Нужно ли учитывать взвешивающее действие воды на фундамент
Вопрос
При расчёте фундаментов, расположенных ниже уровня грунтовых вод, проектировщики часто задаются вопросом: надо ли снижать собственный вес фундамента на вес вытесненной воды (архимедова сила)? Если да, то для заглублённого на 5 метров массивного фундамента потеря веса может составлять 30–50% — что критично для устойчивости против всплытия. Что говорят нормы?
Краткий ответ
Да, взвешивающее действие воды учитывается обязательно при расчёте фундаментов на всплытие. По СП 22.13330.2016 (п. 5.7–5.9):
Gэфф = Gсобств − Vподз × γwгде Gсобств — собственный вес фундамента; Vподз — объём подземной части; γw = 10 кН/м³ — удельный вес воды.
Пример: фундаментная плита 20×15×0,8 м (240 м³, 600 т). Объём подземной части (плита + стены подвала 3 м) = 240 + 20×15×3×0,3 = 240 + 270 = 510 м³. Архимедова сила: FA = 510 × 10 = 5100 кН (510 т). Эффективный вес: 600 − 510 = 90 т — фундамент практически плавает!
Полный ответ
1. Проверка фундамента на всплытие
Kвспл = (Gэфф + Tтрения) / FA ≥ 1,2где Tтрения — силы трения по боковой поверхности (если фундамент не обмазан битумом — не учитываются в запас). Для примера выше: K = 90 / 510 = 0,18 — фундамент всплывёт! Меры:
- Увеличение толщины плиты (больше вес);
- Устройство анкерных свай, работающих на выдёргивание;
- Устройство дренажа для понижения УГВ (вода уходит — всплытие не грозит).
2. Расчёт дренажа для снятия взвешивающего давления
Qдр = k × hпон × LДля снятия напора 3 м: требуется дренаж с дебитом, соответствующим притоку воды. Пластовый дренаж под плитой + кольцевой дренаж по периметру.
3. Конструктивные меры
- Выпуск консолей фундаментной плиты за габарит стен подвала — увеличивает вес грунта обратной засыпки, включаемого в Gэфф;
- Устройство «зуба» по периметру плиты — увеличивает трение и вес;
- Пригрузка грунтом на консолях плиты — слой ≥ 500 мм.
Заключение
Взвешивающее действие воды обязательно учитывается. Для фундаментов глубокого заложения архимедова сила может превышать собственный вес — фундамент всплывёт. Решения: увеличение веса, анкерные сваи, дренаж. При УГВ выше подошвы > 1,5 м расчёт на всплытие обязателен по СП 22.13330.
Список литературы
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий»;
- СП 250.1325800.2016 «Защита от подземных вод».
