Betonarme betonda büyük çaplı bir çubuk yerine neden birden çok takviye çubuğu kullanıyoruz?

Betonarme betonda neden büyük çaplı bir tane yerine birden çok takviye çubuğu kullanıyoruz?

Betonarme çubuklarının sayısının arttırılması betonarme betonun daha yüksek bir gerilme mukavemetine sahip olacağı anlamına mı geliyor?

Bir kaç neden var.

Öncelikle bir grup küçük donatı makul büyüklükteki tek bir parça ile değiştirdiğinizden söz edeceğim: (8.04 cm ² ) kullanarak (7.54 cm ² ) yerine .$15\phi8$$1\phi32$

Bunun bir nedeni, yapılandırılabilirliği kolaylaştırmaktır. Betonarme kirişler de enine takviyeye sahiptir ve her şeyi kendi kendini destekleyen bir kafese bağlamak için enine donatıların dört köşesine inşaat demirleri yerleştirmek çok yaygındır (bu aynı zamanda enine donatıların köşelerinde betonun ezilmesini de engeller). Ancak bu, her bir yüze (üst ve alt) 2 inşaat demiri alt sınırı yerleştirmeniz gerektiği anlamına gelir. Ama neden yerine (8.04 cm ² ) ?15 ϕ $4\phi16$$15\phi8$

Birden fazla küçük inşaat demiri, beton-çelik ara yüzün davranışını geliştirir. Gerilme kuvvetlerini çelikten ankrajlardaki betona iletmek için toplam yüzey alanı daha fazladır, bu da gerilme stresini azaltır ve böylece sabitleme ve vatka ekleme uzunluklarını kısaltır. Bu aynı zamanda betonda oluşacak çatlakları da azaltır.

Son olarak, daha küçük inşaat demiri ile genellikle daha verimli olabilir: Eğer gerçekten ihtiyacınız olan şey 7.5 cm ^{2 ise} , (7.54 cm ² ), (7.85 cm ² ), (8.59 cm ² ), (8.04 cm ² ), (9.42 cm ² ), (9.82 cm ² ), ya da (8.04 cm ² ). mümkün olduğunca az ekstra koyarak, çelik en verimli kullanımını verir. Ancak açıkçası, bu her zaman böyle değildir. Sadece sık sık.10 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$

Şimdi gülünç büyüklükte bir çelik çubuk kullanmaktan bahsettiğinizi varsayacağım: yani kullanarak (68.2 cm ² ) . Burada dile getirilen noktalardan bazıları, makul olmaktan bahsediyor olsanız bile yine de geçerlidir, ancak önemi azalır.1 ϕ $20\phi20$$1\phi94$

Bunun bir nedeni maliyettir. Bu konsept, her kiriş için özel çaplı inşaat demiri yapmayı (aksi takdirde, mevcut inşaat demirinin çok küçük olduğunu) ima etmeyi gerektirir; bu da maliyetleri düşürmek için ölçek kullanımını engelleyecektir. Bir fabrika, milyonlarca üretim yaparak bir bar birim maliyetini azaltabilir . Her şantiyedeki her kiriş özel bir çap gerektirecekse, bu tür maliyet tasarrufları mümkün değildir.$\phi10$

Ayrıca, tek bir inşaat demiri yaklaşık 54 kg / m ağırlığındadır, yani yerine koymak için bir vinç kullanmanız gerekirken, tek bir işçi tarafından kolayca yerleştirilebilir.20 ϕ $\phi94$$20\phi20$

Ayrıca, kirişinizin uç kısımlarında çeliğin muhtemelen bükülmesi gerekecektir. İnşaat demiri çapı büyüdükçe bükülme yarıçapı da büyür.

Ve sonra şu var:

Çeliğinizin ağırlık merkezi betonun yüzeyinden daha uzak olacağından, aynı zamanda daha az verimli olacaktır: aynı mukavemete ulaşmak için daha fazla çeliğe ihtiyacınız olacak. Bu, makul boyutlardan bahsettiğimiz bu cevabın ilk kısmı için de geçerlidir, ancak fark çok daha küçüktür.

Ama neden büyük bir dairesel inşaat demiri yerine bir çelik sac kullanmıyorsunuz? Cehennem, artık inşaat demiri arasındaki boşluklara sahip olmayacağından, birden fazla inşaat demiri çapından daha ince ve bu nedenle de daha verimli bir levha seçebilirsiniz! Ancak daha sonra yüzey alanınız azalarak transfer gerilmeleri ve dolayısıyla ankraj ve vatka ekleme uzunlukları artar. Ayrıca, bir tabaka iki boyutlu bir elementtir, bu yüzden problemlere yol açabilecek başka enine davranışlar olabilir. Ayrıca, kirişin alt yüzü için betonu nasıl dökersiniz?

Günün sonunda, en iyi başparmak kuralı (veya, kullanmaya çalıştığım kural), her şeyi mümkün olduğunca az inşaat demiri katmanına sığdırmak için elinizden gelenin en iyisini yapmaktır, ancak bu katmanları mümkün olduğunca doldurmaktır ( yine de vibratör için gerekli alan da dahil olmak üzere uygun beton dökmeleri için rahat bir alan bırakır). Tek istisna, boş bırakılabilen (ancak tercihen önceki katmanların simetrik bir desenini izlemesine izin veren bir dizi çubukla) son katmandır (kirişin ilgili yüzünden en uzak). Peki, bunu çelikle verimli olarak dengeleyin: eğer bu büyük bir inşaat demiri kullanılmasını gerektiriyorsa ve benimsenmiş bir çelik alanı daha küçük inşaat demiri ile eklenmiş olandan çok daha büyükse, belki başka bir katman en iyisidir.

