굽힌 후 편 철근의 기계적 성질과 응력-변형률 모델 (Mechanical Properties and Stress-Strain Model of Re-Bars Coldly Bent and Straightened)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 24권 / 2호 / 195 ~ 204페이지
· 저자명 : 천성철, 탁소영, 하태훈

초록

신구 콘크리트 접합부에서는 굽힌 후 편 철근을 이용한 이음이 발생한다. 철근의 굽힘과 펴는 과정에는 필연적으로 소성변형이 발생하며, 이 과정에서 가공경화, 바우싱거 효과, 시효경화 현상이 발생된다. 본 연구에서는 강종, 지름, 굽힘 내면 반지름, 굽힌 후 펴기까지의 존치기간을 변수로 굽힌 후 편 철근의 인장에 대한 기계적 성질을 조사하였다. 연구 결과, 굽힌 후 편 철근은 비례한계점이 낮아지는 비선형성이 직선 철근에 비해 일찍 발생되었으며, 항복마루 없이 바로 변형경화가 발생하였다. 이것은 굽힘 가공에서 압축을 받은 부분의 바우싱거 효과에 의해 항복점이 낮아졌고, 굽힘 가공에서 인장을 받은 부분의 가공경화에 의해 항복마루가 없어졌기 때문이다. 높은 강종일수록 항복강도의 저하가 크게 발생되었으며, SD400 철근의 항복강도는 설계기준강도보다 낮았다. 철근은 표면부의 강도가 내부보다 높기 때문에, 높은 강종일수록 굽힌 후 펴면 바우싱거 효과가 크게 발생된다. 굽힌 후 펴기까지의 존치기간이 길면 시효경화에 의해 항복강도의 상승과 연성의 저하가 발생되었다. Ramberg-Osgood 모델을 기본 형태로 실험 자료를 회귀분석하여 항복강도와 존치기간을 고려한 굽힌 후 편 철근의 응력-변형률 관계를 구성하였다. 이 모델은 굽힌 후 편 철근이 사용된 접합부의 강성 평가에 활용될 수 있다.

영어초록

In the construction of high-rise buildings, bent re-bars are manually straightened to connect slabs to core-walls which are usually cast before floor structures. During cold bending and straightening re-bars, plastic deformation is unavoidable and, therefore, work hardening, Bauschinger effect, and ageing hardening occur. Tensile tests of re-bars coldly bent and straightened were conducted with variables of grade, diameter, and bend radius of re-bars, and age between bending and straightening. Test results show that proportional limits become lower and strain hardening occurs without yield plateaus. Inside of re-bars, experiencing compression deformation during bending, has lower yield points due to Bauschinger effect and outside, experiencing tensile deformation during bending, has no yield plateaus due to work hardening. As grade is higher, yield point becomes significantly lower. Grade 400 re-bars have yield strengths lower than a specified yield strength of 400 MPa. Because the surface of re-bar has higher strength than the core of re-bar, Bauschinger effect is more obvious for higher-grade re-bars. When age between bending and straightening is great, yield strength increases and elongation decreases, i.e. embrittlement. In addition, using measured data, stress-strain relationship for straightened re-bars is developed based on Ramberg-Osgood model. This model can be used to evaluate stiffness of joints where straightened re-bars are applied.

참고자료

· 없음