba năm tới để tiến hành Các biện phápkhẩn cấp trong ba năm.
Nhằm mục tiêu đóng góp vào việc phục hồi quốcgia nhà thông qua việc áp dụng rộng rãi những côngnghệ và phương pháp kết cấu thép ngăn ngừa thảm họa,Ủy ban về Phục hồi quốc gia đã thúc đẩy nhiều hoạtđộng khác nhau-tiếp tục đề xuất các công nghệ vàphương pháp này cho các văn phòng phát triển khu vựcvà chính quyền địa phương, thúc đẩy hiểu biết về khảnăng làm việc cao đặc biệt của các kết cấu thép và nắmbắt các yêu cầu khẩn cấp. Ngoài ra, dựa trên các hiểubiết mới thu được từ các hoạt động của nhiều ủy bannghiên cứu và các hệ thống trợ cấp của chính phủ chonghiên cứu và đào tạo về kết cấu thép của Liên đoànCác công nghệ kết cấu thép và các biện pháp có lợi
cho việc thúc đẩy cơ sở hạ tầng xã hội chống thảmhọaCác sản phẩm thép ó tính năng cao đáp ứng yêucầu chất lượng ổn định cao ngoài độ cứng lớn và khảnăng làm việc cao cần cho các vật liệu xây dựng. Các
kết cấu thép sử dụng các sản phẩm thép ính năng cao
này có được các ưu điểm sau đây:
 Có thể làm giảm thời gian xây dựng tại hiện trường
 Có thể thi công tại vị trí mặt bằng chật hẹp, nền đấtyếu nhờ sử dụng các kết cấu thép trọng lượng nhẹ sửdụng các sản phẩm thép
 Linh động trong thiết kế ví dụ như thiết kế kết cấucong Linh động và đơn giản kết hợp với bê tông, gỗ, kínhvà các vật liệu kết cấu khác
 Có thể tạo ra không gian và kết cấu linh động có chúý tới cảnh quanSử dụng triệt để tính năng của các sản phẩm thép,24Liên đoàn Thép N ật Bản trình bày các đề xuất thựctiễn có thể cho phép cải thiện sớm hơn và xây dựng cơsở hạ tầng chống thảm họa bằng việc áp dụng kết hợpcác công nghệ và phương pháp kết cấu thép nên cao
tính năng chống thảm họa, áp dụng ưu điểm và thânthiện với môi trường. Các ví dụ tiêu biểu như sau:toàn và an ninh.

Các đề xuất về công nghệ và phương pháp kết cấu
thép để cải tiến các công trình công cộng chống
thảm họa và các cơ sở chống thảm họaBảng 1 và Hình 1 trình bày các công nghệ vàphương pháp chống thảm họa sử dụng kết cấu thép doLiên đoàn Thép Nhật Bản đề xuất, đó là: Nâng cao các công trình công cộng chống thảm họavà các cơ sở chống thảm họa (các toàn nhà hệ thống
kết cấu mới sử dụng các vật liệu kết cấu sáng kiến,các tòa nhà kết cấu thép d ng làm các cơ sở chống
thảm họa, các sàn nhân tạo chống động đất / sóngthần, các cơ sở trường học kết cấu thép) Nhà chống động đất (nhà khung thép, .v…)
 Phục hồi sớm và nâng cao các công trình cảng, biểnvà các biện pháp chống động đất / sóng thần (biệnpháp làm mới công trình cảng sử dụng các sản phẩmthép, các biện pháp tăng cường kháng chấn cho cọc,tường ngăn, đê chắn sóng sử dụng sản phẩm thép,tường ngăn cắt sóng sử dụng cọc ống thép và cọc ván
thép, các biện pháp chống thủy triều cao / sóng thầnsử dụng sản phẩm thép) Làm mới, tăng cường, và nâng cao khả năng khángchấn cho cầu (cầu sử dụng thép ính năng cao, cácbiện pháp tăng cường nền móng cầu cũ bằng cọc ống
ván thép và cọc ống thép) Các biện pháp chống hóa lỏng đất (các biện pháp cho
hóa lỏng biên của các tường ngăn ở các khu vực vịnh,các biện pháp chống hóa lỏng và động đất sử dụngcọc ống ván thép) Trồng rừng và các biện pháp khống chế lũ lụt (cácđập khống chế dòng rác thải kiểu thấm sử dụng sảnphẩm thép, các biện pháp chống trượt lở đất sử dụngsản phẩm thép).
Tận dụng tối đa các mối quan hệ hợp tác với Hội
Xây dựng thép Nhật Bản và các tổ chức có liên quankhác và một hệ thống cộng tác giữa các bên côngnghiệp – học viện – chính phủ, JISP đã thúc đẩy các
công nghệ và biện pháp kết cấu thép bảo vệ đất đaiquôc gia khỏi thảm họa tự nhiên và triệt tiêu thảm họa.
Để đạt được mục tiêu này, JISP coi các công nghệ vàbiện pháp này không chỉ cho phép thực hiện xây dựngthành phố chủ động ứng phó có khả năng chống chọicao với thảm họa và thúc đẩy sự phát triển công nghiệp,mà còn đóng góp vào việc tái thiết một Nhật Bản an

