Все о площади арматуры, таблицы, сортамент

Стальной прокат широко используется при строительстве зданий и сооружений различного назначения, а также инфраструктурных объектов. Определение площади арматуры по таблицам сортамента является одним из важнейших критериев выбора материала с нужными параметрами. От этого в значительной мере зависит механическая прочность железобетонных конструкций и изделий, их способность выдерживать большие нагрузки статические и динамические.

Для удобства проектировщиков результаты расчетов площади поперечного сечения арматуры сведены в таблицы, которые являются частью нормативной документации. Технические условия, которым должна соответствовать данная разновидность металлопроката, устанавливаются требованиями ГОСТ 5781-82. Действие стандарта распространяется на горячекатаную сталь, используемую для армирования конструкций или изделий из железобетона. Стержни могут быть как с гладкой поверхностью так и периодического сечения. Применяются они в обычных и в предварительно напряженных силовых каркасах.

Методы определения площади сечения арматуры

Для проведения расчетов предельных нагрузок различных железобетонных конструкций необходимо знать марку используемой стали и диаметр проката. При проектировании жилых, коммерческих и производственных зданий определяются показатели прочности: фундаментов, вертикальных и горизонтальных несущих элементов: силовых каркасов стен, межэтажных и кровельных перекрытий.

Нужные для этого исходные данные определяются двумя основными способами:

• По документам. Сведения о диаметре стержней имеются в паспорте или сообщаются представителями торговой организации. Искомая площадь арматуры в таблицах сортамента указывается для всех стандартных разновидностей стального проката.
• Методом измерений. Для этих целей потребуется механический или электронный штангенциркуль, с помощью которого определяется диаметр прутка. Поперечное сечение стальной арматуры рассчитывается по школьной формуле площади круга.

При проведении замеров необходимо учитывать допуски, предусмотренные ГОСТ 2590 для стержней обычной точности. Номинальная площадь поперечного сечения арматуры по таблице определяется с учетом округления результатов измерений до целого числа. Для сведения к минимуму ошибки диаметр измеряется по краям и посредине стержня, затем для полученных данных вычисляется среднее арифметическое. Из существующего сортамента стальной арматуры подбирается наиболее близкий номер профиля.

Погрешностью измерений, выполняемых с помощью штангенциркуля в данном случае можно пренебречь. Номинальная площадь сечения арматуры из таблицы, приведенной в действующем ГОСТ, указывается для всех стандартных диаметров от 6 до 80 мм включительно. Для обеспечения необходимого запаса прочности конструкций из железобетона округление результатов измерений следует производить в большую сторону.

Расчет площади сечения арматуры

При производстве стальных стержней методом горячей прокатки неизбежны отклонения от номинальных параметров. Реальная площадь арматуры в см² для разных участков прута могут варьироваться и значительно, разница между минимальными и максимальными значениями может достигать 9%. Величина предельных отклонений зависит от степени изношенности валков прокатного стана. Существенная разница в площади горячекатаной арматуры отображается на показателях массы одного погонного метра профиля.

В стандарте указывается теоретический вес прутка с учетом удельной плотности материала (7850 кг/м³). При проведении расчетов берется номинальная площадь сечения арматуры из таблицы, а вероятность обеспечения данной массы должна превышать 90%. Прочность существующих или возводимых железобетонных конструкций оценивается с учетом многих факторов и одним из важнейших среди них является именно вес несущего стального каркаса.

Радиус гладкого прутка составляет половину его диаметра, который измеряется минимум в трех точках. При этом вычисления среднего сечения арматуры по таблице исходные данные округляются до целого числа. Расчеты проводятся по известной со школьного курса формуле:

S= π r²или S= π d²/4;

r– радиус  в см; d – диаметр  в см; π – число, равное  3,14159265 (соотношение длины окружности к ее диаметру).

При проведении вычислений площадь поперечного сечения гладкой арматуры результат получается в см². Следует отметить, что для приблизительных расчетов число π сокращается до сотых и принимается в 3,14.

Рассмотрим применение формулы на конкретном примере для 6-мм прутка:

S= 3,14*0.3²=0.2826 см².

Ближайшее значение сечения арматуры в таблице составляет 0,2823 см², что соответствует номеру профиля 6. При проведении вычислений по диаметру (S= 3,14*0.6²/4=0.2826 см²) получаем такой же результат. Номинальный показатель площади сечения качественной арматуры отличается от расчетного всего на 0,005 см². Погрешность объясняется округлением числа π.

Работаем с рифленой арматурой

Сложнее обстоит дело с прутком периодического профиля. В соответствии с действующим стандартом номинальный диаметр для него определяется как и для равновеликой по площади поперечного сечения гладкой арматуры. Профиль стержня имеет два продольных ребра и поперечные винтовые выступы трех типов в зависимости от диаметра:

• 6 мм – трехзаходные;
• 8 мм – двухзаходные;
• 10 мм и более – однозаходные.

В таблице площадей арматуры с рифленой поверхностью указываются номинальный и максимальный диаметр, высота и расстояние между винтовыми выступами. Также приводятся данные о величине закругления. Обширный сортамент стальной арматуры периодического профиля включает 20 разновидностей. Стандартные типоразмеры рифленых прутков от 6 до 80 мм соответствуют аналогичному ряду гладких.

При этом номинальный диаметр арматуры по таблице всегда меньше номинального номера профиля на величину от 1,5 до 5 мм. Для проектных расчетов допускается использование среднеарифметического значения, которые вычисляется для двух результатов измерений минимального и максимального радиуса. Для примера рассмотрим 6-мм пруток:

            r=(r_min+r_max)/2=(0.575+0.675)/2= 0,62535 см;

            S= π d²/4=3.14*0.62535²/4=0,3069 см²

Наиболее близкая по величине площадь сечения гладкой арматуры составляет 0,2823 см², что соответствует номинальному диаметру прута в 6 мм. При этом необходимо учитывать, что рифленые стержни обеспечивают лучшее сцепление с бетоном за счет увеличения поверхности и формы. Прочность железобетонных конструкций или изделий, изготавливаемых с их применением, существенно выше, нежели у гладких.

Таблица площади поперечного сечения арматуры

При проектировании элементов зданий и сооружений используются данные о стальном прокате, от которого зависит их несущая способность. Определяется номинальная площадь арматуры по таблицам из действующего ГОСТ 5781-82 или по результатам измерений. Последний метод предусматривает проведение огрубленных вычислений с последующим округлением результата до ближайших номинальных значений.

Предлагаемый металлургическими предприятиями сортамент арматуры горячекатаной позволяет подобрать наиболее подходящие пруты гладкие или периодического профиля. При выборе стержней расчетный диаметр последних определяется с коэффициентом запаса прочности не менее чем в 50%. Тем самым обеспечивается необходимая устойчивость конструкций к различным нагрузкам: на сжатие, на растяжение, опрокидывание и трение.