Снижение веса обводнённого фундамента на вес грунта: расчёт взвешивания
Вопрос
При расчёте фундаментов в водонасыщенных грунтах часто возникает вопрос: надо ли снижать собственный вес фундамента на величину взвешивающего действия воды? Согласно закону Архимеда, на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. Для подземных конструкций это означает, что эффективный вес фундамента снижается, что может привести к всплытию при высоком УГВ и недостаточной пригрузке. Как правильно учесть взвешивание в расчётах?
Краткий ответ
Да, вес обводнённого фундамента необходимо снижать на вес вытесненной воды. Расчёт выполняется по формуле:
Gэфф = Gф − γw × Vпогргде:
- Gэфф — эффективный вес фундамента, кН;
- Gф — собственный вес конструкции в воздухе, кН;
- γw = 10 кН/м³ — удельный вес воды;
- Vпогр — объём погружённой в воду части фундамента, м³.
Для железобетонного фундамента (γб = 25 кН/м³) эффективный удельный вес в воде составляет 25 − 10 = 15 кН/м³, то есть снижается на 40%.
Полный ответ
1. Условие всплытия подземной конструкции
Gэфф + Gгр ≥ γf × Fархгде Gгр — вес грунта обратной засыпки над выступами фундамента, γf = 1,2 — коэффициент запаса.
2. Пример расчёта
Подземный резервуар 10×6×4 м с толщиной стенок 300 мм и плитой днища 400 мм. Собственный вес в воздухе: Vбет ≈ 55 м³ → Gф = 55 × 25 = 1375 кН. Объём погружения: 10×6×4 = 240 м³. Архимедова сила: Fарх = 240 × 10 = 2400 кН.
Gэфф = 1375 − 10 × 55 = 825 кН << 2400 кН — резервуар всплывёт без дополнительной пригрузки! Требуется пригрузка ≥ 2400 − 825 = 1575 кН (≈ 160 тонн).
Согласно СП 22.13330 п. 5.7, проверка на всплытие обязательна для всех заглублённых сооружений при УГВ выше подошвы.
3. Меры против всплытия
- Увеличение собственного веса — утолщение плиты днища;
- Выносные консоли фундамента с пригрузкой грунтом;
- Анкеровка в нижележащий грунт (буроинъекционные анкеры);
- Постоянный водоотлив на период строительства (временная мера).
Заключение
Взвешивающее действие воды снижает эффективный вес ЖБ конструкции на 40% (с 25 до 15 кН/м³). Проверка на всплытие по СП 22.13330 обязательна для всех заглублённых сооружений при УГВ выше подошвы. Игнорирование взвешивания — причина аварийного всплытия пустых резервуаров и бассейнов.
Список литературы
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий»;
- СП 58.13330.2012 «Гидротехнические сооружения».
