Рассмотрим, за счет каких сил создается несущая способность забивной сваи. При забивке свая погружается в грунт и при этом сжимает его, так как вытесняет в стороны объем грунта, равный объему погруженной ее части. Благодаря этому грунт давит на боковую поверхность сваи (рис. 1) и вдоль поверхности сваи создается сила трения, препятствующая погружению сваи.
Как известно из физики, сила трения равна силе, действующей на тело, в данном случае на боковую поверхность сваи, умноженной на коэффициент трения. Последний зависит от материала сваи и рода окружающего ее грунта.
Силой, препятствующей погружению сваи, является также сопротивление грунта под ее острием. Так, если сваю поставить на поверхность грунта, то для того чтобы ее вдавить, потребуется определенное, а иногда и значительное усилие.
Это показывает, что и без сопротивления боковой поверхности грунта под острием сваи может выдержать некоторую нагрузку, которая с глубиной погружения обычно увеличивается.
Рис. Схема работы сваи в грунте
1 — нагрузка на сваю; 2 — силы трения; 3-давление грунта на сваю; 4— сопротивление грунта у острия сваи
Если же свая будет опираться на очень плотный грунт (например, скалу), то вся нагрузка будет восприниматься острием и боковое трение уже не будет иметь существенного значения для величины несущей способности свай-стоек. Несущая способность сваи-стойки нередко зависит уже не от сопротивления грунта, а от прочности материала, из которого она сделана.
Приведенная характеристика работы сваи в грунте показывает, что сопротивление сваи зависит от размеров ее сечения и от глубины погружения. Поэтому при больших нагрузах применяются сваи больших диаметров и используются железобетонные сваи и сваи-оболочки, причем глубина погружения в грунт достигает 20, 30 м и более.
Все вышеизложенное относилось к сваям, работающим в основном на вертикальную нагрузку. Однако в некоторых конструкциях оснований главной расчетной является не вертикальная, а горизонтальная нагрузка, например, при устройстве из свай подпорных стенок или креплении к сваям судов.
В этих случаях несущая способность сваи зависит от прочности ее материала на изгиб и от устойчивости ее в грунте. Иногда, чтобы обеспечить устойчивость сваи в грунте, несмотря на то, что на нее может не действовать никакой вертикальной нагрузки, ее приходится забивать на большую глубину 0,6—1 свободной длины).
