Mengapa kita menggunakan banyak tulangan bukannya satu tulangan dengan diameter besar pada beton bertulang?

Mengapa kita menggunakan banyak tulangan bukannya yang berdiameter besar di beton bertulang?

Apakah menambah jumlah tulangan berarti bahwa beton bertulang akan memiliki kekuatan tarik yang lebih tinggi?

Ada beberapa alasan.

Saya pertama-tama akan berasumsi bahwa Anda sedang berbicara tentang mengganti sekelompok rebars kecil dengan yang ukurannya cukup masuk akal: yaitu alih-alih (7,54 cm ² ), menggunakan (8,04 cm ² ).1 ϕ $15\phi8$$1\phi32$

Salah satu alasannya adalah untuk meningkatkan kemudahan konstruksi. Balok beton bertulang juga memiliki tulangan transversal, dan sangat umum untuk menempatkan tulangan di empat sudut tulangan transversal untuk mengikat semuanya menjadi sangkar swadaya (ini juga menghambat penghancuran beton di sudut tulangan transversal). Tapi itu hanya berarti Anda harus menempatkan batas bawah 2 rebar di setiap wajah (atas dan bawah). Tetapi mengapa tidak mengadopsi (8.04 cm ² ) alih-alih ?15 ϕ $4\phi16$$15\phi8$

Beberapa rebar kecil meningkatkan perilaku antarmuka beton-baja. Luas permukaan total untuk mentransmisikan gaya tarik dari baja ke beton di jangkar lebih besar, mengurangi tegangan tarik dan karenanya memperpendek panjang jangkar dan sambatan pangkuan. Ini juga mengurangi retak yang akan berkembang di beton.

Terakhir, orang biasanya juga bisa lebih efisien dengan rebar yang lebih kecil: jika apa yang sebenarnya Anda butuhkan adalah 7,5 cm ² , Anda akan membutuhkan (7,54 cm ² ), (7,85 cm ² ), (8.59 cm ² ), (8.04 cm ² ), (9.42 cm ² ), (9.82 cm ² ), atau (8.04 cm ² ). memberikan penggunaan baja yang paling efisien, menempatkan sesedikit mungkin ekstra. Namun, jelas, ini tidak selalu terjadi. Itu sering terjadi.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$

Sekarang saya akan menganggap Anda sedang berbicara tentang menggunakan satu batang baja yang sangat besar: yaitu, bukannya (68,2 cm ² ), menggunakan . Beberapa poin yang diangkat di sini masih valid bahkan jika Anda berbicara tentang bersikap masuk akal, tetapi signifikansinya berkurang.1 ϕ $20\phi20$$1\phi94$

Salah satu alasannya adalah biaya. Konsep ini menyiratkan dalam membuat rebar berdiameter khusus untuk setiap balok (jika tidak, semua yang Anda katakan adalah rebar saat ini terlalu kecil), yang akan menghambat penggunaan skala untuk mengurangi biaya. Sebuah pabrik dapat mengurangi biaya unit bar dengan menghasilkan jutaan darinya. Jika setiap balok di setiap lokasi kerja memerlukan diameter khusus, penghematan biaya semacam itu tidak dimungkinkan.$\phi10$

Selain itu, tunggal akan berbobot hampir 54 kg / m, artinya Anda harus menggunakan crane untuk menempatkannya, sementara dapat dengan mudah ditempatkan dengan tangan oleh satu pekerja, satu per satu.20 ϕ $\phi94$$20\phi20$

Selain itu, pada ujung balok Anda, baja mungkin perlu ditekuk. Semakin besar diameter rebar, semakin besar radius tekuknya.

Dan kemudian ada ini:

Karena pusat gravitasi baja Anda akan semakin jauh dari permukaan beton, itu juga akan menjadi kurang efisien: Anda akan membutuhkan lebih banyak baja untuk mencapai kekuatan yang sama. Ini juga berlaku untuk bagian pertama dari jawaban ini, di mana kami berbicara tentang ukuran yang masuk akal, tetapi perbedaannya jelas jauh lebih kecil.

Tapi mengapa tidak menggunakan selembar baja saja, alih-alih satu rebar bundar besar? Sial, karena tidak lagi ada spasi di antara rebar, Anda bisa memilih selembar yang lebih tipis daripada diameter rebar ganda, dan yang karenanya lebih efisien juga! Tapi kemudian luas permukaan Anda akan berkurang, meningkatkan tekanan transfer dan karena itu panjang jangkar dan sambatan pangkuan. Juga, lembaran adalah elemen dua dimensi, jadi mungkin ada perilaku transversal lain yang dapat menyebabkan masalah. Juga, bagaimana Anda akan menuangkan beton untuk permukaan balok bawah?

