Calcolatore di Ferri d'Armatura

Che cos’è un calcolatore di ferri d’armatura?

Un calcolatore di ferri d’armatura determina la maglia di acciaio di una soletta in calcestruzzo. Il calcestruzzo resiste bene a compressione ma male a trazione, perciò una soletta viene armata con una rete di barre d’acciaio posate ad angolo retto tra loro. Questo calcolatore prende le dimensioni della soletta, l’interasse di quella maglia, il copriferro lasciato ai bordi e il diametro del ferro, e restituisce i tre numeri che servono davvero per ordinare e posare l’acciaio: quante barre corrono in ciascuna direzione, la lunghezza lineare totale di ferro e il peso totale di acciaio.

I fornitori vendono i ferri a peso o a lunghezza di barra, mentre il disegno prescrive una maglia: per questo la lunghezza totale e il peso totale sono i valori che trasformano un interasse sulla carta in una fornitura preventivabile.

Come funziona il calcolatore?

Inserisci la lunghezza della soletta e la larghezza della soletta, l’interasse dei ferri (la distanza da asse ad asse della maglia, tipicamente 12 in o 30 cm) e il copriferro di bordo (la distanza dal bordo della soletta al primo ferro, tipicamente 3 in o 7,5 cm). Poi scegli il diametro del ferro.

Il calcolatore riduce ogni lato di due volte il copriferro per ottenere la luce armata, divide quella luce per l’interasse, arrotonda per difetto e aggiunge uno — il conteggio del “palo di recinzione”, perché una maglia con $n$ campi richiede $n + 1$ barre. Lo fa una volta per ciascuna direzione, moltiplica ogni numero di barre per la lunghezza delle barre in quella direzione e somma i due totali. Infine moltiplica la lunghezza totale per la massa unitaria del ferro scelto per ottenere il peso dell’acciaio.

Ogni misura ha il proprio selettore di unità, quindi puoi inserire la soletta in metri e l’interasse in pollici se è così che riporta il disegno: il calcolatore converte tutto internamente. La lunghezza totale si legge in metri, piedi, iarde e altro; il peso totale in chilogrammi, libbre, tonnellate o tonnellate corte.

Formule

Prendi la lunghezza della soletta $L$, la larghezza $W$, l’interasse della maglia $s$ e il copriferro di bordo $c$. Riducendo un lato del copriferro su entrambi i bordi si ottiene la luce armata, quindi il numero di barre distribuite lungo la lunghezza è:

$$n_L = \left\lfloor \frac{L - 2c}{s} \right\rfloor + 1$$

e il numero distribuito lungo la larghezza è:

$$n_W = \left\lfloor \frac{W - 2c}{s} \right\rfloor + 1$$

La funzione parte intera arrotonda per difetto a un numero intero di campi, e il $+ 1$ aggiunge la barra che chiude l’ultimo campo. Nota l’incrocio: le $n_L$ barre contate lungo la lunghezza corrono nel senso della larghezza, quindi ognuna è lunga $W - 2c$, mentre le $n_W$ barre corrono nel senso della lunghezza e sono lunghe $L - 2c$. La lunghezza lineare totale di ferro $T$ è dunque:

$$T = n_L \times (W - 2c) + n_W \times (L - 2c)$$

Con una massa unitaria $m$ per il diametro scelto, il peso totale dell’acciaio $M$ è:

$$M = T \times m$$

Diametri dei ferri e massa unitaria

Il menu a tendina dei diametri riporta le quattro misure più usate nelle solette, con le masse nominali pubblicate nella norma ASTM A615/A615M, lo standard statunitense per le barre d’armatura in acciaio al carbonio. La norma pubblica una massa metrica in kg/m e un peso imperiale in lb/ft: per questo le due colonne differiscono leggermente nell’ultima cifra invece di convertirsi esattamente l’una nell’altra.

Il numero della barra è il diametro in ottavi di pollice: una barra #4 misura 4/8 in, cioè 1/2 in. Il calcolatore usa internamente la colonna in kg/m e converte nell’unità di peso che selezioni. I risultati sono una stima basata su questa tabella pubblicata; un disegno strutturale prevale sempre.

Esempi svolti

Esempio 1: una soletta di 6 m × 4 m con maglia da 300 mm

Una soletta è lunga 6 m e larga 4 m, armata con ferri #4 su una maglia da 0,3 m, con 0,075 m di copriferro ai bordi. Le luci armate sono $6 - 2 \times 0.075 = 5.85$ m e $4 - 2 \times 0.075 = 3.85$ m.

$$n_L = \left\lfloor \frac{6 - 2 \times 0.075}{0.3} \right\rfloor + 1 = \lfloor 19.5 \rfloor + 1 = 20$$ $$n_W = \left\lfloor \frac{4 - 2 \times 0.075}{0.3} \right\rfloor + 1 = \lfloor 12.83 \rfloor + 1 = 13$$

Le 20 barre contate lungo la lunghezza corrono nel senso della larghezza per 3,85 m ciascuna, e le 13 barre contate lungo la larghezza corrono nel senso della lunghezza per 5,85 m ciascuna:

$$T = 20 \times 3.85 + 13 \times 5.85 = 77 + 76.05 = 153.05 \, \text{m}$$ $$M = 153.05 \times 0.996 = 152.44 \, \text{kg}$$

La soletta richiede quindi 20 barre in un senso e 13 nell’altro: 153,05 m di ferro #4, per un peso di circa 152,44 kg (336,07 lb).

Esempio 2: una soletta di 20 ft × 10 ft con maglia da 12 in

Una soletta è lunga 20 ft e larga 10 ft, armata con ferri #4 su una maglia da 12 in (1 ft), con 3 in di copriferro. Le luci armate sono 19,5 ft e 9,5 ft.

$$n_L = \left\lfloor \frac{19.5}{1} \right\rfloor + 1 = 20$$ $$n_W = \left\lfloor \frac{9.5}{1} \right\rfloor + 1 = 10$$ $$T = 20 \times 9.5 + 10 \times 19.5 = 190 + 195 = 385 \, \text{ft}$$

Sono 385 ft di ferro #4, per un peso di circa 257,67 lb (116,88 kg). Si vede quanto acciaio costa la maglia: dimezzare l’interasse a 6 in raddoppierebbe all’incirca entrambi i valori.

Note pratiche

• L’interasse è da asse ad asse. La misura della maglia su un disegno si prende da asse a asse del ferro, non tra le facce di barre adiacenti. Inseriscila così qui.
• Il copriferro di bordo non è il copriferro inferiore. Il copriferro di questo calcolatore è l’arretramento orizzontale dal bordo della soletta al primo ferro. Il copriferro sotto la rete — la profondità dell’acciaio nel getto — è un requisito strutturale a sé e non cambia il numero di barre.
• Ordina in lunghezze commerciali e prevedi le sovrapposizioni. I ferri si vendono in lunghezze fisse (spesso 20 ft oppure 6 m e 12 m). Una barra più lunga della misura commerciale va giuntata, e una giunzione per sovrapposizione si sovrappone tipicamente di 40 o più diametri: quella sovrapposizione è acciaio in più che il calcolatore non aggiunge, quindi maggiora l’ordine sulle solette grandi.
• Aggiungi sfrido per tagli e piegature. Tagliare i ferri a misura e piegarli ai bordi lascia ritagli. Un piccolo margine sulla lunghezza calcolata evita di restare corti.
• Verifica anche il calcestruzzo. Definito l’acciaio, usa il calcolatore di calcestruzzo per ricavare il volume del getto e il numero di sacchi per la stessa soletta.