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  • In the last video we talked about concrete 101, and why concrete is such a great construction

    前回の動画「コンクリート101」では、なぜ コンクリートが偉大な建設材料であるか話しました

  • material.


  • But, I didn't mention its greatest weakness.


  • Hey I'm Grady and this is Practical Engineering.

    こんには、私はグレイディです こちらは実践工学(Practical Engineering)です

  • On Today's episode, we're continuing the series on concrete with a discussion of reinforcement.

    本日のエピソードでは、コンクリートについての シリーズの続きで、補強の話をします

  • This video is sponsored by Skillshare - more on that later.

    この動画のスポンサーはSkillshareです 詳細は後程

  • To understand concrete's greatest weakness, first we need to know a little bit about mechanics

    コンクリートの最大の弱点を理解するためには、 まず、材料力学を少し知っておく必要があります

  • of materials which is the fancy way of sayingHow Materials Behave Under Stress.”

    高等な言い方をすると "応力(ストレス)下での材料の挙動 "となります

  • Stress, in this case, is not referring to anxiety or existential dread but rather the

    この場合の応力(ストレス)とは、 不安や恐怖ではなく、材料の内部的な力を指します

  • internal forces of the material.

    この場合の応力(ストレス)とは、 不安や恐怖ではなく、材料の内部的な力を指します

  • There are three fundamental types of stress: compression (pushing together), tension (pulling

    応力には3つの基本的な種類があります 圧縮(押し合う)、引張(引き離す)、

  • apart), and shear (sliding along a line or plane).


  • And, not all materials can resist each type of stress equally.

    そして、すべての材料が各種類の応力に 等しく抵抗できるわけではありません

  • It turns out that concrete is very strong in compression but very weak in tension.

    コンクリートは圧縮には非常に強いが、 張力には非常に弱いです

  • But, you don't have to take my word for it.


  • Here's a demonstration:


  • These two concrete cylinders were cast from the exact same batch, and we'll see how

    この2本のコンクリートシリンダーは 全く同じバッチから打設されたもので、

  • much load they can withstand before failure.

    破壊する前までに どれだけの荷重に耐えられるか見てみましょう

  • First, the compressive test.


  • (Hand pump gag).

    圧縮下では、シリンダーは約1,000ポンド (450キロ)の荷重で破損しました

  • Under compression the cylinder broke at a load of about 1000 lb (that's 450 kilo).

    コンクリートにしては、かなり低いです 混ぜる時に水が多すぎたかも知れません

  • For concrete, that's pretty low because I included a lot of water in this mix.

    引張強度をテストするための装置は、 それほど洗練されていないため、

  • The reason is my rig to test the tensile strength isn't quite as sophisticated.

    サンプルにアイボルトを埋め込み、 仕事場のラフターに吊るします

  • I cast some eye bolts into this sample, and now I'm hanging it from the rafters in the

    このバケツに砂利を入れたのですが、サンプルを 破壊するほどの重さではありませんでした

  • shop.

    そこで、もう1つダンベルを追加して、 限界を超えるようにしました

  • I filled up this bucket with gravel, but it wasn't quite enough weight to fail the sample.

    このバケツの重さは約80ポンド(36キロ) しかなく、圧縮強度の10%未満でした

  • So, I added another dumbell to push it over the edge.

    言いたいことは、コンクリートでロープを 作ってはいけないということです

  • The weight of this bucket was only about 80 lbs or 36 kilos - that's less than 10% of

    引張応力の弱点を解決できなければ、 コンクリートから構造部材を作るべきではありません

  • the compressive strength.

    なぜなら、構造部材に圧縮応力だけが かかる状況はほとんどないからです

  • All this to say, you shouldn't make a rope out of concrete.

    なぜなら、構造部材に圧縮応力だけが かかる状況はほとんどないからです

  • In fact, without some way to fix this weakness to tensile stress, you shouldn't make any

    実際に、ほとんどすべての構造物に さまざまな応力がかかります

  • kind of structural member out of concrete, because rarely does a structural member experience


  • just compression.

    この伝統的な梁は、私のガレージにある 純粋なコンクリートから自作したものです

  • In reality, almost all structures experience a mixture of stresses.


  • That's no more apparent than in a classic beam.


  • This particular classic beam is homemade by me out of pure concrete here in my garage.


  • Applying a force on this beam causes internal stresses to develop, and here's what they


  • look like: the top of the beam experiences compressive stress.


  • And the bottom of the beam experiences tensile stress.

