วิศวกรรมฐานราก

การวางหรือการก่อสร้างฐานรากนั้นเป็นการก่อสร้างส่วนที่อยู่ล่างสุดของโครงสร้างทางสถาปัตยกรรม โดยการก่อสร้างฐานรากนั้นแบ่งออกได้เป็นสองประเภทคือการสร้างฐานรากแบบตื้นและการสร้างฐานรากแบบลึก การออกแบบและการก่อสร้างประเภทนี้เรียกในอีกชื่อได้ว่าเป็นงานวางฐาน โดยเฉพาะเมื่อกล่าวถึงโครงการก่อสร้างสถาปัตยกรรมขนาดใหญ่
จุดกำเนิดของวิศวกรรมฐานราก
การวางหรือการก่อสร้างรากฐานนั้นสามารถนับย้อนไปในประวัติศาสตร์นับตั้งแต่โบราณที่ปรากฏมีมาอย่างยาวนานตั้งแต่การใช้ไม้ค้ำจุนโครงสร้างเรือนหรือการก่อสร้างและค้ำด้วยกิ่งก้านหลายอัน ไปจนถึงการวางหินรองพื้นหรือการทำดรายสโตนด้วยการวางหินในชั้นฐานรากแล้วฉาบด้วยปูนซึ่งอาจจะทำหลังการก่อสร้างโครงสร้างหลักสำเร็จแล้ว (วิธีการนี้อาจถูกนำไปทำไว้ตรงส่วนบนของโครงสร้างเพื่อแสดงออกในฐานะการประดับตกแต่งก็ได้) จนมาสู่วิธีการก่อสร้างฐานรากที่ใช้การขุดชั้นดินเป็นสนามเพลาะแล้วถมด้วยยางหรือหินตรงส่วนรากฐาน แนวทางการก่อสร้างรากฐานดังกล่าวนี้จะสามารถยืดขยายลงไปในชั้นดินได้พ้นไปจากแนวชั้นเยือกแข็งที่ชั้นดินและน้ำใต้ดินจะจับตัวเยือกแข็ง
รูปแบบการวางฐานรากสมัยใหม่
ส่วนการสร้างฐานรากในสมัยใหม่นั้น ประเภทหนึ่งคือการสร้างฐานรากแบบตื้นหรือที่เรียกกันโดยทั่วไปว่าฟุตติ้ง การก่อสร้างฐานรากแบบนี้จะฝังลงไปในดินในระดับหนึ่งเมตรโดยประมาณ รูปแบบทั่วไปอันหนึ่งคือการฟุตติ้งแบบแยกกระจายที่ใช้บางส่วนหรือแผ่นของปูนคอนกรีตหรือวัสดุอื่นๆ ที่จะยืดยาวลงไปในดินพ้นแนวชั้นเยือกแข็งเพื่อรับแรงกดจากกำแพงและเสาในตัวอาคารแล้วส่งลงไปในดินหรือหินหมอนที่รองรับ อีกรูปแบบหนึ่งของการสร้างฐานรากแบบตื้นนั้นคือการสร้างฐานแบบ slab-on-grade หรือการสร้างฐานรากบนแผ่นหนาที่น้ำหนักของตัวอาคารจะถูกส่งไปยังชั้นดินผ่านแผ่นปูนคอนกรีตหนาที่วางไว้บนพื้นผิว โดยขนาดของวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างฐานรากประเภทนี้จะขึ้นอยู่กับขนาดของโครงสร้างโดยวัสดุสามารถมีความหนาตั้งแต่ที่ยี่สิบเซนติเมตรไปจนถึงความหนาหลายเมตร
ประเภทที่สองคือการสร้างฐานรากแบบลึกที่มีจุดประสงค์เพื่อส่งน้ำหนักของโครงสร้างผ่านชั้นดินอ่อนด้านบนลงไปยังชั้นดินล่างที่แข็งแรงกว่า การสร้างฐานรากแบบลึกนั้นมีหลากหลายแบบตั้งแต่การวางตอม่อเพื่อขับแรงสะเทือน, การวางคานเจาะ, การใช้เคซองหรือห้องใต้น้ำมีอากาศสำหรับสร้างสะพาน, การใช้เสาทำให้แผ่นดินเสถียร ธรรมเนียมการเรียกการสร้างฐานรากในแบบต่างๆ นั้นมีความเหลื่อมกันไปขึ้นอยู่กับวิศวกรแต่ละคน
รากฐานนั้นจะถูกออกแบบให้มีสมรรถภาพในการรองรับแรงกดอย่างเหมาะสมโดยขึ้นอยู่กับชั้นดินรองที่หนุนตัวฐานรากอีกต่อหนึ่งซึ่งผ่านการคิดวิเคราะห์โดยวิศวกรภูมิศาสตร์เทคนิคแล้ว ส่วนในส่วนของตัวฟุตติ้งเองนั้นอาจได้รับการออกแบบโดยวิศวกรที่ทำงานในเชิงโครงสร้าง ความใส่ใจหลักของการออกแบบรากฐานนั้นคือเรื่องของการจัดตั้งและสมรรถภาพในการรองรับน้ำหนักและแรงสะเทือน เมื่อว่าด้วยเรื่องของการลงหลักปักฐานแล้ว สิ่งที่จะถูกพิจารณาต่อไปคือเรื่องที่ว่ารากฐานนั้นเป็นการลงหลักปักฐานรูปแบบใดจากสองแบบนั่นคือ การลงหลักปักฐานเต็มรูปแบบหรือการลงหลักปักฐานแบบลดหลั่นกันไป การลงหลักปักฐานแบบลดหลั่นกันไปนั้นหมายถึงเมื่อตัวฐานรากบางส่วนนั้นกดลงลึกกว่าส่วนอื่น เหตุการณ์เช่นนี้อาจนำไปสู่การสร้างปัญหาต่อตัวโครงสร้างที่ตัวฐานรากนั้นสนับสนุนรองรับอยู่ นอกจากนั้นการขยายตัวของดินเหนียวก็ยังเป็นตัวการสร้างปัญหาอีกประการหนึ่ง