Розрахунок навантаження на фундамент

Методика розрахунку навантаження на фундамент

Цей калькулятор підсумовує навантаження від будинку та перевіряє, чи достатня обрана площа опирання фундаменту для заданого типу ґрунту. Розрахунок враховує власну вагу стін, перекриттів, даху, фундаменту й оздоблення, а також корисне навантаження та снігове навантаження. Результат призначений для попередньої оцінки та орієнтовного підбору розмірів фундаменту.

Орієнтири та рекомендації

Нормативи та підхід

Навантаження та комбінації. Логіка розрахунку відповідає європейському підходу до дій і комбінацій за EN 1990 (Eurocode. Basis of structural design) та EN 1991-1-1 (Eurocode 1. Actions on structures. Densities, self-weight, imposed loads for buildings). Снігове навантаження як змінна дія враховується у відповідності до EN 1991-1-3 (Eurocode 1. Snow loads).

Ґрунти та фундаменти. Перевірка тиску під підошвою виконується у спрощеній формі, на основі принципів граничних станів геотехнічного проєктування за EN 1997-1 (Eurocode 7. Geotechnical design. General rules).

Геометрія будинку та об’єми

Площа в плані. Площа підлог і стель береться як Afloor = A · B · n, де A і B у м, а n - кількість поверхів.

Висота стін. Загальна висота стін для маси: Hwalls = hstorey · n, де hstorey у м.

Навантаження від стін

Об’єм стін. Для кожної стіни визначають довжину в плані та обчислюють об’єм V = L · t · H, де L у м, t - товщина у м, H - загальна висота у м.

Вага стін. Вага кожної стіни: G = V · ρ, де ρ - густина матеріалу в кг/м³. Загальна вага стін - сума всіх врахованих стін.

Навантаження від перекриттів

Питома вага перекриття. Для кожного рівня перекриття використовується навантаження g у кг/м². Для монолітного залізобетону воно визначається з товщини: g = ρ · t, де ρ = 2500 кг/м3, а t у м.

Пустотні плити. Для пустотних плит питому вагу вибирають за товщиною через табличну лінійну інтерполяцію. Типові орієнтири, кг/м²: 150 мм → 250, 200 мм → 285, 220 мм → 310, 265 мм → 365, 320 мм → 430.

Загальна вага перекриттів. Загальна вага перекриттів: Gfloors = (Σ gi) · A · B, де A · B - площа в м², а gi у кг/м².

Навантаження від даху

Площа даху. Площа скатів обчислюється з вибраної геометрії. Використовуються розміри в плані, висота H та звіси. Принцип такий: довжина крокви визначається як гіпотенуза трикутника, далі обчислюються площі скатів і підсумовуються в Aroof.

Власна вага даху. Постійна складова для кроквяної системи береться 80 кг/м2 плюс обрана питома вага покриття gcover. Разом Groof = (80 + gcover) · Aroof.

Оздоблення

Площі оздоблення. Площа підлог і стель береться як A · B · n. Площа фасаду визначається з периметра будинку з поправкою на прорізи, з коефіцієнтом 0.9 як середнім зменшенням.

Вага оздоблення. Вага оздоблення обчислюється як питоме навантаження (кг/м²) помножене на розраховану площу. Для внутрішніх стін і стель застосовується усереднювальний коефіцієнт 0.85, щоб не завищувати результат для змішаних варіантів оздоблення.

Навантаження від фундаменту та площа опирання

Матеріал фундаменту. Вага фундаменту визначається з об’єму та густини ρ (кг/м³): Gfnd = Vfnd · ρ.

Стрічковий фундамент. Об’єм стрічок - сума зовнішніх і внутрішніх стрічок. Площа опирання - площа підошви в плані, тобто сума L · b для всіх стрічок.

Плитний фундамент. Vfnd = A · B · h, а площа опирання Ab = A · B.

Фундамент на стовпчиках з ростверком. Кількість опор nsup визначається з сумарної довжини несучих ліній і вибраного кроку з округленням у більшу сторону. Об’єм включає ростверк і окремі опори. Площа опирання береться як площа опирання в плані вздовж ліній опор.

Пальовий фундамент. Перевірка порівнює навантаження на одну палю з розрахунковою несучою здатністю палі, яка враховує внесок від вістря (за площею перерізу) та бокової поверхні (за периметром), із поділом на ґрунтовий коефіцієнт 1.4.

Корисне навантаження та сніг

Корисне навантаження. Розраховується по площі підлог: Q = q · A · B · n, де q у кг/м² або кН/м².

Снігове навантаження. Розраховується по площі даху: S = s · Aroof, де s у кг/м² або кН/м².

Переведення одиниць. Для введення в кН/м² використовується перехід 1 кН/м2 = 101.9716 кг/м2. Для перетворення тонни-сили в кН використовується 1 т = 9.80665 кН.

Розрахункове навантаження та перевірка ґрунту

Сумарне постійне навантаження. Постійна складова - це сума ваги стін, перекриттів, даху, оздоблення та фундаменту.

Розрахункова комбінація. Застосовуються часткові коефіцієнти: 1.2 для постійного навантаження, 1.5 для корисного та 1.4 для снігу.

Nd = 1.2 · G + 1.5 · Q + 1.4 · S

Тиск під підошвою. Тиск визначається як p = Nd / Ab. Для наочності він також показується в кПа.

Порівняння з ґрунтом. Допустимий тиск ґрунту береться з вбудованої таблиці за типом ґрунту. Критерій для стрічки, плити та опор: p ≤ pallow. Для паль порівнюється навантаження на палю з розрахунковою несучою здатністю палі.

Практичні орієнтири. Якщо запас малий, часто збільшують ширину підошви, зменшують крок опор, обирають жорсткішу схему фундаменту або уточнюють навантаження й дані про ґрунт. Для реального проєкту варто спиратися на геологію та розрахункові параметри з інженерно-геологічних вишукувань.

FAQs

Чому розрахункове навантаження більше за просту суму ваг

У розрахунку використовується комбінація з частковими коефіцієнтами. Постійне навантаження множиться на 1.2, корисне - на 1.5, сніг - на 1.4. Це відповідає підходу граничних станів і враховує несприятливі відхилення.

Чому сніг прикладається до площі даху, а корисне навантаження до площі підлог

Сніг діє на дах, тому використовується площа скатів. Корисне навантаження пов’язане з експлуатацією приміщень, тому прикладається до перекриттів і підлог. Це типова логіка Eurocode 1 для змінних дій.

Що сильніше впливає на результат, густина стін чи тип ґрунту

Густина та товщина стін суттєво впливають на постійне навантаження, особливо для важких матеріалів. Тип ґрунту задає допустимий тиск. На практиці часто визначальною є комбінація важких стін і слабших ґрунтів, коли потрібна більша площа опирання.

Навіщо враховувати оздоблення, якщо воно легке

Оздоблення діє на великих площах, тому сумарна вага може бути відчутною. Калькулятор застосовує усереднені площі та коефіцієнти, щоб не завищувати результат. Якщо оздоблення важке, варто вводити питомі навантаження ближчі до реальної конструкції.

Чи можна використовувати результат для остаточного проєктування фундаменту

Результат підходить для попереднього підбору та перевірки порядку величин. Остаточне рішення має базуватися на даних геології та геотехнічному розрахунку за EN 1997-1, з урахуванням глибини закладання, рівня ґрунтових вод і осідань. Калькулятор допомагає оцінити рівень навантажень і побачити, де може знадобитися більша площа опирання або інша схема фундаменту.