Các ví dụ về công nghệ và biện pháp hấp dẫn chú ýỞ các văn phòng phát triển khu vực và các chínhquyền địa phương mà Ủy ban Phục hồi quốc ta đã thúc
đẩy các hoạt động đề xuất, công việc được tiến hànhcho việc xây dựng các công trình mới và cả biện phápbảo dưỡng, sửa chữa và tăng cường các công trình cũ.
Ngoài ra, vì những phát hoại do lũ lụt diện rộng xảy rathường xuyên và gần đây ở Nhật Bản, mức độ quantrọng của các biện pháp chống lại phá hoại ngày càngtăng lên. Một số các công nghệ và biện pháp khá gầnvới các nội dung nên trên được trình bày sau đây:Bảng 1: Các công nghệ và biện pháp đề xuất chống
chọi thảm họaHình 1: Sử dụng các công nghệ và biện pháp kết cấu
thép chống chọi thảm họa Các công nghệ bảo dưỡng các kết cấu thép trongcảngCác kết cấu thép trong cảng chịu các môi trường ănmòn nghiêm trọng. Vì vậy, để đảm bảo hoạt động cao
hơn hoạt động yêu cầu, cần có các công nghệ để triệt
tiêu ăn mòn các sản phẩm thép à đánh giá chính xácmức độ nghiêm trọng, các biện pháp sửa chữa và bảodưỡng cần thiết để phùc hồi hư hỏng của các sản phẩmthép và hoạt động chống ăn mòn trở về mức độ ban đầu.
Hình 2, 3 và 4 trình bày các ví dụ như sau:Các biện pháp chống ăn mòn
Các biện pháp bảo vệ ăn mòn bọc và phủ: các biệnpháp chống ăn mòn bằng cách bọc trực tiếp các sảnphẩm thép bằng vật liệu bọc / phủ để ngắt các tác nhânăn mòn. Các biện pháp được phân loại thành bọc, phủhữu cơ / phi hữu cơ, phủ dầu mỡ và được sử dụng chủyếu cho các khu vực thủy triều thấp (L.W.L.) hoặc cacvùng cao hơn.
Bảo vệ ăn mòn ca-tốt: các biện pháp chống ăn mònbăng dòng điện chống ăn mòn được cung cấp liên tụctừ một nguồn bên ngoài đến các sản phẩm thép. Có haiphương pháp được dùng: phương pháp nguồn nănglượng a-nốt và nguồn năng lượng ngoài, được sử dụngchủ yếu cho các khu vực ngập nước và khu vưc dướiđáy biển.
Các biện pháp sửa chữa và tăng cường
Khi tăng cường các bộ phận kết cấu thé : phương
pháp có các mặt cắt mất mát được tăng cường bằngtấm thép hoặc bê tông cốt thép.
Khi sửa chữa toàn bộ biện pháp chống ăn mòn:phương pháp sửa chữa tại hiện trường sử dụng bọc vữa,phủ dầu mỡ và lớp phủ hóa cứng dưới nước.

