ทำไมเราจึงใช้เหล็กเสริมหลายตัวแทนที่จะเป็นแท่งเดียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ในคอนกรีตเสริมเหล็ก

เหตุใดเราจึงใช้เหล็กเสริมหลายตัวแทนที่จะเป็นหนึ่งเดียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ในคอนกรีตเสริมเหล็ก

การเพิ่มจำนวนเหล็กเส้นเสริมหมายความว่าคอนกรีตเสริมเหล็กจะมีความต้านทานแรงดึงสูงกว่าหรือไม่?

มีสาเหตุบางประการ

ก่อนอื่นฉันจะสมมติว่าคุณกำลังพูดถึงการแทนที่ rebars ขนาดเล็กด้วยอันที่ขนาดที่สมเหตุสมผล: เช่นแทนที่ (7.54 cm ² ) โดยใช้ (8.04 cm ² )$15\phi8$$1\phi32$

เหตุผลหนึ่งคือการปรับปรุงความง่ายในการก่อสร้าง คานคอนกรีตเสริมแรงยังมีการเสริมแรงแบบขวางและเป็นเรื่องธรรมดามากที่จะวางเหล็กเส้นที่มุมทั้งสี่ของการเสริมแรงในแนวขวางเพื่อผูกทุกอย่างเข้าด้วยกันในกรงที่ค้ำจุนตัวเอง แต่นั่นหมายความว่าคุณควรวางขอบเขตล่างของ 2 เหล็กเส้นในแต่ละหน้า (ด้านบนและด้านล่าง) แต่ทำไมไม่นำมาใช้ (8.04 ซม. ² ) แทน ?15 ϕ $4\phi16$$15\phi8$

เหล็กเส้นขนาดเล็กจำนวนมากปรับปรุงพฤติกรรมของส่วนต่อประสานกับคอนกรีต พื้นที่ผิวทั้งหมดในการส่งแรงดึงจากเหล็กไปยังคอนกรีตที่จุดยึดจะยิ่งใหญ่ขึ้นช่วยลดความเครียดแรงดึงดังนั้นจึงทำให้ความยาวของจุดยึดและจุดต่อรอยต่อสั้นลง นอกจากนี้ยังช่วยลดรอยแตกที่จะเกิดขึ้นในคอนกรีต

ท้ายที่สุดแล้วหนึ่งสามารถมีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยเหล็กเส้นขนาดเล็ก: ถ้าสิ่งที่คุณต้องการคือ 7.5 ซม. ²คุณจะต้อง (7.54 ซม. ² ), (7.85 ซม. ² ), (8.59 ซม. ² ), (8.04 ซม. ² ), (9.42 ซม. ² ), (9.82 ซม. ² ) หรือ (8.04 ซม. ² ) ให้การใช้งานเหล็กอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดโดยเพิ่มพิเศษให้น้อยที่สุด อย่างไรก็ตามมันไม่ได้เป็นอย่างนั้นเสมอไป มันก็มักจะเป็น10 ϕ 10 7 ϕ 12.5 4 ϕ 16 3 ϕ 20 2 ϕ 25 1 ϕ 32 ϕ $15\phi8$$10\phi10$$7\phi12.5$$4\phi16$$3\phi20$$2\phi25$$1\phi32$$\phi8$

ตอนนี้ฉันจะถือว่าคุณกำลังพูดคุยเกี่ยวกับการใช้หนึ่งแถบเหล็กขนาดใหญ่ขัน: คือแทนที่จะเป็น (68.2 ซม. ² ) โดยใช้1บางประเด็นที่ยกมาในที่นี้ยังคงใช้ได้แม้ว่าคุณกำลังพูดถึงความสมเหตุสมผล แต่ความสำคัญลดลง1 ϕ $20\phi20$$1\phi94$

เหตุผลหนึ่งคือต้นทุน แนวคิดนี้แสดงถึงการสร้างเหล็กเส้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนดเองสำหรับแต่ละลำแสง (มิฉะนั้นสิ่งที่คุณกำลังพูดคือเหล็กเส้นปัจจุบันนั้นมีขนาดเล็กเกินไป) ซึ่งจะขัดขวางการใช้เครื่องชั่งเพื่อลดต้นทุน โรงงานสามารถลดต้นทุนต่อหน่วยของแถบโดยทำล้านรายการ หากแต่ละลำแสงในแต่ละไซต์งานจะต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนดเองจะไม่สามารถประหยัดต้นทุนได้$\phi10$

นอกจากนี้เหล็กเส้นเดียวจะมีน้ำหนักเกือบ 54 กก. / ม. ซึ่งหมายความว่าคุณจะต้องใช้รถเครนเพื่อจัดตำแหน่งในขณะที่สามารถวางด้วยมือได้อย่างง่ายดายด้วยมือของคนเดียวทีละคน20 ϕ $\phi94$$20\phi20$

เช่นเดียวกันที่ปลายลำแสงของคุณเหล็กอาจจะต้องโค้งงอ เส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กเส้นใหญ่ขึ้นรัศมีการดัดก็จะมากขึ้น

