鉄筋コンクリートの大きな直径の1本の鉄筋ではなく、複数の鉄筋を使用するのはなぜですか？

鉄筋コンクリートで大きな直径の鉄筋の代わりに複数の鉄筋を使用するのはなぜですか？

鉄筋の数を増やすということは、鉄筋コンクリートの引張強度が高くなるということですか？

いくつかの理由があります。

つまり、代わりに：私は、まずあなたは、単一の合理的なサイズのいずれかで小さな鉄筋の束を交換する話をしていると仮定するつもりだ（7.54センチメートル²）、使用して1 φ 32（8.04センチメートル²）。$15\phi8$$1\phi32$

$4\phi16$$15\phi8$

複数の小さな鉄筋は、コンクリートと鋼の境界面の動作を改善します。アンカーから鋼材からコンクリートに引張力を伝達するための総表面積が大きくなり、引張応力が減少するため、アンカーと重ね継ぎの長さが短くなります。これにより、コンクリートに発生するひび割れも減少します。

$15\phi8$$10\phi10$$7\phi12.5$$4\phi16$$3\phi20$$2\phi25$$1\phi32$$\phi8$

$20\phi20$$1\phi94$

$\phi10$

$\phi94$$20\phi20$

同様に、ビームの先端では、おそらく鋼を曲げる必要があります。鉄筋の直径が大きいほど、曲げ半径が大きくなります。

そして、これがあります：

スチールの重心はコンクリートの表面から遠くなるため、効率も低下します。同じ強度を実現するには、より多くのスチールが必要になります。これは、この回答の最初の部分にも当てはまります。ここでは、妥当なサイズについて話していましたが、その差は明らかにはるかに小さくなっています。

しかし、1つの大きな円形鉄筋の代わりに、鋼板を使用しないのはなぜですか？地鉄、鉄筋の間にスペースがなくなるため、複数の鉄筋の直径よりも薄いシートを選択できます。したがって、シートの効率も向上します。しかし、その場合は表面積が減少し、伝達応力が増加するため、アンカーとラップスプライスの長さが長くなります。また、シートは2次元要素であるため、他の横方向の動作が発生して問題が発生する可能性があります。また、梁の底面にコンクリートをどのように注ぎますか？

結局のところ、最良の経験則（または、私が使用しようとするもの）は、すべてを可能な限り少ない鉄筋層に収まるように最善を尽くすことですが、それらの層を可能な限り埋めることです（バイブレータに必要なスペースを含め、適切なコンクリートを注ぐための快適なスペースを残します）。唯一の例外は、最後のレイヤー（ビームの関連する面から最も遠い）で、空のままにすることができます（ただし、前のレイヤーの対称パターンに従うことができるバーの数が望ましい）。さて、鋼と効率的であることとのバランスをとってください：これが大きな鉄筋の使用を必要とし、より小さな鉄筋で別の層が追加された場合よりもはるかに大きな鋼の採用面積をもたらす場合、おそらく別の層が最適です。

鉄筋の主な目的はコンクリートの引張強度を向上させることであり、実際にはこれらの荷重のほとんどは純粋な張力ではなく曲げから生じます。

曲げ力を受ける梁の場合、最大の応力は梁の端と面にあるため、中央に1本の大きな棒が走っているだけでは、構造のこの部分には負荷がかかるまで負荷がほとんどかかりません。不合格。

より小さな直径の鉄筋が構造全体に分散されていると、2つの間に接着のためのより大きな接触領域があるため、コンクリートから鋼への荷重がより効果的に分散されます。

実際には、鉄筋のサイズと配置は、構造への予想される荷重によって決定され、強度、重量、コスト、および建設中に鉄骨を組み立てる実用性の間の妥協点です。

純粋に概念的な観点から、複数の小さなバーと同じ面積の1つの大きなバーは、コンクリート梁に対して同じモーメント容量を提供します。これは、バーの中心がすべて同じ深さにあると仮定しています。

バーの分布（複数の小さなバー）は、張力をコンクリートのより広い幅に広げることにより、亀裂を制限するのに役立ちます。

複数の小さなバーは、コンクリートと鉄筋の界面での相互作用を調べるときにも役立ちます。単一の大きなバーは、複数の小さなバーよりも表面積が小さくなります。これは、与えられた荷重に対して、鉄筋の表面とコンクリートの間の応力が単一の鉄筋の場合に大きいことを意味します。これは、強化の開発期間に適用されます。

ワサビの答えに加えて、これは非常に大きな直径のバーには、非常識な開発長とラップ長が必要です。

開発とラップの長さの目安は直径40です。20 mmのバーの場合、これは大きくても妥当な80 cmですが、32 mmのバーでは128 cm、50 mmのバーでは2メートルになります。

ラップ長の問題はメカニカルコネクタを使用することで回避できますが、2メートルの開発長では多くのスチールが無駄になり、非常に多くの場合利用できない大きなスペースが必要になります。

コンクリートとスチールの挙動は大きく異なります。スチールは引張応力に理想的な材料ですが、コンクリートは最初の亀裂が発生するとすぐに引張応力に耐えることができないと想定されています。最適なのは、グラスファイバーが均一に機能する方法に似た、数本の大きなものとは対照的に、細いスチール製の細いストランドを持つことです。
特に、設計の前提が非常に単純化されているため、エンジニアリングの仕事が実用的になります。気候や太陽の日照時間、湿度、メンバーのひび割れによる腐食性物質の浸透などはすべて、メンバーの行動に影響を与えます。また、前述のように、鉄筋の面積と接触面は、皮膚の摩擦を通してコンクリートに張力を伝達する鉄筋の面積の2のべき乗の不利な比率に関係しています。
一方、工事中の作業者の通行中のバーや、一時的なパイプやコンジットの通過を許容する収容スペースなど、バーが容易に変形しないようにする必要があります。これは、統一された予測可能なゲームプランを作成するためにエンジニアリングコードが登場したためです。そのため、機械エンジニアまたはハードウェア設計者は、何が指定されるか、または何が期待されるかを知っています。

棒の重心の小さな直径がコンクリートの表面に近い。鉄筋の重心の直径が大きく、コンクリート表面から遠い。小径の棒は扱いやすく、次に大径の棒です。鉄筋の直径が大きいほど、曲げ半径が大きくなります。

4バーD1の方が1バーD2よりも良いと思います（同じ引張り面積ですが、より多くの接着面）。

それに加えて、大きなバーは脆性が高く、小さなバーは表面降伏が支配的です（脆性よりも弾性と塑性）。障害発生時に安全性を追加します。