산업안전지도사(건설안전)2차3회2번. 철근의 인장강도 시험으로 얻어지는 응력-변형률 곡선

지도사 3회 2번 철근의 인장강도 시험으로 얻어지는 응력-변형률 곡선

1, 개요

철근의 기계적인 성질을 파악하기 위하여 인장 시험을 실시하여 공시체(철근)의 응력과 변형도와의 관계를 직각좌표에 나타낸 곡선을 응력 변형도 곡선(Stress-strain Curve)이라 한다.

 

2. 철근의 종류

철근은 콘크리트 보강용으로 사용되는 봉강으로 KSD 3504(철근콘크리트용 봉강)에 규정되어 있다. 철근은 열간압연으로 제조되며 형태에 따라 원형철근과 이형철근으로 나뉜다.

 

1) 원형철근

가공성은 우수하나 부착성이 낮아 기둥의 나선 보강용 이외에는 거의 사용하지 않으며 표기는 다음과 같다. ø10 (10㎜)

 

2) 이형철근

부착강도를 높이기 위하여 원형 단면의 둘레에 돌기가 있도록 제조된 철근으로 길이방향의 돌기를 리브라 하고, 단면방향의 돌기를 마디라고 한다. 이형철근의 마디는 응력집중이 작게 생기도록 되어있다

 

3. 응력 변형도 곡선

1) 철근의 역학적 성질은 주로 인장시험 및 굽힘시험 등으로 결정되며, 인장시험은 가장 보편적인 시험으로, 가하여진 인장력과 인장변형으로부터 응력-변형율 곡선을 작성하여 여기에서 탄성계수, 항복점 또는 항복강도 및 인장강도를 얻게 된다.

- 역학적 성질 : 탄성계수 (Es), 항복강도(fy), 인장강도(fu), 연신율(%)

 

2) 철근의 탄성계수는 탄성범위 안에서 응력-변형율 곡선의 기울기로 철근의 강도에 관계없이 대략 Es=200,000Mpa의 값을 가진다.

 

3) 철근의 항복점은 저강도의 탄소강 재질에서는 그림과 같이 뚜렷하게 나타나나, 열처리를 한 고강도 철근에서는 항복점이 뚜렷이 보이지 않고 인장강도에 이르기까지 완만하게 변하기 때문에 응력변형률곡선에서 비례한도 하부의 직선 기울기와 평행하게 그어 응력이 0일 때 0.2%의 영구변형율을 가지게 하는 지점의 응력을 항복강도로 한다. (항복 변형도 εy=0.002)