КАЧЕСТВО И НАДЕЖНОСТЬ
ГАРАНТИЯ И ДОСТАВКА

ARMGLASS+

ДИАМЕТР КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ. РАВНОПРОЧНАЯ ЗАМЕНА

Нас часто спрашивают, каким должен быть диаметр композитной арматуры и что такое «равнопрочная замена»? Понятие «равнопрочная замена», появилось как попытка провести некую аналогию между привычной для всех строителей стальной арматурой и композитной арматурой. Любая строительная арматура, используемая для армирования бетонных конструкций, — работает на растяжение (на сжатие работает сам бетон) и применяется для предотвращения растрескивания этой бетонной конструкции.
Прочность арматуры на растяжение измеряется в МПа и имеет название «предел прочности при растяжении». Если приложить к арматуре растягивающее напряжение, превышающее её «предел прочности при растяжении», то она будет разрушится (разорвется). Стоит отметить, что при достижении предела прочности, композитная и стальная арматура разрушаются по-разному — у них разный характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация»):
• У композитной арматуры это прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения;
• У стальной арматуры это кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой.
Другими словами, стальная арматура в какой-то момент теряет прочность и начинает сильно растягиваться. Такое поведение называется «текучестью».
 

Понятие «Равнопрочная замена»


Теперь вернемся к понятию «равнопрочная замена». Как и следует из формулировки, «равнопрочная замена» это замена стальной арматуры на композитную, имеющую другой диаметр, но ту же прочность на растяжение. Соответственно далее отсюда рождается ещё одно понятие, характеризующее композитную арматуру — «равнопрочный диаметр».
Зачем когда-то были введены эти понятия? Дело в том, что до недавнего времени в нашей стране существовал, если так можно выразится, нормативный вакуум. Поэтому неким альтернативным выходом из ситуации было составить таблицу «равнопрочной замены», пользуясь которой строитель мог бы сделать расчет конструкции для стальной арматуры, а потом просто использовать вместо неё композитную, определив необходимый диаметр композитной арматуры по этой самой таблице «равнопрочной замены». Безусловно такой порядок действий не является безусловно правильным и рождает некоторые вопросы, основанные на том, что таблица не учитывает всех особенностей сравниваемых материалов (стали и композита). Например, в случае пожара и нагрева конструкции, стальная и композитная арматура начинают вести себя абсолютно по-разному. Кроме того, модуль упругости при растяжении у композитной арматуры отличается от модуля упругости при растяжении у стальной арматуры. Однако, если речь не идет о таких ответственных конструкциях, как перекрытия, то использование метода равнопрочной замены было вполне оправдано.


Так каким же должен быть диаметр композитной арматуры? Вы будете удивлены, но равнопрочный диаметр композитной арматуры легко посчитать математически. Итак, логика довольно проста:


• Изначально мы ориентируемся на стандартные диаметры, принятые для стальной арматуры. Эти диаметры определены в ГОСТ 5781-82. Механические свойства арматурной стали должны соответствовать нормам, указанным в Таблице 8 данного ГОСТ. Под пределом прочности на растяжение у стальной арматуры берем значение её предела текучести, так как за этим пределом она, по сути, перестаёт «работать».
• Выберем в Таблице 8 ГОСТ 5781-82 интересующий нас класс стальной арматуры. Обычно это самый широко применяемый A-III (А400).
• Составим таблицу, в которой перечислим диаметры стальной арматуры выбранного класса и посчитаем силу, которую нужно приложить к арматуре ДАННОГО ДИАМЕТРА для того, чтобы достигнуть предела текучести. В таблице указан предел текучести в Ньютонах на 1 мм2 площади окружности арматурного прутка. В качестве диаметра стальной арматуры возьмем не внешний или внутренний её диаметр, а номер её профиля, так как он является усредненным диаметром, что следует из ГОСТ 5781-82 пункт 1.4.: «Номинальные диаметры периодических профилей должны соответствовать номинальным диаметрам равновеликих по площади поперечного сечения гладких профилей.»
• Дополним таблицу столбцом с расчетными площадями окружностей для всех арматурных прутков с диаметрами, указанными в первом столбце
• Рассчитаем силу, которую надо приложить, чтобы достигнуть предела текучести для каждого из диаметров. Для этого соответствующую площадь окружности, измеренную в мм2 нужно умножить на предел текучести, характерный для данного класса арматуры и измеряемый в Н/мм2
• Далее нам нужно вычислить равнопрочный диаметр композитной арматуры. При этом, стоит отметить, что учитывая конструкцию современной композитной арматуры, производимой в России, прочность на растяжение у этой композитной арматуры определяется ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО самим телом арматурного стержня, состоящим из пучка параллельных волокон. Следовательно нас интересует исключительно внутренний диаметр композитной арматуры, измеряемый по телу арматурного стержня. Внешний диаметр, измеряемый по виткам намотанных ребер нам абсолютно не интересен, так как эти намотанные по спирали ребра никак не влияют на прочности при растяжении у композитной арматуры.
• Равнопрочный диаметр композитной арматуры рассчитывается в обратном порядке. Другими словами нужно взять ту же величину силы, как та, которую надо приложить, чтобы достигнуть предела текучести металла и рассчитать требуемый внутренний диаметр, который и будет равнопрочным эквивалентом соответствующей стальной арматуре. Единственное отсутствующее значение — «предел прочности при растяжении» у композитной арматуры определяется очень просто, так как является по своей сути справочным. Опуская подробности, его можно принять равным 1100 Н/мм2

