О прочности фундаментов. Испытание на продавливание.

 

Фото фундаментов на скальных грунтах

Продавливание с одновременным отрывом по боковой поверхности предполагаемой пирамиды невозможно, так как оно не соответствует действительному механизму разрушения и не подтверждается экспериментально. Поэтому расчет на продавливание должен быть заменен более адекватным расчетом прочности по направлению главных сжимающих напряжений. В истории фундаментостроения неизвестны случаи разрушения реальных фундаментов в форме продавливания, за исключением абсолютно недопустимых ошибок при производстве работ (например, снижение класса бетона на три-четыре класса).

Рассмотрим работу фундаментов стаканного типа на раскалывание. Нормативными документами предполагается расчет фундамента по осевым ортогональным сечениям на раскалывание по всей площади сечений. В действительности такое раскалывание не наблюдается в экспериментах. Опыты позволили уточнить действительный характер работы железобетонных фундаментов стаканного типа на раскалывание с учетом их реального взаимодействия с грунтом. Испытаны квадратные в плане фундаменты размером 1,5 к 1,5 м. Образцы из тяжелого конструкционного бетона классов В10...В30 армировали одиночной плоской сеткой диаметром 12 мм из арматуры класса А400 с шагом 150 мм в обоих направлениях. Для замоноличивания стыка использовали бетон класса В20. Отношение
мощности слоя основания к размеру стороны фундамента составляло 2, а рабочей площади лотка к подошве фундамента — 8.

В результате испытаний установлено, что при увеличении вертикального усилия стык проходит три стадии. На первой стадии вертикальное усилие воспринимается в основном благодаря наличию сил сцепления между колонной и бетоном замоноличивания, но часть нагрузки передается через торец колонны. В стаканном сопряжении возникает распорное усилие, которое может вызвать раскалывание стакана. На второй стадии сцепление бетона с колонной постепенно исключается в результате микро трещинообразования; при этом силы
сцепления заменяются силами трения. Резко возрастает нагрузка, передаваемая через торец колонны. На третьей стадии вся вертикальная нагрузка передается через торец колонны. Распор в стаканном сопряжении (Н) возникает уже на первых этапах загружения, а не с началом микро разрушения бетона замоноличивания. В плитной части фундамента появление распора возможно только на второй стадии работы сопряжения.

При этом распор может быть результатом двух процессов: при относительно толстом дне стакана распорное усилие возникает от местного действия нагрузки, передаваемой на плитную часть фундамента через торец колонны. При относительно тонком дне стакана отмечается его изгиб как плиты, жестко защемленной по контуру, и в этом случае распор является следствием криволинейности нейтральной плоскости. При относительно толстом дне стакана нагрузку, передаваемую через торец колонны, можно рассматривать как местную. В зоне ее приложения бетон находится в условиях трехосного сжатия, что приводит к образованию уплотненного ядра типа пирамиды. Работу бетона замоноличивания можно представить как систему наклонных связей, угол наклона которых совпадает с направлением главных сжимающих напряжений. Распор при этом является горизонтальной составляющей усилий в этих связях. Он может вызвать раскалывание плитной части только при ее небольшой толщине.

На основе экспериментальных данных можно сделать вывод о том, что раскалывание всего фундамента возможно только для невысоких фундаментов с относительно тонким дном стакана (200 ...250 мм) как следствие изгибного разрушения дна стакана с возникновением сил распора. Если же дно стакана рассчитано на восприятие усилий от колонны без разрушения, в том числе и вследствие изгиба (что наблюдается чаше всего в обычных фундаментах), то раскалывание невозможно и его расчет не нужен.