Как рассчитать площадь поперечного сечения арматуры?

С момента появления железобетона стальная арматура является основным строительным материалом. Причем с активным распространением монолитных технологий она стала еще более востребованной, а способы ее применения стали более вариативны и разнообразны.

Современная металлургическая промышленность производит данный вид горячекатаного проката с гладким и периодическим сечением и диаметром от 8 до 40 мм. В связи с расширением промышленного освоения сортамент применяемых арматурных сталей также значительно увеличился, а форма периодического сечения кардинально трансформировалась. И если в прошлом веке в основном использовались стержни с кольцевым профилем, то сегодня их уже почти вытеснила арматура с двух- и четырехсторонним серповидным профилем. Такое решение значительно повысило прочность и долговечность железобетонных конструкций, но в то же время усложнило выполнение расчетов по вычислению поперечного сечения арматуры.

Математические азы

Перед тем как рассчитать площадь поперечного сечения арматуры, необходимо вычислить диаметр стержня. С гладким прокатом проблем не возникнет, так как такие измерения можно легко выполнить самостоятельно.

Определяем диаметр

В зависимости от ситуации, можно пойти двумя путями:

  • воспользоваться штангенциркулем и замерить диаметр в миллиметрах прямым способом;
  • замерить измерительной лентой длину окружности стержня (L) в поперечной плоскости. Полученный размер поможет рассчитать диаметр, используя базовую формулу: L = π × D.

Например, при измерении гладкой арматуры вы получили 57 мм. Следовательно, диаметр стержня равен D = L/π = 57/3,14 = 18,15 мм. Таким образом, у вас в наличии арматурная гладкая сталь диаметром 18 мм. А десятые доли лишь указывают, что измерения проводили не совсем точно или с использованием не откалиброванного измерительного инструмента.

Определяем площадь поперечного сечения

Здесь опять-таки воспользуемся элементарной формулой из геометрии.

S = π × R2 = ¼ × π × D2,

где π – математическая константа, а D – полученный диаметр арматурного стержня в миллиметрах.

Выполним расчет для все той же арматуры 18.

S = ¼ × π × D2 = 0,25 × 3,14 × 18 × 18 = 254 мм2

Выполнение расчетов для периодического профиля

В этом случае именно наличие рифлей и продольных ребер не позволяет точно вычислить базовые размеры, необходимые для вычисления. В свою очередь стандарты говорят, что номинальный диаметр стержневой горячекатаной арматуры с периодическим профилем можно считать, как размер, соответствующий номинальному диаметру равновеликих по площади поперечного сечения круглых гладких сторон. Согласитесь, для большинства людей это определение звучит довольно туманно.

На самом деле в нем нет ничего сложного и оно означает, что для определения диаметра арматурного стержня с периодическим профилем нужно взять наибольший диаметр проката по рифлям и наименьший по гладкому участку. Затем полученные размеры суммируются и делятся пополам. Таким образом рассчитывается средний диаметр, который можно использовать для типовых и упрощенных расчетов.

Гораздо трудней в этом случае правильно произвести измерения. Проектировщики рекомендуют по возможности лучше уточнять все параметры проката сразу у металлотрейдера, но если все же надо выполнить замеры самостоятельно, то делают их минимум по трем контрольным точкам при измерении наибольшего диаметра по выступающим элементам и при измерении размера прутка по гладкой части.

Например, по рифлям у вас получилось 22 мм, а по гладкой стороне – 18 мм. Делаем вычисления:

  • средний (расчетный) диаметр D = (D` + d)/2 = (20 + 18)/2 = 20 мм.
  • площадь сечения S = ¼ × π × D2 = 0,25 × 3,14 × 20 × 20 = 314 мм2.

Но данный метод позволяет получить лишь приблизительное значение, так как у арматуры с разным профилем длина, высота и количество рифлей на 1 м.п. могут значительно разниться. Причем именно эти расхождения часто ставят в тупик людей, далеких от проектных расчетов и производства металлопроката, но желающих самостоятельно осуществить строительство фундамента под дом или хозяйственные постройки. Поэтому в таких случаях лучше воспользоваться типовыми табличными данными.