    それは瞬時に起こりますが、 梁の下部にクラックがみられて、

  • You can probably guess where the failure is going to occur on this concrete beam as I

    ここでは引張応力が最大になり、 梁が破壊するまで上に伝播していきます

  • continue to increase the load.

    これが示していることは、コンクリートそれ自体では、 良い構造材料を作れないということです

  • It happens almost instantly, but you can see that the crack forms on the bottom of the


  • beam, where tensile stress is highest, and propagates upward until the beam fails.

    そのため、ほとんどの場面で 補強を加えて強度を向上させています

  • You see what I'm getting at here: concrete, on its own, does not make a good structural

    コンクリートを補強することで複合材料となり、 コンクリートは圧縮応力に対する強度を、

  • material.


  • There are just too many sources of tension that it can't resist by itself.

    そして、コンクリートに使用される補強材の中で 最も一般的なのが異形棒鋼(いけいぼうこう)で、

  • So, in most situations, we add reinforcement to improve its strength.


  • Reinforcement within concrete creates a composite material, with the concrete providing strength

    コンクリート下部に鋼鉄のネジ棒を 2本埋め込んで、新しい梁を作ってみました

  • against compressive stress while the reinforcement provides strength against tensile stress.

    これらのネジ棒は、通常の鉄筋における 変形した山のような役割を果たし、

  • And, the most common type of reinforcement used in concrete is deformed steel, more commonly

    コンクリートと鋼鉄の間に いくつかのグリップを作ります

  • known as rebar.

    プレスして最初に気づくことは、 この梁が前の梁より、はるかに強いことです

  • I made a new beam with a couple of steel threaded rods cast into the lower portion of the concrete.

    すでに補強してないサンプルを 破壊した力を上回っています

  • These threads should act just like the deformed ridges in normal rebar to create some grip

    しかし、2つ目に気づくのは、 破壊の発生が少し遅いことです

  • between the concrete and steel.

    梁が破壊する前にクラックが形成され、 伝播していくのがわかります

  • Under the press, the first thing you notice is that this beam is much stronger than the

    これは実にコンクリートを鋼鉄で補強する際に 非常に重要な部分なのです

  • previous one.

    破壊のタイプが変わります 何の前触れや警告もなく破壊する脆性モードから、

  • We're already well above the force that failed the unreinforced sample.

    強度が完全に失われる前にクラックの 発生を見れる延性モードに変わるのです

  • But the second thing you notice is that the failure happens a little bit slower.

    強度が完全に失われる前にクラックの 発生を見れる延性モードに変わるのです

  • You can easily see the crack forming and propagating before the beam fails.

    これは、潜在的な大惨事を認識し、 それが発生する前に対処する機会を与えてくれます

  • This is actually a very important part of reinforcing concrete with steel.


  • It changes the type of failure from a brittle mode, where there's no warning that anything

    比較的安く、 テストもしっかりされており、知見もある

  • is wrong, to a ductile mode, where you see the cracks forming before a complete loss

    しかし、いくつかのデメリットがあり、大きな デメリットの1つは受動的な補強ということです

  • of strength.

    鋼鉄は応力で伸びるので、鉄筋が伸びる機会が あるまでは、張力への抵抗は開始されません

  • This gives you a chance to recognize a potential catastrophe and hopefully address it before

    鋼鉄は応力で伸びるので、鉄筋が伸びる機会が あるまでは、張力への抵抗は開始されません

  • it occurs.

    これは、鉄筋が部材の引張応力を吸収する前に、 コンクリートにクラックが発生することを意味します

  • Rebar works great for most reinforcement situations.

    これは、鉄筋が部材の引張応力を吸収する前に、 コンクリートにクラックが発生することを意味します

  • It's relatively cheap, well-tested, and understood.

    コンクリートのクラックは必ずしも悪いことではなく、 結局のところ、私達は唯一コンクリートには、

  • But it does have a few disadvantages, one of major one being that it is a passive reinforcement.

    圧縮力に抵抗することだけを求めています それを、クラックでうまく機能させることができます

  • Steel lengthens with stress, so rebar can't start working to help resist tension until

    しかし、クラックや受動的な鉄筋からくる 過剰なたわみを避けたい場合もあります

  • it's had a chance to stretch out.

    しかし、クラックや受動的な鉄筋からくる 過剰なたわみを避けたい場合もあります

  • Often that means that the concrete has to crack before the rebar can take up any of

    そのような場合には、能動的な補強を 検討することができます。それは、

  • the tensile stress of the member.