Стальная арматура A-III (А400) по ГОСТ 5781-82

 

Композитная стеклопластиковая арматура равнопрочностная по ГОСТ 31938-2011

 Диаметр, мм

S, мм²

предел прочности при растяжении, Н/мм²

Предельное усилие, Н

 

Внутренний диаметр, мм

S, мм²

предел прочности при растяжении, Н/мм²

Предельное усилие, Н

6

28,3

390

11037

 

3,57

10,03

1100

11037

8

50,3

390

19617

 

4,77

17,83

1100

19617

10

78,5

390

30615

 

5,95

27,83

1100

30615

12

113,1

390

44109

 

7,15

40,1

1100

44109

14

154

390

60060

 

8,34

54,6

1100

60060

16

201

390

78390

 

9,53

71,26

1100

78390

18

254

390

99060

 

10,71

90,05

1100

99060

20

314

390

122460

 

11,91

111,33

1100

122460

22

380

390

148200

 

13,1

134,73

1100

148200

25

491

390

191490

 

14,89

174,08

1100

191490

28

616

390

240240

 

16,68

218,4

1100

240240

32

801

390

312390

 

19,02

283,99

1100

312390

36

1018

390

397020

 

21,44

360,93

1100

397020

40

1257

390

490230

 

23,83

445,66

1100

490230

45

1500

390

585000

 

26,03

531,82

1100

585000

50

1963

390

765570

 

29,78

695,97

1100

765570

55

2376

390

926640

 

32,76

842,4

1100

926640

60

2827

390

1102530

 

35,73

1002,3

1100

1102530

70

3848

390

1500720

 

41,69

1364,29

1100

1500720

80

5027

390

1960530

 

47,65

1782,3

1100

1960530

 

Диаметр композитной арматуры


Вот теперь мы можем ответить на вопрос: Какой должен быть диаметр композитной арматуры?Пример: если Вы ищите замену стальной арматуре класса A-III (А400) с диаметром (номером профиля) 14мм, то Вам нужно брать стеклопластиковую арматуру, внутренний диаметр (измеренный по телу прутка) которой должен быть не менее 8,34 мм!
Если Вы собираетесь вооружиться штангенциркулем и приступить к измерениям диаметров композитной стеклопластиковой арматуры, то учтите следующие оговорки:
1. Всё, что описано выше, справедливо лишь для композитной арматуры периодического профиля (с ребрами, намотанными по спирали)! Измерение диаметра стержня у гладкой композитной арматуры, обсыпанной кварцевым песком, представляется практически невозможным.
2. Измеряя внутренний диаметр композитной арматуры периодического профиля избегайте мест, в которых заметно избыточное количество композитного связующего в виде наплывов и капель из застывшей смолы.
3. Сечение стержня композитной арматуры может иметь форму, отличную от идеальной окружности. Так, например, при незаконченной полимеризации из-за протягивания между валами, сечение стержня композитной арматуры может приобретать немного элипсовидную форму. Поэтому, измерять диаметр следует в двух, взаимоперпендикулярных, плоскостях с последующим вычислением усредненного диаметра (сложить два полученных результата друг с другом и результирующую сумму разделить на два).
4. Приведенная таблица справедлива лишь для стальной арматуры класса A-III (А400) по ГОСТ 5781-82 и композитной стеклопластиковой арматуры периодического профиля по ГОСТ 31938-2011. Для стальной арматуры других классов, а так же для других типов композитной арматуры (например, не основе стеклопластика, а на основе базальтопластика) таблица будет иметь совершенно другие значения.

