Вес и особенности стальной рифленой арматуры А3 и других классов

1 Что собой представляют рифленые арматурные стержни

Как известно, стальные прутья для армирования бетонных изделий и конструкций по виду поверхности изделия делятся на гладкую арматуру и рифленую. Первая представляет собой стержни правильного круглого сечения с неизменным диаметром и ровной поверхностью. Поэтому ее и называют гладкой.

Стальные рифленые прутья

Рифленая или как "по-научному" в ГОСТах ее называют – периодического профиля арматура – выглядит иначе. Она тоже круглая, но в поперечном сечении представляет собой профили с 2-мя продольными ребрами (вдоль всей длины стержня) либо без них и выступами поперек изделия. Последние расположены под углом к продольной оси прутков и в зависимости от вида арматуры могут:

• иметь какой-то определенный неизменный диаметр и высоту относительно стержня (сплошного основания прутка);
• быть серповидными;
• быть сегментными.

Сам стержень (сплошное основание прутка), в зависимости от вида арматуры, может быть круглым, овальным или с сечением, близким по форме к треугольнику либо квадрату. При этом по результатам внешних замеров наиболее выступающих поверхностей все типы изделия круглые, с каким-то определенным неизменным диаметром.

2 Типы рифленой арматурной продукции и ГОСТы на нее

Как упоминалось выше, стальные арматурные прутья периодического профиля производят трех типов. Их изготовление регламентируется соответствующими тремя стандартами. Это следующие типы рифленых стальных изделий:

• горячекатаная арматура для армировки как предварительно напряженных, так и обычных железобетонных конструкций – делают по ГОСТ 5781-82;
• свариваемые прутья для выполнения армирования железобетонных конструкций – производят по ГОСТ Р 52544-2006;
• термомеханически упрочненные изделия для армировки железобетонных конструкций – выпускают по ГОСТ 10884-94.

Выбор какого-то одного из этих типов всегда зависит от применяемой технологии изготовления тех или иных железобетонных конструкций, а также условий и способов их последующей эксплуатации.

Свариваемые прутья для армирования

Продукция каждого из вышеприведенных ГОСТов подразделяется на классы. Изделия стандартов 5781 и 10884 делятся в зависимости от прочности (механических свойств), а ГОСТ Р 52544 – по способу производства. Таким образом, в настоящее время производятся следующие основные классы стальных арматурных прутьев:

• по ГОСТ 5781 – гладкая арматура A-I и рифленая A-II, A-III, A-IV, A-V и A-VI;
• по ГОСТ 10884 – рифленые стержни Aт400, Aт500, Aт600, Aт800, Aт1000 и Aт1200 (последние 3 наименования производят еще и гладкими);
• по ГОСТ Р 52544 – рифленая арматурная сталь A500C (горячекатаная) и B500C (холоднодеформированная).

Все эти изделия согласно своих стандартов дополнительно делятся по другим параметрам еще на ряд видов, которые рассмотрены в классификации арматуры.

3 Особенности стальных арматурных прутьев периодического профиля

Главная особенность стержней переменного профиля – за счет своей рифленой поверхности они гораздо лучше гладких сцепляются с бетоном. От того насколько надежен контакт арматуры с последним, зависит, будет ли выполнена основная задача армирования – упрочнение бетонного изделия либо конструкции. Ведь если нарушится сцепление стержней с бетоном, то каждый из этих материалов начнет работать самостоятельно, а в итоге рано или поздно разрушится сама железобетонная конструкция. Сначала под действием нагрузок раскрошится бетон. Затем будут смяты или порваны, а может, просто проржавеют прутья.

В той степени сцепления с бетоном, какая свойственна рифленой арматуре, особенно нуждаются железобетонные изделия и конструкции, испытывающие высокие нагрузки на сжатие или изгиб.

Поэтому для изготовления железобетонных объектов и продукции повышенной прочности в качестве основного армирующего элемента используют только изделия переменного профиля. Поверхностный слой бетона может быть упрочнен и гладкой арматурой.

У стальной рифленой стержневой продукции есть еще одна особенность. Согласно ГОСТов, по которым ее изготовляют, сортамент типоразмеров по диаметру у нее такой же, что и у гладкой арматуры, производимой по этим же стандартам. И при этом номинальный удельный вес (масса 1 метра) и тех, и других прутков, в соответствии с этими же стандартами, почти или полностью совпадает. Если исходить из того, что вес любого металлоизделия зависит от площади его поперечного сечения, то такого быть не должно. Масса прутьев переменного профиля должна быть меньше, чем у гладких. Ведь за счет выступов рифления образуются пустоты в сечении, не заполненные металлом.

Стальная рифленая стержневая продукция

Однако все объясняется очень просто. На самом деле рифленую продукцию изготавливают немного большего, чем указано в таблицах сортамента ГОСТов, диаметра. При этом размер самого стержня арматуры (сплошного основания прутка), замеряемый между поперечными выступами, напротив, немного меньше. Эти диаметры тоже указаны в стандартах и нормируются ими. Среднее значение между ними очень близко к номинальной величине типоразмера арматуры, указанной в ГОСТе, но отличается от него. Так что если самостоятельно делать расчет удельного веса арматуры с рифлением, то полученные значения будут немного отличаться от данных в стандарте на нее.