25 Áp dụng thép chịu thời tiết cho xây dựng cầu
Với thép chịu thời tiết, một lớp rỉ dày được hìnhthành trên bề mặt của thép ở trạng thái ban đầu khi sửdụng, lớp bảo vệ này triệt tiêu sự phát triển tiếp theocủa ăn mòn. Lợi dụng lớp rỉ bảo vệ này, thép chịu thờitiết có sức kháng ăn mòn cao mà không cần bọc phủ.
Ảnh 2 thể hiện một ví dụ sử dụng thép chịu thời tiếtcho cầu. Các ưu điểm chính khi sử dụng thép chịu thờitiết như sau:Giảm chi phí vòng đời: không cần bọc lại thépTriệt tiêu tải trọng môi trường: có thể sử dụng thépkhông cần bọc phủHài hòa với môi trường: sau một thời gian, lớp rỉ bảovệ xuất hiện hài hòa với môi trường
Để tiếp tục chứng minh đặc tính vượt trội của thépchịu thời tiết, cần phải tiến hành kiểm tra định kỳ các
lớp rỉ và tiến hành các đánh giá mức độ hư hỏng đảmbảo điều kiện rỉ có lợi được duy trì. Mức độ hư hỏngcủa lớp rỉ được đánh giá thông qua cấp độ bên ngoài từ
1 đến 5 phụ thuộc vào điều kiện rỉ. Với cấp 3 đến 5,điều kiện rỉ được đánh giá là có lợi. Cấp 2: cần tiếp tụcquan sát, cấp 1: cần kiểm tra chi tiết, nếu cần thì tiếnhành sửa chữa. Hình 6 trình bày các ví dụ về đánh giámức độ hư hỏng của thép chịu thời tiết.

Khi sửa chữa từng phần biện pháp chống ăn mòn:phương pháp bọc lại các phần hư hỏng polyurethanebằng polyurethane sửa chữa.
Hình 2: Các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn cho các
kết cấu thép trong cảngHình 3: Các ví dụ đánh giá mức độ hư hỏng của các kếtcấu thép trong cảngHình 4: Các ví dụ sửa chữa và tăng cường các kết cấu
thép trong cảng Các biện pháp khống chế dòng rác thải sử dụngống thépVới biện pháp khống chế dòng rác thải sử dụng ốngthép, ôi trường suối trên núi (bờ sông dốc liên tục)được duy trì cùng lúc đảm bảo cho đất và nước chảyqua kết cấu thép khống chế dòng rác thải ở các thờiđiểm thông thường, khi xuất hiện dòng rác thải thìdòng rác thải và gỗ trôi dạt sẽ bị giữ lại bằng cách phântách dòng rác thải khỏi nước và đất/đá và gỗ trôi nổi.
Hình 1 thể hiện các công trình như vậy. Các đặc trưng
chính của công trình là:Giữ chặt dòng rác thảiCác ống thép được bố trí thẳng đứng và nằm ngang
với khoảng cách bằng 1,5 lần đường kính tối đa của hạtcuội kết tại chỗ, thể hiện khả năng hấp thụ tác động cao
khi bị dòng rác thải đâm trực tiếp, giữ chặt dòng rácthải.
Giữ lại gỗ trôi nổi cùng với đất/ đáGiữ chắc gỗ trôi nổi bằng cách phân tách dòng rácthải khỏi nước và gỗ trôi nổi.
Đảm bảo khoảng cách giữĐảm bảo khoảng cách giữ cho phép dòng đất/cátchảy qua trong các thời điểm bình thường vì đây là kếtcấu thiểu thấm.
Bảo vệ môi trường suối trên núi
Kết cấu thân thiện với môi trường đảm bảo độ dốcliên tục của bờ suối mà không làm gãy khúc dòng chảytừ núi.
Sau khi thu các dòng rác thải, cần phải giải phónghoạt động của các kết cấu thép khống chế dòng rác thảiđưa về trạng thái ban đầu, cần áp dụng các biện phápsửa chữa và tăng cường phụ thuộc vào mức độ pháhoại của các cấu kiện ống thép. Hình 5 thể hiện đánhgiá mức độ hư hỏng của các kết cấu thép khống chếdòng rác thải và biện pháp sửa chữa.

