Раздел I. Изучение, обработка и анализ исходной информации, содержащейся в задании на проектирование.
1.1. Конструкция сооружения, фундаменты, нагрузки.
Требуется запроектировать фундаменты под жилое здание в 12 этажей. Размеры в плане: длина – 47,6 м, ширина – 12 м. Высота этажа 3,0 м, высота здания 38,2 м. Отметка пола первого этажа ±0.00 на 0,6 м выше отметки спланированной поверхности земли. Здание имеет подвал во всех осях, отметка пола подвала – 2,2 м. Конструктивный тип здания – смешанный. Внутренние колонны – железобетонные, 40 
40 см. Внутренние стены выполнены из сборных панелей толщиной 12 см. Наружные стены – кирпичные толщиной 640 см. Перекрытия выполнены из сборных железобетонных плит толщиной 22 см. Покрытие – из сборных железобетонных плит. В плане здание состоит из 2 секций.
При наличии подвала постоянные и временные нагрузки увеличиваются:
На стену – пост. на 14 кН/м, врем. на 2кН/м.
На колонну - пост. на 65 кН/м, врем. на 3 кН/м.
Величины постоянных и временных нагрузок на фундаменты с учетом нагрузок от перекрытия над подвалом (на уровне пола 1-го этажа).
Таблица 1
| Нагрузка N, кН | ||
| Ось А (стена) | Пост. | |
| Врем | ||
| Ось Б (колонна) | Пост. | |
| Врем |
Основание сооружения и его оценка
Слой №1
Растительный слой;
Глубина отбора монолита: 
Плотность грунта 
т/м3
Слой №2
Глубина отбора монолита: 
Исходные данные:
Таблица 2
| Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм) | |||||||
| >2.0 | 2.0-0.5 | 0.5-0.25 | 0.25-0.10 | 0.10-0.05 | 0.05-0.01 | 0.01-0.005 | <0.005 |
| - | - | 6,2 | 7,5 | 30,0 | 34,7 | 12,9 | 8,7 |
1. Вид грунта
Число пластичности
,
= 29,9-23,1=6,8%
Число пластичности превышает значение 1%, следовательно, данный грунт считаем глинистым.
Разновидность по числу пластичности
Число пластичности лежит в пределах 
, следовательно, данный глинистый грунт имеет разновидность супесь по таблице Б.16 [1]
Разновидность грунта по показателю текучести
,
.
Показатель текучести лежит в пределах 0<0,63 <1, следовательно, данная супесь является пластичной по таблице Б.19 [1]
2. Коэффициент пористости грунта
3. Расчетное сопротивление
Т.к. 
выходит за нормативные значения 0,5<e <0,7, грунт относится к лёссовым просадочным и 
не нормируется.
Вывод: ИГЭ-2 является супесь пластичная лёссовая просадочная с коэффициентом пористости (е) равным 0,74.
Слой №3
Глубина отбора монолита: 
Исходные данные:
Таблица 3
| Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм) | |||||||
| >2.0 | 2.0-0.5 | 0.5-0.25 | 0.25-0.10 | 0.10-0.05 | 0.05-0.01 | 0.01-0.005 | <0.005 |
| - | - | 62,0 | 33,7 | 2,5 | 1,4 | 0,4 | - |
1. Вид грунта
Т. к. отсутствуют значения характеристик пластичности - влажности на границе текучести 
и влажности на границе раскатывания 
, принимаем число пластичности 
равным нулю, следовательно, данный грунт считаем песчаным.
Разновидность по гранулометрическому составу
Процентное содержание по массе частиц
>2.0мм=0%<25%
>0.5мм =0%<50%
>0.25мм =62% >50%
Процентное содержание по массе частиц >0.25мм превышает 50%, следовательно, данный грунт относится к пескам средней крупности.
2. Коэффициент пористости грунта
Коэффициент пористости находится в пределах 0,55<0,59<0,7, следовательно, данный песок средней плотности по таблице Б.12 [1]
3. Степень водонасыщенности грунта
где 
=10 
– удельный вес воды.
Степень водонасыщенности лежит в пределах 
=> данный грунт является насыщенным водой согласно таблице Б.11 [1]
4. Расчетное сопротивление
По таблице Б.2 [2] насыщенные водой пески средней крупности средней плотности имеют расчетное сопротивление 
Вывод: ИГЭ-3 является песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой с коэффициентом пористости (е) равным 0,59 и с расчетным сопротивлением грунта (Ro) равным 400 кПа.
Слой №4
Глубина отбора монолита: 
Исходные данные:
Таблица 4
| Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм) | |||||||
| >2.0 | 2.0-0.5 | 0.5-0.25 | 0.25-0.10 | 0.10-0.05 | 0.05-0.01 | 0.01-0.005 | <0.005 |
| 0,5 | 6,0 | 10,2 | 13,8 | 9,2 | 27,0 | 24,1 | 9,2 |
1. Вид грунта
Число пластичности
,
= 26,0-20,0=6,0%
Число пластичности превышает значение 1%, следовательно, данный грунт считаем глинистым.