İnşaat demirinin temel amacı betonun gerilme mukavemetini arttırmaktır ve pratikte bu yüklerin çoğu saf gerginlikten ziyade bükülmeden gelir.

Bükülme kuvvetlerine maruz kalan bir kiriş, kirişin kenarlarında ve yüzlerinde en büyük gerginlik olduğundan, merkezden aşağıya doğru tek bir büyük çubuğun olması çok fazla bir şey yapmaz, çünkü yapının bu kısmı başlayana kadar çok az yük görür başarısız.

Yapı boyunca daha küçük çaplı donatı demirine sahip olmak, ikisi arasında yapışma için daha büyük bir temas alanı olduğundan, yükü betondan çeliğe daha etkili bir şekilde dağıtır.

Uygulamada, çelik donatıların boyutu ve yerleşimi, yapı üzerinde beklenen yükleme ile belirlenecektir ve mukavemet, ağırlık, maliyet ve çelik konstrüksiyonun inşaat sırasında montajının pratikliği arasında bir uzlaşmadır.

Tamamen kavramsal bir bakış açısından, birden çok daha küçük çubukla aynı alandaki büyük bir çubuk, bir beton kiriş için aynı moment kapasitesini sağlar. Bu, çubukların merkezinin aynı derinlikte olduğunu varsayar.

Çubukların dağılımı (çoklu küçük çubuklar), çekme kuvvetini daha geniş bir beton genişliğine yayarak çatlakların sınırlanmasına yardımcı olur.

Birden çok daha küçük çubuk, beton ve takviye çeliğinin arayüzündeki etkileşime bakarken de yardımcı olur. Tek bir büyük çubuk, birden çok küçük çubuktan daha az yüzey alanına sahiptir. Bu, belirli bir yük için, çubuğun yüzeyi ile beton arasındaki stresin tek çubuk durumunda daha fazla olduğu anlamına gelir. Bunun takviye geliştirme uzunluğuna uygulamaları vardır.

Wasabi'nin cevabına ek olarak - ki bu harika - büyük çaplı çubuklar deli geliştirme uzunluğuna ve tur uzunluğuna ihtiyaç duyar .

Geliştirme ve tur uzunluğu için temel tahmin kuralı 40 çaptır. Büyük ancak makul 80 cm olan 20 mm çubuklar için 32 mm çubuklar için 128 cm ve 50 mm çubuklar için 2 metre olur.

Tur uzunluğu sorunu mekanik konektörler kullanılarak önlenebilir, ancak 2 metrelik geliştirme uzunluğu çok fazla çelik harcar ve genellikle kullanılamayan geniş bir alana ihtiyaç duyar.

Beton ve Çelik çok farklı şekillerde davranır: beton, ilk çatlaklar ortaya çıkar çıkmaz herhangi bir gerilme gerilmesine dayanamayacağı varsayılırken, çelik gerilme gerilmesi için ideal bir malzemedir. Optimum olarak, birkaç büyük olanın aksine, fiberglasın homojen şekilde nasıl çalıştığına benzeyen ince küçük çelik tellere sahip olmak ideal olacaktır.
Özellikle bildiğimiz için tasarım varsayımlarımız mühendislik işini pratik hale getirmek için oldukça basitleştirilmiştir. İklim ve erteleyici güneşe maruz kalma, nem, bir üyedeki çatlaklardan aşındırıcı maddelerin nüfuz etmesi gibi şeyler, bir üyenin davranışını etkiler. Ayrıca yukarıda belirtildiği gibi, çelik çubuğun alanı ve temas yüzeyi, çubuğun cilt sürtünmesi yoluyla betona gerilimi ileten alanı için ikisinin dezavantajlı bir oranıyla ilişkilidir.
Diğer yandan, inşaat sırasında, işçilerin yaya trafiği altında kolayca deforme olmayan barlar veya geçici boruların veya kanalların geçişine izin vermek için konaklama yeri gibi pratik gereksinimlere izin verilmelidir. Tekdüze ve öngörülebilir bir oyun planı yapmak için devreye giren mühendislik kodları buydu. bu yüzden makine mühendisi veya donanım tasarımcısı ne belirttiklerini veya ne bekleyeceğini bilir.

Çubuk ağırlık merkezinin küçük çapı beton yüzeye yakındır. çubuk ağırlık merkezinin daha büyük çapı beton yüzeyinden uzaktır. çubuğun küçük çapı handla sonra bar büyük çapı kolay. İnşaat demiri çapı büyüdükçe bükülme yarıçapı da büyür.

4 bar D1'in 1 bar D2'den daha iyi olacağını düşünüyorum (aynı gerilme alanı, ancak daha fazla yapıştırma yüzeyi).

Buna ek olarak, daha büyük çubuklar daha kırılgandır, daha küçük çubuklar ise baskın yüzey verimine sahiptir (kırılgandan daha elastik ve plastiktir). Arıza meydana geldiğinde güvenlik sağlar.