Ảnh 2: Sử dụng thép chịu thời tiết cho cầu ở khu vựcvùng núi xa xôiHình 6: Các ví dụ về đánh giá mức độ hư hỏng của
thép chịu thời tiết Biện pháp tăng cường đê bằng cọc ván thépBằng biện pháp này, yêu tố làm sụp đổ đê xuất hiệnkhi lũ lụt và động đất bị cắt đứt nhờ đóng các cọc ván
thép vào bờ dốc của đê hoặc vào đê để ngăn ngừa sập
đê. Hình 7 trình bày các ví dụ tăng cường đê bằng cọc
ván thép. Các biện pháp cụ thể là:Biện pháp chống rò rỉ nước ở chân đê
Khi đất nền dưới đê gồm cát và sỏi cuội, khi mứcnước tiếp tục nâng cao, đê bị sụp đổ do dòng nướcchảy xuyên vào chân đê. Cọc ván thé được đóng vàobờ dốc đê để cắt dòng nước chảy vào đất chống sập đê.
Các biện pháp chống tràn và thấm nước vào đêĐể phá vỡ chu kỳ sập đê: xói mòn mái dốc đê dotràn nước  hạ thấp chiều cao đê  tăng tràn nướcqua đê  dễ dàng sập đổ. Hạ thấp đê do tàn nước đượcngăn chặn bằng cách đóng các cọc ván thép ở cả hai
phía của đê chống sập đê. Đóng cọc vào đê cũng cóhiệu quả chống thấm nước vào đê.
Các biện pháp chống hóa lỏng xuất hiện khi độngđấtBiến dạng nền đất trong lớp hóa lỏng của các đê

Ảnh 1: Các ví dụ về biện pháp khống chế dòng rác thảisử dụng ống thépHình 5: Đánh giá mức độ hư hỏng và các biện pháp sửachữa các biện pháp khống chế dòng rác sử dụng ống thép26được xử lý hiệu quả bằng cách ngàm cọc ván thép vào
lớp không hóa lỏng ở xung quanh mái dốc đê, nhờ đótriệt tiêu sụp đổ của đê xảy ra khi động đất.
Hình 7: Các ví dụ tăng cường đê bằng cọc ván thép

27

Proposed technologies
and methods

Restoration of ground sunken/flooded
area
Measure for flooding/earthquakeinduced collapse of river embankment
Slope stabilization and measure fordebris flow

Application fields

Improvement and seismic retrofitting ofbridgeMeasure for liquefaction

Tsunami evacuation building, disasterprevention base during damaging
Seismic retrofitting and multi-purpose
application of public facility
Reconstruction and seismic retrofittingof house
Repair and improvement of breakwaterand tide embankment
Tsunami measure for coastal facility

Table 1 Proposed Steel-structure Technologies and Methods Resistant to Disasters

1 -1 New structural system building

using innovative steel materials

1 -2 Steel-structure disaster-preventionbase

1 -3 Seismic/tsunami resistant2manmade platform
Steel-structure school facility

3

Steel-framed house

Port renewal method using steel
product
5 Seismic reinforcing of pier, revetment
and breakwater using steel product6 Reinforcing of existing bridge foundation
using steel pipe sheet pile and pipe pile
7 Embankment reinforcement using
steel sheet pile
8 Permeable debris flow-control dam
using steel pipe
9 Land slide-prevention method using
steel product10 Bridge applying bridge
high-performance steel
11 Cut-off revetment using steel sheet
pile and steel pipe sheet pile
12 Measure for side liquefaction ofrevetment in coastal area
13 Floating disaster-prevention base
4

