Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-6:2025 (được xây dựng trên cơ sở chấp nhận hoàn toàn tiêu chuẩn quốc tế IEC 61400-6:2020) quy định các yêu cầu kỹ thuật chuyên sâu về thiết kế tháp và hệ thống móng đỡ cho hệ thống phát điện gió (tuabin gió) trên bờ.

Phạm vi và đối tượng áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các tổ chức, cá nhân thực hiện hoạt động thiết kế, chế tạo, thi công, giám sát và bảo trì hệ thống tháp và nền móng (bao gồm móng trọng lực, móng cọc và móng neo đá) của các tuabin phát điện gió trên bờ tại Việt Nam. Tiêu chuẩn cung cấp các công thức tính toán, hệ số an toàn và quy trình kiểm tra xác nhận cấu trúc nhằm đảm bảo an toàn chịu lực, độ bền mỏi và tính ổn định lâu dài của công trình dưới tác động của tải trọng gió, động đất và các yếu tố môi trường.

- Yêu cầu thi công và kiểm tra kết cấu bê tông (Điều 7.10)

• Quy chuẩn thi công chung: Các kết cấu bê tông đỡ tuabin gió phải được xây dựng tuân thủ tiêu chuẩn ISO 22966 (tiêu chuẩn thực hiện cấp 2) hoặc các tiêu chuẩn tương đương được chấp nhận.
• Kiểm tra vật liệu và ván khuôn: Việc kiểm tra vật liệu, sản phẩm, giàn đỡ và ván khuôn phải được thực hiện nghiêm ngặt theo quy định kỹ thuật. Không cho phép hàn cốt thép trừ khi được xem xét cụ thể trong hồ sơ thiết kế.
• Quy định về ứng suất trước: Các cáp bện căng trước phải sạch lớp phủ và chất bôi trơn, được cố định để tránh chuyển vị trong bê tông trước khi bảo dưỡng. Cáp không liên kết trong bê tông phải được bịt kín trước khi đổ vữa; cáp ngoài bê tông phải có lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn do ẩm. Chất chống ăn mòn cho cáp phải phù hợp với việc lắp đặt thẳng đứng, không bị chảy hay nhỏ giọt do trọng lực và nhiệt độ.
• Thành phần bê tông đúc sẵn: Phải đảm bảo mức độ rung động thích hợp để tránh tạo tổ ong, hoặc sử dụng bê tông tự đầm (SCC). Các mối nối giữa các cấu kiện đúc sẵn phải truyền được toàn bộ ứng suất dọc, uốn và cắt mà không gây tập trung ứng suất cục bộ vượt quá cường độ cho phép.
• Dung sai hình học: Dung sai đúc sẵn và độ phẳng của bề mặt mối nối phải được xác định rõ ràng và tính toán kỹ lưỡng trong thiết kế.

- Thiết kế địa kỹ thuật nền móng (Điều 8)

• Các loại móng áp dụng: Tiêu chuẩn tập trung vào ba loại móng phổ biến cho tuabin gió trên bờ bao gồm: móng đế trọng lực, móng cọc và móng neo vào đá.
• Cơ sở thiết kế trạng thái giới hạn: Thiết kế phải dựa trên các trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) và trạng thái giới hạn khả năng hoạt động (SLS). Tác động của tải trọng tuần hoàn lên đất nền được giải quyết thông qua việc đánh giá xói mòn, sự thay đổi độ cứng và suy giảm cường độ của đất.
• Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS): Cần xem xét sự mất cân bằng tĩnh do lật đổ, sự cố biến dạng quá mức của đất do sức chịu tải hoặc trượt, và sự hỏng hóc kết cấu bên trong của cọc hoặc neo.
• Trạng thái giới hạn khả năng hoạt động (SLS): Đánh giá độ cứng xoay và độ cứng ngang dưới tác động động và tĩnh, độ nghiêng dài hạn quá mức, độ ổn định tuyệt đối và sự suy thoái lâu dài của khả năng địa kỹ thuật.

- Thu thập và xử lý dữ liệu địa kỹ thuật (Điều 8.3)

• Khảo sát địa kỹ thuật (SI): Phải thực hiện tối thiểu một điểm khảo sát tại mỗi vị trí tuabin để xác định các thông số đất nền. Báo cáo diễn giải địa kỹ thuật (GIR) phải xây dựng mô hình địa kỹ thuật chi tiết cho từng vị trí.
• Thử nghiệm hóa học và môi trường: Đo lường mức độ ăn mòn hóa học của đất đối với bê tông và tốc độ ăn mòn đối với kết cấu thép chôn dưới đất.
• Xử lý rủi ro địa chất đặc biệt: Đánh giá chi tiết các rủi ro về địa hình, mất ổn định mái dốc, sự hiện diện của khoảng trống (Karst, khai thác mỏ), đất nhạy (trương nở, co ngót, hóa lỏng), mực nước ngầm và tác động của băng giá ở vùng khí hậu lạnh.
• Hoạt động động đất: Phải phân loại đất theo tiêu chuẩn động đất địa phương, xác định hệ số gia tốc mặt đất và phổ phản ứng giảm chấn để tính toán tải trọng gió và động đất kết hợp.