  • Cracking of concrete isn't necessarily bad - after all, we're only asking the concrete

    プレストレストとは「コンクリートを打設する 前に補強材に応力を加える」という意味です

  • to resist compressive forces, which it can do just fine with cracks.

    その方法の1つは、コンクリートを打設する際に、 鋼鉄の緊張補強材に張力をかける方法です

  • But there are some cases where you want to avoid cracks or the excessive deflection that

    コンクリートが硬化すると、張力は内部に残り、 補強材との摩擦によってコンクリートに、

  • can come from passive rebar.


  • For those cases, you might consider going to an active reinforcement, also known as

    ほとんどのコンクリート橋梁は、 このようにプレストレストが施されています

  • prestressed concrete.


  • Prestressing means applying a stress to the reinforcement before the concrete is placed

    プレストレスするもう1つの方法は、 ポストテンションと呼ばれています

  • into service.

    この方法では、コンクリートが硬化した後に 補強材の応力を導入します

  • One way to do this is to put tension on the steel reinforcement tendons as the concrete

    次のサンプルでは、コンクリートに プラスチックのスリーブを埋め込んでみました

  • is cast.

    これらのスリーブの中で鋼棒は スムーズにスライドさせることができます

  • Once the concrete cures, the tension will remain inside, transferring a compressive

    梁が硬化したら、 鋼棒をナットを締めてテンションをかけます

  • stress to the concrete through friction with the reinforcement.

    プレスの下では、この梁は 従来の補強梁よりは強くはありませんでしたが 、

  • Most concrete bridge beams are prestressed in this way.


  • Check out all that reinforcement in the bottom of this beam.

    それほど劇的な結果ではありませんでしたが、 これは、実際の鋼棒が破壊したのではなく、

  • Another way to prestress reinforcement is called post-tensioning.


  • In this method, the stress in the reinforcement is developed after the concrete has cured.

    これらのデモが、コンクリートのほとんどの用途で なぜ補強が必要かの理解に役立つことを願っています

  • For this next sample, I cast plastic sleeves into the concrete.

    これは、引張強度を追加し、 破壊モードを脆性から延性に変えるためでした

  • The steel rods can slide smoothly in these sleeves.

    これは、引張強度を追加し、 破壊モードを脆性から延性に変えるためでした

  • Once the beam cured, I tightened nuts onto the rods to tension them.

    前回の動画と同じように、非常に複雑で 細かいトピックの表面をかい摘んでいるだけです

  • Under the press, this beam wasn't any stronger than the conventionally reinforced beam, but

    多くの技術者が、キャリアのすべてを補強された コンクリート構造物の研究と設計に捧げています

  • it did take more pressure before the cracks formed.

    でも、コンクリートで遊ぶのが楽しくて、 面白いと思ってもらえればと思います

  • Also, this one wasn't quite as dramatic because instead of failing the actual steel

    これからもコンクリートについての シリーズを続けていきたいと思っています

  • rods, it was the threads on the nuts that failed first.


  • I hope these demonstrations helped show why reinforcement is necessary in most applications


  • of concrete - to add tensile strength and to change the failure mode from brittle to

    ご視聴ありがとうございました 感想を聞かせてください!

  • ductile.


  • Just like the last video, I'm just scratching the surface of a very complicated and detailed

    この動画を制作するほとんど全てのステップは、 オンラインのチュートリアルと動画を通じて、

  • topic.


  • Many engineers spend their entire career studying and designing reinforced concrete structures.

    そして、そのコンテンツの質がどれだけ バラエティに富んでいるかは誰もが知っています

  • But, I'm having some fun playing with concrete and I hope you are finding it interesting.

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  • I'd love to continue this series on concrete, so if you have questions on the topic, post

    例えば、世界的に有名な グラフィックデザイナーAaron Draplinです

  • them in the comments below.

    私はPractical Engineeringで複雑なトピックを伝える ために、テクニカルイラストをたくさん作っており、

  • Maybe I can answer them in the next video.

    AJDのような人から新しいヒント やコツを学ぶことはとても貴重です

  • Thank you for watching, and let me know what you think!

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  • Thanks to Skillshare for sponsoring this video.

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  • And we all know how varied the quality of that content can be.

    ご視聴ありがとうございました 感想を聞かせてください!

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  • Again, thank you for watching, and let me know what you think!

In the last video we talked about concrete 101, and why concrete is such a great construction

前回の動画「コンクリート101」では、なぜ コンクリートが偉大な建設材料であるか話しました


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