A Measure for liquefaction andearthquake using steel sheet pile

B Measure for high tide and tsunamis

using steel product

C Measure for high tide using steel product(double wall-cofferdam sheet pile method)

Fig. 1 Application of Steel-structure Technologies and Methods Resistant toDisasters
8
2

3

9

7

C

A
A

11

1
B
A

10
12

1

6

1
13
4

5

28

Fig. 2 Type of Corrosion-protection Measures for Port/Harbor Steel Structures
Cathodic
protection

Coating, lining, cladding
Coating

Organic lining

Metal cladding
Titanium cover

Polyurethane lining

Coating

Highly corrosion-resistant
stainless steel cover

Anodic system

Fig. 3 Examples of Assessment of Soundness of Port/Harbor Steel Structures
Loss of function

Cathodic corrosionprotection (example
of anodic system)

Lining corrosion-protection(example of urethane-lined
steel sheet pile)

Application condition of corrosion-protection measures

Entire repair

Deterioration level
Partial repair

Maintaining of function

No need for repair

No need for repair
Coated/lined section

1/2 ormoreof theflangePeeling-off and lossof lined material arenotable, steel
product is exposed,
and rusting occurs

Example in which
anode completely
disappears

Web
FlangeDamage that reaches
steel product occurs
in part of corrosionprotection measure,and occurrence ofrusting is judged

Many damages that
do not reach steel
product are
observed

Whether or not the corrosion-protection
electric potential (-800 mV) is maintained

Nearly no change
from initialcondition is seen,
and lined section
shows soundcondition

Anode in initialconditions

Fig. 4 Examples of Repair and Reinforcement of Port/Harbor Steel Structures
In the case of reinforcementof steel member
Reinforcement using
steel plate
Steel sheet pile
Side surface
fillet welding

Front
surfacefilletwelding

Slitting

Corrosionprotection
coating

In the case of entire repair of corrosion-protection measure
Mortar coating method
Surfacepreparation

Petrolatum coating method

Top-end sealing(underwater hardening-type epoxy resin)
Surface preparation

Corrosion-protection
treatment ofreinforced section

Repair method using
repairing polyurethane

Surface preparation

Stud bolt-attached hoop
Mortar(concrete)

Petrolatum corrosionprotection thick tapeContinuously-foamed
polyethylene sheet
FRP protection cover(convex)

Steel plate
Welding ofsteel plate

Underwater hardeningtype coating method

In the case of partial
repair of corrosionprotection measure

FRP protection
cover

Corrosion-protection cap
Top-end sealing (underwater
hardening-type epoxy resin)
FRP protection cover (dent)

Mortar is filled inside
FRP protective coverSteel member is coated withpetrolatum and covered with
FRP buffer material

Underwater hardeningtype epoxy resin

Steel member is coatedwith underwater hardening-type epoxy resin

Repairing polyurethane
is coated on polyurethane coating-deteriorated section

Note: Source of information on Figs. 2, 3 and 4-Extraction and compilation of data from:
1) Manual for Corrosion Protection and Repair of Port and Harbor Steel Structures (1999, 2009), Costal Development Institute of Technology
2) Handbook on Practical Applications of Port and Harbor Steel Structures, Research Working Group on Corrosion Protection and Repair29During ordinary time: Passing of earth and sand and running water

Condition of capturing of debris flow

Photo 2 Application of weathering steel bridge inremote mountainous area

Photo 1 Examples of debris flow-control measures using steel pipes

Fig. 5 Soundness Assessment of and Repair Methods for Debris Flow-control Measures Using Steel Pipes
Inspection and Soundness Assessment

Damage level Performance-deteriorated level and definition
Repair measure
Judgement (hollow pipe)
Level 1:
No lowering of performance compared to the level
Deformation rate of steel pipe: lessNo need for repairSoundat completion and no obstacle in use
than10% of steel pipe diameter
Level 2:Lowering of member durability and fears for lowering Examination of need for repair by Deformation rate of steel pipe: 10% or more
Damagedof performance compared to the level at completion means of structural verification
to less than 40% of steel pipe diameter
Level 3:
Loss of performance and impossible to demonstrate Sure implementation of repair
Deformation rate of steel pipe: 40% or more
Collapsed
performance when design load subsequently worksof steel pipe diameter*Extraction from Design Handbook on Steel Erosion-control Structures, Sabo & Landslide Technical Center
Before debris removal