- Thiết kế chi tiết nền móng trọng lực (Điều 8.5)

• Kiểm tra lật đổ (ULS): Mômen ổn định thiết kế (từ trọng lượng tuabin, móng, đất đắp) phải lớn hơn mômen mất ổn định thiết kế (từ tải trọng gió, ngang, xoắn) nhân với hệ số an toàn thích hợp. Nếu tỷ lệ mômen ổn định trên mômen lật nhỏ hơn 1,1, phải tiến hành phân tích độ nhạy chi tiết.
• Sức chịu tải của đất: Phải tính toán sức chịu tải tối đa dựa trên các đặc tính đặc trưng (độ bền cắt không thoát nước, góc ma sát trong) có áp dụng hệ số an toàn từng phần. Đối với tải trọng lệch tâm lớn (e > 0,3B), phải kiểm tra các mặt phẳng phá hủy thay thế như phá hủy nêm ngược.
• Lực cản trượt và độ ổn định tổng thể: Đảm bảo hệ thống móng không bị trượt dưới tác động của tải trọng ngang cực hạn. Nếu móng đặt gần sườn dốc hoặc bờ kè, phải thực hiện phân tích độ ổn định mái dốc tổng thể.
• Độ cứng và độ lún (SLS): Kiểm soát độ nghiêng dài hạn của móng (giới hạn giả định là 3 mm/m nếu nhà sản xuất không quy định khác) và độ lún tuyệt đối tối đa (giới hạn giả định là 25 mm).
• Tiêu chuẩn khe hở mặt đất bằng không: Để ngăn ngừa sự suy thoái đất dưới tải trọng tuần hoàn, móng phải tiếp xúc hoàn toàn với đất dưới mức tải trọng S3 với hệ số an toàn bằng 1,0, trừ khi đáp ứng các điều kiện miễn trừ cụ thể.

- Thiết kế chi tiết móng cọc (Điều 8.6)

• Phân bổ tải trọng: Xác định tải trọng dọc trục và tải trọng ngang tác động lên từng cọc trong nhóm cọc, coi đài cọc là một cấu trúc cứng. Phải tính đến tác động của ma sát bề mặt âm ở các vùng đất mềm.
• Sức chịu tải địa kỹ thuật và kết cấu của cọc: Sức chịu tải của cọc phải được tính toán dựa trên ma sát thân cọc và sức chịu tải đầu cọc. Thiết kế kết cấu cọc phải bao gồm các trạng thái giới hạn cực hạn, khả năng hoạt động và mỏi (bao gồm cả ứng suất phát sinh trong quá trình đóng cọc).
• Chi tiết liên kết: Chú ý đặc biệt đến liên kết giữa cọc và đài cọc để đảm bảo truyền tải trọng kéo và uốn an toàn. Các mối hàn trên cọc phải được đánh giá mỏi theo các đặc tính đường cong SN giảm.

- Thiết kế chi tiết móng neo đá (Điều 8.7)

• Cơ chế hoạt động: Móng neo đá duy trì sự ổn định thông qua lực ứng suất trước từ các neo đá căng sau được neo sâu vào nền đá cứng.
• Bảo vệ chống ăn mòn kép: Các neo đá phải được thiết kế với hệ thống bảo vệ chống ăn mòn kép (không được phép mạ kẽm cho gân neo). Đầu neo trên đỉnh móng phải được bảo vệ bằng nắp chứa hợp chất chống ăn mòn và phải cho phép tiếp cận để kiểm tra, hiệu chỉnh lực căng trong suốt vòng đời dự án.
• Tổn thất lực căng sau: Thiết kế phải tính đến tổn thất lực căng tức thời và dài hạn (do từ biến của bê tông/đá, co ngót bê tông và chùng ứng suất của thép). Nếu không có tính toán cụ thể, tổn thất mặc định được giả định là 20%.
• Kiểm tra độ bền vững (Redundancy): Móng phải được thiết kế sao cho nếu có ít nhất một neo hoặc 10% tổng số neo bị hỏng (mất hoàn toàn lực căng), cấu trúc phải vẫn ổn định dưới mức tải trọng S1.
• Chiều dài liên kết và độ mỏi: Chiều dài liên kết cố định của neo vào đá phải được tính toán dựa trên cường độ liên kết thiết kế giữa đá và vữa xi măng. Phải thực hiện đánh giá mỏi cho tất cả các neo đá; không cần phân tích mỏi chi tiết nếu phạm vi ứng suất mỏi cao nhất dưới 70 MPa.