แล้วมีสิ่งนี้:

เนื่องจากจุดศูนย์ถ่วงของเหล็กของคุณจะอยู่ห่างจากหน้าคอนกรีตมากขึ้นก็จะมีประสิทธิภาพน้อยลง: คุณจะต้องใช้เหล็กมากขึ้นเพื่อให้ได้ความแข็งแรงเท่ากัน สิ่งนี้ยังใช้กับส่วนแรกของคำตอบนี้ด้วยที่เราพูดถึงขนาดที่เหมาะสม แต่แล้วความแตกต่างก็เล็กลงอย่างเห็นได้ชัด

แต่ทำไมไม่ใช้เหล็กแผ่นแทนที่จะเป็นเหล็กเส้นกลมขนาดใหญ่ล่ะ? นรกเนื่องจากจะไม่มีช่องว่างระหว่างเหล็กเส้นอีกต่อไปคุณสามารถเลือกแผ่นที่บางกว่าขนาดของเหล็กเส้นหลายเส้นซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าเช่นกัน! แต่จากนั้นพื้นที่ผิวของคุณจะลดลงเพิ่มความเค้นในการถ่ายโอนดังนั้นความยาวของสมอและรอยต่อรอยต่อ นอกจากนี้แผ่นงานเป็นองค์ประกอบสองมิติดังนั้นอาจมีพฤติกรรมตามขวางอื่น ๆ ที่อาจนำไปสู่ปัญหา นอกจากนี้คุณจะเทคอนกรีตพื้นผิวด้านล่างของคานอย่างไร

ในตอนท้ายของวันกฎที่ดีที่สุดของหัวแม่มือ (หรือที่ดีที่สุดที่ฉันพยายามจะใช้) คือการทำอย่างดีที่สุดเพื่อให้ทุกอย่างเป็นเหล็กเส้นน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่เติมเลเยอร์เหล่านั้นให้มากที่สุด ( ในขณะที่ยังคงให้พื้นที่ที่สะดวกสบายสำหรับเทคอนกรีตที่เหมาะสมรวมถึงพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับเครื่องสั่น) ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือเลเยอร์สุดท้าย (ไกลที่สุดจากใบหน้าที่เกี่ยวข้องของลำแสง) ซึ่งสามารถปล่อยให้ว่างเปล่าได้ (แต่ควรมีแถบจำนวนมากที่อนุญาตให้ทำตามรูปแบบสมมาตรของเลเยอร์ก่อนหน้า) เอาล่ะสมดุลกับการมีประสิทธิภาพกับเหล็ก: ถ้ามันต้องใช้เหล็กเส้นขนาดใหญ่และส่งผลให้พื้นที่ที่รับเอาเหล็กมีขนาดใหญ่กว่าถ้าเพิ่มอีกชั้นด้วยเหล็กเส้นที่มีขนาดเล็กกว่านั้นอาจจะเป็นอีกชั้นที่ดีที่สุด

วัตถุประสงค์หลักของเหล็กเส้นคือการปรับปรุงความต้านทานแรงดึงของคอนกรีตและในทางปฏิบัติส่วนใหญ่ของโหลดเหล่านี้มาจากการดัดมากกว่าแรงตึงบริสุทธิ์

เมื่อลำแสงภายใต้แรงดัดความเค้นที่ใหญ่ที่สุดอยู่ที่ขอบและใบหน้าของลำแสงดังนั้นเพียงแค่มีแท่งขนาดใหญ่หนึ่งแท่งที่วิ่งลงมาตรงกลางจะไม่ทำอะไรมากนักเนื่องจากส่วนนี้ของโครงสร้างนั้นเห็นภาระน้อยมากจนกระทั่งมันเริ่ม ล้มเหลว.

การมีเหล็กเส้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กกระจายไปทั่วโครงสร้างยังช่วยกระจายน้ำหนักจากคอนกรีตไปยังเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากมีพื้นที่สัมผัสที่มากขึ้นสำหรับการยึดเกาะระหว่างทั้งสอง

ในทางปฏิบัติขนาดและตำแหน่งของการเสริมแรงเหล็กจะถูกกำหนดโดยการโหลดที่คาดหวังในโครงสร้างและเป็นการประนีประนอมระหว่างความแข็งแรงน้ำหนักค่าใช้จ่ายและการปฏิบัติจริงของการประกอบเหล็กในระหว่างการก่อสร้าง

จากมุมมองของแนวคิดล้วนๆบาร์ขนาดใหญ่หนึ่งแห่งในพื้นที่เดียวกันกับแท่งขนาดเล็กหลาย ๆ แท่งจะให้ความจุโมเมนต์เดียวสำหรับคานคอนกรีต นี่คือสมมุติว่าศูนย์กลางของบาร์อยู่ที่ระดับความลึกเท่ากัน