After debris removal

Level 1
Deformationrate:
D0/D<10%

Level 2
Deformationrate:
10%≤D0/D<40%

Level 3
Deformationrate:
D0/D≥40%

Because of no damage, service
is continued without repair*Extraction from the website of Research Group on Erosion-control Steel Structure
Structural verification is conducted, and the section in which
occurrence stress surpasses
yield stress is repaired bywelding two semicircular-divided
steel pipes on damaged section*Extraction from Design Handbook on Steel Erosion-control Structures, Sabo & Landslide Technical Center
Damaged section is on-site cut
and repaired by on-site welding
factory-manufactured newmembers30

Fig. 6 Examples of Assessment of Soundness of Weathering Steel (Examplesof bridge with lapse of more than 10 years after erection)

Appearance rating 5

Appearance rating 4

Appearance rating 3

Rust amount is less, and appearance
presents comparatively bright color(Standard for future treatment: noneed) (Less than about 200 μm)*

Rust particle size is about 1 mm or
lower, and rust is fine and uniform(Standard for future treatment: noneed) (Less than about 400 μm)*

Rust particle size is 1~5 mm,
and rust is coarse (Standard for
future treatment: no need) (Lessthan about 400 μm)*

Appearance rating 2

Rust particle size is 5~25 mm, and rustis scale-shaped (Standard for future
treatment: need for follow-up
observation) (Less than about 800 μm)*

Appearance rating 1

Layered peeling off of rust occurs(Standard for future treatment:
measurement of plate thickness)(More than about 800 μm)*

*Figures in parenthesis show
standard rust thickness
measured as a supplementarymeans for assessing rustappearance.

Fig. 7 Examples of Embankment Reinforcement Using Steel Sheet Piles

Overtopping, seepage
into bank structure

Seepage atfoundation

No provision of measure

Seepage
Sand/gravel ground
Penetrating water
Slope collapse due to overtopping

Shut off ofpenetrating
water
Steel sheet pile
Securement of embankment height

Seepage inside embankment

Sinking of embankment
Liquefaction

After provision of measure

Liquefied ground

Steel sheet pile
Securement of embankment height

Steel sheet pile or drainage function-attached pile31

(Bìa cuối)Các hoạt động của JISF

Bài giảng tại Diễn đàn SEAISIViện nghiên cứu Sắt và Thép Đông Nam Á(SEAISI) tổ chức Diễn đàn Phát triển bền vững Sắt và
Thép ASEAN 2018 tại thành phố Hồ Chí Minh, ViệtNam ngày 26/11/2018. Liên đoàn Thé Nhật Bản(JISF) đã cử tiến sỹ Masahide Takagi của Tổng công ty
Thép Nippon (tên gọi cũ là Tổng công ty Thép Nippon
và Kim loại Sumitomo) tham dự vào buổi họp mặt.
Ông đã trình bày bài giảng “Giới thiệu thép chịu thờitiết và áp dụng thực tế cho kết cấu cầu”.
Bài giảng được trình bày để đáp ứng yêu cầu củaTiểu ban của SEAISI về ứng dụng thép rong lĩnh vực
xây dựng. Đây là một trong các bài giảng trình bày tạiphiên họp “Xây dựng thép: Các phát triển và ứngdụng” của Diễn đàn. Trong bài giảng, nhiều nội dungvề thép chịu thời tiết được trình bày, bao gồm các đặctrưng, xu hướng sử dụng trong xây dựng cầu ở NhậtBản, các lưu ý khi áp dụng, kiểm tra các điều kiện ăn
mòn và các biện pháp sửa chữa các phần bị ăn mòn và
các ví dụ áp dụng thực tế. JISF đã tham gia vào Tiểuban của SEAISI với vai trò quan sát viên.

32