- Yêu cầu về vận hành, bảo trì và giám sát tình trạng kết cấu (Điều 9)

• Kiểm tra định kỳ: Thực hiện kiểm tra định kỳ tối thiểu đối với các hiện tượng nứt và khuyết tật bề mặt bê tông, tình trạng mối nối/vữa chà ron, độ nghiêng tháp và các dấu hiệu hỏng hóc của đất nền xung quanh.
• Giám sát phần thép đặt sẵn: Các tháp kết nối bằng bộ phận thép đặt sẵn trong móng cần được giám sát đặc biệt để kiểm tra xác nhận tình trạng mối nối giữa thép và bê tông và để tìm kiếm các dấu hiệu hỏng hóc.
• Bảo trì lực căng bulông: Phải duy trì lực căng trước của bulông neo và bulông mặt bích tháp theo chương trình bảo dưỡng định kỳ bằng thiết bị hiệu chuẩn được chứng nhận.
• Giám sát tình trạng kết cấu (SHM): Khuyến khích lắp đặt các cảm biến (máy đo gia tốc, cảm biến lực, máy đo độ nghiêng, máy đo ứng suất) để theo dõi phản ứng động, phát hiện thay đổi tần số tự nhiên và dự đoán sớm các nguy cơ sự cố.

- Các phụ lục kỹ thuật kèm theo (Phụ lục A đến Q)

• Phụ lục A & B: Danh mục các tiêu chuẩn thiết kế quốc tế được chấp nhận làm cơ sở tính toán (như Eurocode, JSCE, ACI) và danh sách các mác thép kết cấu phù hợp từ các quốc gia/khu vực (Trung Quốc, Châu Âu, Nhật Bản, Hoa Kỳ).
• Phụ lục C & D: So sánh các đặc tính cơ lý của vật liệu bulông cường độ cao và định nghĩa giá trị Z (tính chất xuyên qua độ dày) cho thép kết cấu để tránh hiện tượng tách lá.
• Phụ lục E & F: Hướng dẫn kiểm tra độ cong vênh đơn giản cho các lỗ mở (cửa tháp) trong tháp thép ống và quy trình kiểm tra xác nhận độ bền mỏi của các chi tiết kết cấu.
• Phụ lục G & J: Phương pháp phân tích độ bền cực hạn và độ bền mỏi của mặt bích vòng (kết nối tháp) và các giải pháp neo tháp-móng (neo đặt sẵn, neo bulông, lớp vữa đệm hiệu suất cao).
• Phụ lục K: Phương pháp thiết kế thanh chống và giằng (Strut-and-Tie) áp dụng cho các vùng gián đoạn hình học phức tạp, minh họa chi tiết cho móng neo đá 3 chiều.
• Phụ lục L: Hướng dẫn chi tiết về cách lựa chọn môđun cắt của đất ở biến dạng nhỏ (G0) và cách tính toán sự suy giảm độ cứng xoay động/tĩnh của móng do độ lệch tâm tải tăng.
• Phụ lục M: Quy trình thử nghiệm nghiệm thu, thử nghiệm kiểm chứng và thử nghiệm tính năng đối với hệ thống neo đá căng sau.
• Phụ lục N & O: Giải thích về tải trọng bên trong hệ thống và phương pháp ước tính tải trọng động đất cho tháp và móng (bao gồm chuyển động thẳng đứng của đất và tương tác phi tuyến đất - móng).
• Phụ lục P & Q: Hướng dẫn xác định tỷ lệ giảm chấn kết cấu cho tháp thép/bê tông và bảng tổng hợp các hệ số an toàn từng phần tối thiểu đối với các trạng thái giới hạn địa kỹ thuật (cân bằng, sức chịu tải, lực cản trượt, độ ổn định tổng thể).

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-6:2025 có hiệu lực kể từ ngày công bố. Việc áp dụng tiêu chuẩn này giúp chuẩn hóa quy trình thiết kế, nâng cao độ an toàn và tối ưu hóa chi phí xây dựng hệ thống tháp và móng cho các dự án điện gió trên bờ tại Việt Nam, đồng thời tạo cơ sở pháp lý kỹ thuật cho công tác thẩm định và nghiệm thu công trình.