การกระจายตัวของแท่ง (แท่งเล็กหลายอัน) ช่วย จำกัด รอยแตกโดยการกระจายแรงดึงผ่านคอนกรีตที่มีความกว้างมากขึ้น

แท่งขนาดเล็กหลายอันช่วยในการมองการตอบโต้ที่หน้าจอคอนกรีตและเสริมแรงด้วย แถบขนาดใหญ่เดียวมีพื้นที่ผิวน้อยกว่าหลายแถบเล็ก ซึ่งหมายความว่าสำหรับการโหลดที่กำหนดความเค้นระหว่างพื้นผิวของบาร์และคอนกรีตจะมากขึ้นในเคสบาร์เดี่ยว แอปพลิเคชั่นนี้มีความยาวในการพัฒนาของการเสริมแรง

นอกเหนือไปจากคำตอบของวาซาบิ - ซึ่งเป็นที่ดี - บาร์ขนาดใหญ่เส้นผ่าศูนย์กลางต้องบ้าระยะเวลาในการพัฒนาและระยะเวลาในตัก

กฎของการประเมินหัวแม่มือสำหรับการพัฒนาและความยาวรอบคือ 40 ขนาด สำหรับบาร์ขนาด 20 มม. ที่มีขนาดใหญ่ แต่สมเหตุสมผล 80 ซม. แต่จะมีขนาด 128 ซม. สำหรับบาร์ 32 มม. และ 2 ม. สำหรับบาร์ 50 มม.

สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเรื่องความยาวรอบได้โดยใช้ตัวเชื่อมต่อเชิงกล แต่ความยาวของการพัฒนา 2 เมตรจะทำให้เหล็กจำนวนมากเสียและต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่ซึ่งมักใช้งานไม่ได้

คอนกรีตและเหล็กกล้ามีพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างมาก: สันนิษฐานว่าคอนกรีตไม่สามารถรับแรงดึงได้ทันทีที่รอยแตกแรกปรากฏขึ้นในขณะที่เหล็กเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการรับแรงดึง มันจะเหมาะอย่างยิ่งที่จะมีเส้นเหล็กเล็ก ๆ บาง ๆ ซึ่งแตกต่างจากเหล็กเส้นใหญ่ที่มีขนาดเล็กเพียงไม่กี่ชนิดซึ่งคล้ายกับวิธีการที่ไฟเบอร์กลาสทำงานเป็นเนื้อเดียวกัน
พิเศษเนื่องจากเรารู้ว่าสมมติฐานการออกแบบของเรานั้นง่ายมากที่จะทำให้งานวิศวกรรมปฏิบัติได้จริง สิ่งต่าง ๆ เช่นสภาพภูมิอากาศและแสงแดดที่เลื่อนออกไปความชื้นการปล่อยสารกัดกร่อนผ่านรอยแตกในสมาชิกล้วนส่งผลกระทบต่อพฤติกรรมของสมาชิก ดังกล่าวข้างต้นพื้นที่และพื้นผิวสัมผัสของเหล็กเส้นมีความสัมพันธ์ในอัตราส่วนข้อเสียของกำลังสองสำหรับพื้นที่ของแถบที่ถ่ายโอนความตึงเครียดผ่านแรงเสียดทานผิวกับคอนกรีต
ในทางกลับกันข้อกำหนดในทางปฏิบัติในระหว่างการก่อสร้างเช่นบาร์ที่ไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้ง่ายภายใต้การสัญจรของคนงานหรือพื้นที่ที่พักอาศัยเพื่ออนุญาตให้ผ่านทางท่อชั่วคราวหรือท่อร้อยสายไฟได้ นั่นคือรหัสทางวิศวกรรมที่เข้ามาในการเล่นเพื่อสร้างแผนเกมที่เหมือนกันและคาดการณ์ได้ ดังนั้นวิศวกรเครื่องกลหรือนักออกแบบฮาร์ดแวร์จะรู้ว่าอะไรที่พวกเขาระบุหรือคาดหวังว่าจะได้ผล

เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กของบาร์จุดศูนย์ถ่วงอยู่ใกล้กับพื้นผิวคอนกรีต เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ของจุดศูนย์กลางบาร์ของแรงโน้มถ่วงอยู่ไกลจากพื้นผิวคอนกรีต เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กของบาร์ง่ายต่อการ handla จากนั้นเส้นผ่าศูนย์กลางที่ใหญ่กว่าของบาร์ เส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กเส้นใหญ่ขึ้นรัศมีการดัดก็จะมากขึ้น

ฉันคิดว่า 4 บาร์ D1 จะดีกว่า 1 บาร์ D2 (พื้นที่แรงดึงเดียวกัน

นอกจากนั้นแถบที่ใหญ่กว่านั้นจะมีความเปราะมากกว่าในขณะที่แท่งที่เล็กกว่านั้นจะให้ผลผลิตผิวที่ดีกว่า (ความยืดหยุ่นและพลาสติกจะดีกว่าเปราะ) เพิ่มความปลอดภัยเมื่อเกิดความล้มเหลว