Pada akhirnya, aturan praktis terbaik (atau, yah, yang saya coba gunakan) adalah melakukan yang terbaik untuk memasukkan semuanya ke dalam beberapa lapis rebar mungkin, tetapi mengisi lapisan-lapisan itu sebanyak mungkin ( sementara masih menyisakan ruang yang nyaman untuk menuangkan beton yang tepat, termasuk ruang yang diperlukan untuk vibrator). Satu-satunya pengecualian adalah lapisan terakhir (terjauh dari permukaan balok yang relevan), yang dapat dibiarkan kosong (tetapi lebih disukai dengan sejumlah batang yang memungkinkannya mengikuti pola simetris dari lapisan sebelumnya). Nah, seimbangkan dengan menjadi efisien dengan baja: jika ini membutuhkan menggunakan rebar besar dan menghasilkan area baja yang diadopsi jauh lebih besar daripada jika lapisan lain ditambahkan dengan rebar lebih kecil, maka mungkin lapisan lain yang terbaik.

Tujuan utama rebar adalah untuk meningkatkan kekuatan tarik beton dan dalam praktiknya sebagian besar beban ini berasal dari tekukan daripada tegangan murni.

Ketika sebuah balok yang tunduk pada gaya bengkok, tegangan terbesar berada di tepi dan muka balok sehingga hanya dengan satu batang besar mengalir di tengah tidak akan melakukan banyak hal karena bagian struktur ini melihat beban yang sangat sedikit sampai mulai gagal.

Memiliki rebar diameter yang lebih kecil didistribusikan ke seluruh struktur juga mendistribusikan beban dari beton ke baja secara lebih efektif karena ada area kontak yang lebih besar untuk adhesi di antara keduanya.

Dalam prakteknya ukuran dan penempatan tulangan baja akan ditentukan oleh pemuatan yang diharapkan pada struktur dan merupakan kompromi antara kekuatan, berat, biaya dan kepraktisan pemasangan baja selama konstruksi.

Dari sudut pandang konseptual murni, satu bar besar dari area yang sama dengan beberapa bar yang lebih kecil memberikan kapasitas momen yang sama untuk balok beton. Ini mengasumsikan bahwa bagian tengah palang semua pada kedalaman yang sama.

Distribusi palang (beberapa palang yang lebih kecil) membantu membatasi retakan dengan menyebarkan gaya tarik melalui beton yang lebih lebar.

Beberapa batang yang lebih kecil juga membantu saat melihat interaksi pada antarmuka beton dan baja tulangan. Sebuah bar besar tunggal memiliki luas permukaan lebih sedikit daripada beberapa bar kecil. Ini berarti bahwa untuk beban yang diberikan, tegangan antara permukaan batang dan beton lebih besar pada kasing tunggal. Ini memiliki aplikasi dengan panjang pengembangan tulangan.

Selain jawaban Wasabi - yang hebat - palang berdiameter besar membutuhkan panjang pengembangan gila dan panjang pangkuan .

Perkiraan aturan praktis untuk pengembangan dan panjang pangkuan adalah 40 diameter. Untuk bar 20 mm yang berukuran besar tapi masuk akal 80 cm, tetapi menjadi 128 cm untuk bar 32 mm dan 2 meter untuk bar 50 mm.

Masalah panjang putaran dapat dihindari dengan menggunakan konektor mekanis, tetapi panjang pengembangan 2 meter akan menghabiskan banyak baja dan membutuhkan ruang yang besar, seringkali tidak tersedia.

Beton dan Baja berperilaku dengan cara yang berbeda secara drastis: beton diasumsikan tidak mampu menanggung tegangan tarik segera setelah retakan pertama muncul sementara baja adalah bahan yang ideal untuk tegangan tarik. Secara optimal itu akan ideal untuk memiliki untaian baja kecil tipis yang bertentangan dengan beberapa yang besar, semacam mirip dengan bagaimana fiberglass bekerja secara homogen.
Khususnya karena kita tahu asumsi desain kita sangat disederhanakan untuk membuat pekerjaan rekayasa praktis. Hal-hal seperti iklim dan paparan sinar matahari, kelembaban, meresap agen korosif melalui retakan pada anggota, semuanya berdampak pada perilaku anggota. Juga seperti yang disebutkan di atas area dan permukaan kontak batang baja terkait dalam rasio kekuatan kurang dari dua untuk area batang yang mentransfer ketegangan melalui gesekan kulit ke beton.
Di sisi lain persyaratan praktis selama konstruksi seperti bar tidak mudah cacat di bawah lalu lintas kaki pekerja atau ruang akomodasi untuk memungkinkan lewatnya pipa sementara atau saluran harus diizinkan. itulah kode-kode teknik yang ikut bermain untuk membuat rencana permainan yang seragam dan dapat diprediksi. sehingga insinyur mekanik atau perancang perangkat keras tahu apa yang mereka tentukan atau harapkan akan berfungsi.

diameter kecil dari pusat gravitasi dekat dengan permukaan beton. diameter yang lebih besar dari pusat gravitasi jauh dari permukaan beton. Diameter batang kecil mudah ditangani, maka diameter batang lebih besar. Semakin besar diameter rebar, semakin besar radius tekuknya.

Saya berpikir bahwa 4 bar D1 akan lebih baik dari 1 bar D2 (area tarik yang sama, tetapi permukaan ikatan lebih).

Selain itu, batangan yang lebih besar lebih rapuh sedangkan batangan yang lebih kecil memiliki hasil permukaan yang dominan (lebih elastis dan plastik daripada rapuh). Ia menambah keamanan saat terjadi kegagalan.