 

 

ДИАМЕТР КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ. РАВНОПРОЧНАЯ ЗАМЕНА

 

Нас часто спрашивают, каким должен быть диаметр композитной арматуры и что такое «равнопрочная замена»? Понятие «равнопрочная замена», появилось как попытка провести некую аналогию между привычной для всех строителей стальной арматурой и композитной арматурой. Любая строительная арматура, используемая для армирования бетонных конструкций, — работает на растяжение (на сжатие работает сам бетон) и применяется для предотвращения растрескивания этой бетонной конструкции.
Прочность арматуры на растяжение измеряется в МПа и имеет название «предел прочности при растяжении». Если приложить к арматуре растягивающее напряжение, превышающее её «предел прочности при растяжении», то она будет разрушится (разорвется). Стоит отметить, что при достижении предела прочности, композитная и стальная арматура разрушаются по-разному — у них разный характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация»):
• У композитной арматуры это прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения;
• У стальной арматуры это кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой.
Другими словами, стальная арматура в какой-то момент теряет прочность и начинает сильно растягиваться. Такое поведение называется «текучестью».
 

Понятие «Равнопрочная замена»


Теперь вернемся к понятию «равнопрочная замена». Как и следует из формулировки, «равнопрочная замена» это замена стальной арматуры на композитную, имеющую другой диаметр, но ту же прочность на растяжение. Соответственно далее отсюда рождается ещё одно понятие, характеризующее композитную арматуру — «равнопрочный диаметр».
Зачем когда-то были введены эти понятия? Дело в том, что до недавнего времени в нашей стране существовал, если так можно выразится, нормативный вакуум. Поэтому неким альтернативным выходом из ситуации было составить таблицу «равнопрочной замены», пользуясь которой строитель мог бы сделать расчет конструкции для стальной арматуры, а потом просто использовать вместо неё композитную, определив необходимый диаметр композитной арматуры по этой самой таблице «равнопрочной замены». Безусловно такой порядок действий не является безусловно правильным и рождает некоторые вопросы, основанные на том, что таблица не учитывает всех особенностей сравниваемых материалов (стали и композита). Например, в случае пожара и нагрева конструкции, стальная и композитная арматура начинают вести себя абсолютно по-разному. Кроме того, модуль упругости при растяжении у композитной арматуры отличается от модуля упругости при растяжении у стальной арматуры. Однако, если речь не идет о таких ответственных конструкциях, как перекрытия, то использование метода равнопрочной замены было вполне оправдано.


Так каким же должен быть диаметр композитной арматуры? Вы будете удивлены, но равнопрочный диаметр композитной арматуры легко посчитать математически. Итак, логика довольно проста:


• Изначально мы ориентируемся на стандартные диаметры, принятые для стальной арматуры. Эти диаметры определены в ГОСТ 5781-82. Механические свойства арматурной стали должны соответствовать нормам, указанным в Таблице 8 данного ГОСТ. Под пределом прочности на растяжение у стальной арматуры берем значение её предела текучести, так как за этим пределом она, по сути, перестаёт «работать».
• Выберем в Таблице 8 ГОСТ 5781-82 интересующий нас класс стальной арматуры. Обычно это самый широко применяемый A-III (А400).
• Составим таблицу, в которой перечислим диаметры стальной арматуры выбранного класса и посчитаем силу, которую нужно приложить к арматуре ДАННОГО ДИАМЕТРА для того, чтобы достигнуть предела текучести. В таблице указан предел текучести в Ньютонах на 1 мм2 площади окружности арматурного прутка. В качестве диаметра стальной арматуры возьмем не внешний или внутренний её диаметр, а номер её профиля, так как он является усредненным диаметром, что следует из ГОСТ 5781-82 пункт 1.4.: «Номинальные диаметры периодических профилей должны соответствовать номинальным диаметрам равновеликих по площади поперечного сечения гладких профилей.»
• Дополним таблицу столбцом с расчетными площадями окружностей для всех арматурных прутков с диаметрами, указанными в первом столбце
• Рассчитаем силу, которую надо приложить, чтобы достигнуть предела текучести для каждого из диаметров. Для этого соответствующую площадь окружности, измеренную в мм2 нужно умножить на предел текучести, характерный для данного класса арматуры и измеряемый в Н/мм2
• Далее нам нужно вычислить равнопрочный диаметр композитной арматуры. При этом, стоит отметить, что учитывая конструкцию современной композитной арматуры, производимой в России, прочность на растяжение у этой композитной арматуры определяется ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО самим телом арматурного стержня, состоящим из пучка параллельных волокон. Следовательно нас интересует исключительно внутренний диаметр композитной арматуры, измеряемый по телу арматурного стержня. Внешний диаметр, измеряемый по виткам намотанных ребер нам абсолютно не интересен, так как эти намотанные по спирали ребра никак не влияют на прочности при растяжении у композитной арматуры.
• Равнопрочный диаметр композитной арматуры рассчитывается в обратном порядке. Другими словами нужно взять ту же величину силы, как та, которую надо приложить, чтобы достигнуть предела текучести металла и рассчитать требуемый внутренний диаметр, который и будет равнопрочным эквивалентом соответствующей стальной арматуре. Единственное отсутствующее значение — «предел прочности при растяжении» у композитной арматуры определяется очень просто, так как является по своей сути справочным. Опуская подробности, его можно принять равным 1100 Н/мм2