Например, сравним расчетный диаметр и массу с номинальными по ГОСТу для какого-нибудь стержня периодического профиля (с типоразмером 12 мм). Если это рифленая арматура А3 стандарта 5781 (обозначается в ГОСТе как A-III), то у нее номинальный диаметр по поверхности рифления 13,5 мм, а самого стержня прутка – 11 мм. Тогда среднее значение диаметра: (13,5 + 11)/2 = 12,25 мм. Отличается от номинальной величины типоразмера в 12 мм на 0,25 мм.

Соответственно, расчетная площадь сечения получится: S = 3,14*R*R = 3,14*0,006125*0,006125 = 0,0001178 м² (1,178 см²), где R – радиус в метрах, вычисленный по формуле D/2000 = 12,25/2000 = 0,006125 м. Номинальная площадь сечения по ГОСТу 1,131 см². А расчетный удельный вес выйдет: M = S*7850 = 0,0001178*7850 = 0,924 кг, где 7850 плотность стали в кг/м³. А в стандарте для арматуры типоразмера диаметром 12 мм указана масса 1 метра 0,888 кг.

Но остальные размеры рифления, форма, количество и расположение поперечных выступов и продольных ребер таковы, что площадь сечения, а, значит, и удельный вес стержней периодического профиля такие же, как и у гладких того же типоразмера. То есть в ГОСТах для рифленых прутков в качестве номинального указан диаметр, который является средней величиной между поперечными размерами выступов и впадин между ними. Эта величина рассчитывается с учетом их параметров, и соответствует номинальному значению диаметра гладкой арматуры, равнозначной по площади сечения.

4 Нюансы расчетов удельного веса

Кстати, если в вышеприведенном примере при расчете удельного веса подставить номинальный диаметр 12 мм, то результат все равно будет отличаться от табличного значения стандарта. Получится 0,887 кг. А в ГОСТе – 0,888 кг. Дело в том, что в вышеприведенной формуле для площади сечения используется коэффициент 3,14. Это так называемое число "пи" (π). Такое его значение используют практически во всех расчетах, не требующих высокой точности. Но на самом деле у числа π гораздо большее количество знаков после запятой, а точнее, их ряд бесконечен. А 3,14 – округленное значение этой константы.

Расчет удельного веса арматуры

Неизвестно с каким количеством знаков после запятой число π использовалось при расчетах данных для таблиц ГОСТов, но чем их больше, тем точнее вычисления. Если взять его следующий, тоже округленный, вариант – 3,1415926535, то уже тогда при собственных расчетах для номинальных диаметров получим такие же значения площади сечения и удельного веса, как и в стандартах.

5 Вес арматурных прутков периодического профиля

Данные сведения приводятся в ГОСТ 5781 и Р 52544, а в стандарте 10884 их нет. В нем указано, что для производимых по нему арматурных стержней номинальный удельный вес, а также диаметры, площади сечения и ряд других характеристик должны соответствовать регламентируемым ГОСТ 5781. То есть эти параметры для изделий стандарта 10884 надо искать в ГОСТ 5781.

Согласно вышеприведенных стандартов стальные рифленые арматурные прутья соответствующих классов производят следующих диаметров. Изделия ГОСТ 5781:

• A-II – диаметром 10–80 мм;
• рифленая арматура А3 (A-III) – 10–40 мм;
• A-IV – 6–40 мм;
• A-V – 10–40 мм;
• A-VI – 10–22 мм.

Стальная рифленая арматура ГОСТ 5781

Рифленый прокат ГОСТ 10884:

• Aт400 и Aт500 – 6–40 мм;
• Aт600 – 10–40 мм;
• Aт800, Aт1000 и Aт1200 – 10–32 мм.

Продукцию ГОСТ Р 52544:

• A500C – 6–40 мм;
• B500C – 4–12 мм.

Удельный вес стальной арматуры соответствующих ГОСТов и выпускаемых типоразмеров следующий (данные взяты из соответствующих стандартов):

Согласно ГОСТ Р 52544 по требованию потребителя изделия A500C и B500C выпускают еще и с номинальными диаметрами, которые не указаны в его таблице удельного веса профилей, а именно: 4,5; 5,5; 6,5; 7; 7,5; 8,5; 9; 9,5; 45; 50 мм. Величину массы 1 метра этой арматуры необходимо будет искать в сопроводительных документах на нее либо рассчитать самостоятельно. Для последних 2-х типоразмеров (45 и 50 мм) можно взять значения веса прутьев стандарта 5781.

Как видно из приведенной выше таблицы, вес арматурного проката первых двух стандартов (5781 и 10884) и ГОСТ Р 52544 совпадает не для всех номинальных диаметров (номеров профиля). Однако именно у всех рифленых изделий стандартов 5781 и 10884 масса 1 метра такая же, как у гладких прутьев одного с ними типоразмера. Это у продукции ГОСТ Р 52544 удельный вес стержней многих диаметров немного отличается в большую или меньшую сторону от массы гладкой арматуры. Но разница настолько незначительна, что их характеристики все-таки соответствуют указываемому для них номеру профиля.