Разновидность по числу пластичности
Число пластичности лежит в пределах 
, следовательно, данный глинистый грунт имеет разновидность супесь по таблице Б.16 [1]
Разновидность грунта по показателю текучести
,
.
Показатель текучести лежит в пределах 0<0,67 <1, следовательно, данная супесь является пластичной по таблице Б.19 [1]
4. Коэффициент пористости грунта
3. Расчетное сопротивление
По данным таблицы В.3 для супесей со значением коэффициента пористости 
и показателя текучести грунта 
расчетное сопротивление находится исходя из графика. 
Таблица 5
| Пылевато-глинистые грунты | Коэффициент Пористости е | Значения RO, кПа (кгс/см2), при показателе текучести грунта | |
| IL = 0 | IL = 1 | ||
| Супеси | 0,5 | ||
| 0,7 |
Вывод: ИГЭ-4 является супесь пластичная с коэффициентом пористости (е) равным 0,68 и с расчетным сопротивлением грунта (Ro) равным 225 кПа.
Слой №5
Глубина отбора монолита: 
Исходные данные:
Таблица 6
| Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм) | |||||||
| >2.0 | 2.0-0.5 | 0.5-0.25 | 0.25-0.10 | 0.10-0.05 | 0.05-0.01 | 0.01-0.005 | <0.005 |
| - | 1,5 | 2,4 | 8,0 | 7,0 | 22,9 | 33,0 | 25,2 |
1. Вид грунта
Число пластичности
,
= 36,5-23,8=12,7%
Число пластичности превышает значение 1%, следовательно, данный грунт считаем глинистым.
Разновидность по числу пластичности
Число пластичности лежит в пределах 
, следовательно, данный глинистый грунт имеет разновидность суглинок по таблице Б.16 [1]
Разновидность грунта по показателю текучести
,
.
Показатель текучести лежит в пределах -0,071 <0, следовательно, данный суглинок является твёрдым по таблице Б.19 [1]
5. Коэффициент пористости грунта
3. Расчетное сопротивление
По данным таблицы приложения для суглинков со значением коэффициента пористости 
и показателя текучести грунта 
расчетное сопротивление находится исходя из графика. 
Таблица 7
| Пылевато-глинистые | Коэффициент Пористости е | Значения RO, кПа (кгс/см2), при показателе текучести грунта | |
| грунты | IL = 0 | IL = 1 | |
| 0,7 | |||
| Суглинки | 1,0 |
Вывод: ИГЭ-5 является суглинок твёрдый с коэффициентом пористости (е) равным 0,72 и с расчетным сопротивлением грунта (Ro) равным 247 кПа.
Выводы:
1. Исследуемая территория относится к условно благоприятной для строительства в связи с залеганием слабых грунтов (ИГЭ-1 – растительный грунт, ИГЭ-2 – супесь пластичная) в активной зоне нагрузок от фундаментов сооружения. Ввиду малой прочности ИГЭ-1, ИГЭ-2 не рекомендуется их использование в качестве естественного основания для фундаментов.
2. Разведённая толща до глубины 15,0 м неоднородная, в её составе выделено 5 инженерно-геологических элементов (ИГЭ).
3. Физико-механические свойства грунтов приведены в сводной таблице 1.
4. На территории изысканий вскрыт один водоносный слой. Уровень грунтовых вод зафиксирован на глубине 5,8…6,2 м. Грунтовая вода – безнапорная.
5. Глубина сезонного промерзания на открытых плошадках 
6. Участок достаточно прямолинейный. Однако есть необходимость планировки между 1 и 2 скважинами. Примем отметку DL ниже отметки оголовка первой скважины; DL=153,16
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
Таблица 1
| п/п | Наименование ИГЭ | γ, кН/м3 | γs, кН/м3 | W, % | IP, % | IL | e | Sr | φ, град | c, кП а | R0, кПа |
| Растительный грунт | 16,67 | - | 21,0 | - | - | - | - | - | - | - | |
| Супесь пластичная | 19,32 | 26,38 | 27,4 | 6,8 | 0,63 | 0,74 | - | - | |||
| Песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой | 20,20 | 26,38 | 22,1 | - | - | 0,59 | 0,988 | - | |||
| Супесь пластичная | 19,52 | 26,38 | 24,0 | 6,0 | 0,67 | 0,68 | - | ||||
| Суглинок твёрдый | 18,83 | 26,38 | 22,9 | 12,7 | 0,72 | - |
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ УЧАСТКА СТРОИТЕЛЬСТВА
II.РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ НА ФУНДАМЕНТ
Расчет оснований и фундаментов производится по расчетным нагрузкам, которые определяются как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты. При проектировании ленточных фундаментов расчет ведется для одного метра его длины и определяется ширина подошвы фундамента. Проектирование оснований и фундаментов мелкого заложения ведется по II группе предельных состояний – по деформациям. Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента для здания с подвалом определяется по формуле:
где n и n’ – коэффициенты перегрузок, принимаемые в соответствии с [3]; для расчета фундаментов по II группе предельных состояний по деформациям n=n’=1,0; для расчета фундаментов по I группе предельных состояний по несущей способности n =1,1; n’=1,4;
nс – коэффициент сочетания постоянных и временных нагрузок, принимаемый в соответствии с [3]. nс = 0,9;
Nп – постоянная нагрузка на ленточный фундамент от стены А или на столбчатый фундамент от колонны Б;
Ось А (стена) Nп=410 кН/м;
Ось В (колонна) Nп=1269 кН/м;
Nпп – постоянная нагрузка на фундамент от конструкций подвала;
Ось А (стена) Nпп=15 кН/м;
Ось В (колонна) Nпп=65 кН/м;
Nв – временная нагрузка на ленточный фундамент от стены А или на столбчатый фундамент от колонны Б;
Ось А (стена) Nв=30 кН/м;
Ось В (колонна) Nв=210 кН/м;
Nвп – временная нагрузка на ленточный фундамент или на столбчатый фундамент от подвала;
Ось А (стена) Nвп=2 кН/м;
Ось В (колонна) Nвп=6 кН/м;
Определим нагрузки, действующие по обрезу фундамента, для расчета фундаментов мелкого заложения по II группе предельных состояний.