Стальная арматура A-III (А400) по ГОСТ 5781-82

 

Композитная стеклопластиковая арматура равнопрочностная по ГОСТ 31938-2011

 Диаметр, мм

S, мм²

предел прочности при растяжении, Н/мм²

Предельное усилие, Н

 

Внутренний диаметр, мм

S, мм²

предел прочности при растяжении, Н/мм²

Предельное усилие, Н

6

28,3

390

11037

 

3,57

10,03

1100

11037

8

50,3

390

19617

 

4,77

17,83

1100

19617

10

78,5

390

30615

 

5,95

27,83

1100

30615

12

113,1

390

44109

 

7,15

40,1

1100

44109

14

154

390

60060

 

8,34

54,6

1100

60060

16

201

390

78390

 

9,53

71,26

1100

78390

18

254

390

99060

 

10,71

90,05

1100

99060

20

314

390

122460

 

11,91

111,33

1100

122460

22

380

390

148200

 

13,1

134,73

1100

148200

25

491

390

191490

 

14,89

174,08

1100

191490

28

616

390

240240

 

16,68

218,4

1100

240240

32

801

390

312390

 

19,02

283,99

1100

312390

36

1018

390

397020

 

21,44

360,93

1100

397020

40

1257

390

490230

 

23,83

445,66

1100

490230

45

1500

390

585000

 

26,03

531,82

1100

585000

50

1963

390

765570

 

29,78

695,97

1100

765570

55

2376

390

926640

 

32,76

842,4

1100

926640

60

2827

390

1102530

 

35,73

1002,3

1100

1102530

70

3848

390

1500720

 

41,69

1364,29

1100

1500720

80

5027

390

1960530

 

47,65

1782,3

1100

1960530

 

Диаметр композитной арматуры


Вот теперь мы можем ответить на вопрос: Какой должен быть диаметр композитной арматуры?Пример: если Вы ищите замену стальной арматуре класса A-III (А400) с диаметром (номером профиля) 14мм, то Вам нужно брать стеклопластиковую арматуру, внутренний диаметр (измеренный по телу прутка) которой должен быть не менее 8,34 мм!
Если Вы собираетесь вооружиться штангенциркулем и приступить к измерениям диаметров композитной стеклопластиковой арматуры, то учтите следующие оговорки:
1. Всё, что описано выше, справедливо лишь для композитной арматуры периодического профиля (с ребрами, намотанными по спирали)! Измерение диаметра стержня у гладкой композитной арматуры, обсыпанной кварцевым песком, представляется практически невозможным.
2. Измеряя внутренний диаметр композитной арматуры периодического профиля избегайте мест, в которых заметно избыточное количество композитного связующего в виде наплывов и капель из застывшей смолы.
3. Сечение стержня композитной арматуры может иметь форму, отличную от идеальной окружности. Так, например, при незаконченной полимеризации из-за протягивания между валами, сечение стержня композитной арматуры может приобретать немного элипсовидную форму. Поэтому, измерять диаметр следует в двух, взаимоперпендикулярных, плоскостях с последующим вычислением усредненного диаметра (сложить два полученных результата друг с другом и результирующую сумму разделить на два).
4. Приведенная таблица справедлива лишь для стальной арматуры класса A-III (А400) по ГОСТ 5781-82 и композитной стеклопластиковой арматуры периодического профиля по ГОСТ 31938-2011. Для стальной арматуры других классов, а так же для других типов композитной арматуры (например, не основе стеклопластика, а на основе базальтопластика) таблица будет иметь совершенно другие значения.