С устройства свайного основания начинается любое строительство дома. Каждое сооружение состоит из ряда элементов. Например, в состав дома входят стены, цоколь, фундамент и другие части; мост состоит из пролетных строений и опор.
Все опоры и фундамент устанавливаются на основании из грунта. Часть опоры, расположенная в грунте, называется фундаментом. Назначением фундамента является передача нагрузки от сооружения на грунт.
На рис. 1 приведен фундамент здания. Фундамент обычно устанавливается несколько шире стен и образует в верхней своей части выступы, называемые обрезами. Низ фундамента называется подошвой.
Слой грунта, на который опирается сооружение, называется основанием. Если фундамент опирается на естественный грунт, который не подвергался какому-либо укреплению, то такое основание называется естественным.
Грунт под устройство свайного основания в зависимости от характера залегания и вида может выдержать лишь определенную нагрузку, при превышении которой он теряет несущую способность; в результате может произойти опасная осадка. При большой и неравномерной осадке здание дает трещины и даже может разрушиться. Нагрузка на грунт обычно характеризуется напряжением под подошвой фундамента, которое определяется делением веса сооружения (при вертикальной нагрузке) на площадь основания и выражается в кг/см2.
Если стена при большой длине имеет одинаковую конструкцию и размеры, то определяют вес частей здания и всех нагрузок, приходящихся на один метр фундамента, и делят этот вес на площадь фундамента длиной тоже в 1 м; в результате получают напряжение в подошве.
Например, вся нагрузка на 1 м фундамента составляет 36 т, ширина фундамента 1,2 м, тогда напряжение в подошве будет (1 X 1,2)=30 т/м2, или 3 кг/см2.
Если грунт не очень прочный и не может выдержать такого напряжения, для снижения последнего уширяют фундамент (его нижнюю часть). И тем самым сокращают напряжение в грунте, Однако такой способ не всегда применим, а потому приходится принимать меры по укреплению естественного основания, т. е. устраивать искусственное основание.
Рис. Схема работы сваи в грунте
1 — нагрузка на сваю; 2 — силы трения; 3-давление грунта на сваю; 4 — сопротивление грунта у острия сваи
Известно большое количество видов искусственных оснований, из которых для каждого частого случая выбирают наиболее целесообразное. Чаще всего устраиваются, особенно в гидротехническом и промышленном строительстве, свайные основания.
Устройство свайных оснований применяются с глубокой древности. Они долговечны, многие из них сохранились в течение нескольких сот лет. Например, до сих пор некоторые оградительные сооружения Кронштадтского порта стоят на сваях, забитых во времена Петра 1. Исакиевский собор в Петрограде стоит на основании, в которое забито несколько тысяч деревянных свай.