Расчетная нагрузка на ленточный фундамент:
Расчетная нагрузка на столбчатый фундамент:
Расчетные нагрузки, действующие по II группам предельных состояний на внешние стены и столбчатый фундамент внутреннего каркаса здания:
| 
|
III. РАСЧЕТ ГЛУБИНЫКОТЛОВАНА
Глубина заложения подошвы фундамента FL должна определяться с учетом назначения, конструктивных особенностей сооружения, нагрузок и воздействий на основание, глубины заложения фундаментов примыкающих зданий и сооружений, а также оборудования, геологических условий площадки строительства, гидрогеологических условий, глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов.
Конструктивные особенности здания, влияющие на глубину заложения фундаментов, смотри на странице 4.
Глубина заложения подошвы фундамента определяется исходя из конструктивных особенностей здания. В здании с подвалом заглубление подошвы фундаментов ориентировочно назначаем на 0,5м (общая толщина фундаментной плиты 0,3м и пола подвала 0,2м) ниже отметки пола подвала. Учитывая, что 2 подвальный этаж имеет высоту 2,8 м, перекрытие 20 см, толщина фундаментной плиты 80 см, высота подстаканника 90 см и высота гравийнопесчаной подсыпки 15 см, глубина котлована равна:
Тогда глубина заложения фундамента:
Относительно нулевого уровня 6,55
IV. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР ПРИРОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Значения координат для построения эпюры природных напряжений определяем по формуле:
где σi – природное напряжение на подошве рассматриваемого слоя;
σi-1 – природное напряжение на кровле рассматриваемого;
γi – удельный вес грунта рассматриваемого слоя с учетом взвешивающего действия воды;
hi – толщина рассматриваемого слоя.
Эпюра природных напряжений от уровня планировочной отметки:
Каманин
Тер-Мартиросян
Эпюра природных напряжений от уровня дна котлована:
V. РАСЧЁТ СТЕНЫВ ГРУНТЕ
V.1. Активное и пассивное давление
Значение нагрузки на пионерный котлован:
Активное давление определяется по формуле:
где q – равномерно распределенная нагрузка на поверхности, кН/м2
γ – удельный вес грунт, кг/м3
z – высота, м
Ka –коэффициент активного давления.
Формула для определения пассивного давления:
Полоса вдоль ограждающей конструкции нагружена с интенсивностью: q 1=5 кН/м2 и задействованна для устройства направляющей форшахты шириной a =1,0 м.
Дополнительно принимаем вертикальную нагрузку на призме обрушения от автотранспорта, проходящего по дороге, расположенной вдоль котлована, в виде полосовой нагрузки р с шириной полосы 3,0 м для одного ряда машин. При расстоянии b =2,0 м между бровкой котлована и краем дороги и весе машин до 25 т величина р =30 кН/м2.
Определим диапазон глубин, на которых на ограждение передается действие нагрузки. Величины углов θ i:
Выполним построения и по чертежу определим необходимые размеры.
Стена в грунте совершенного типа (заглубляется в водоупор – суглинок твёрдый). При разработке грунта котлована одновременно производится откачка воды, таким образом, уровень грунтовых вод поднимается до отметки дна котлована.
Активное и пассивное давление грунта на ограждающую конструкцию:
𝜎а=(𝑞+𝛾∙𝑧)∙𝐾𝑎−2∙𝑐∙ 
где q – равномерно распределенная нагрузка на поверхности, кН/м2
γ – удельный вес грунта, кг/ м3
z – высота, м
Ka –коэффициент активного давления: 
𝜎𝒑=𝜎п=(𝑞+𝛾∙𝑧) ∙𝐾𝑝+2∙𝑐∙ 
Ka –коэффициент пассивного давления: 
Коэффициенты активного и пассивного давления:
0,5678 
1,7610
Так как грунт первого слоя связный, определим высоту вертикального откоса от свободной поверхности засыпки h0, в пределах которой связный грунт не будет оказывать давления на стенку:
