Mechanical Properties and Stress-Strain Model of Re-Bars Coldly Bent and Straightened

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 of re-bars, plastic deformation causing work hardening, Bauschinger effect and aging hardening is unavoidable. Tensile tests of coldly bent and straightened re-bars were conducted with test parameters of grade, diameter, and bend radius of re-bars as well as age between bending and straightening. Test results showed that proportional limits were lower and strain hardening occurred without yield plateaus. Inside and outside of re-bars with compression and tension deformations, respectively, during bending showed lower yield points due to Bauschinger effect and no yield plateaus due to work hardening, respectively. When re-bar grade was higher, yield point became significantly lower where Grade 400 re-bars had yield strengths lower than specified yield strength of 400 MPa. Because the surface of re-bar has higher strength than the core of re-bar, Bauschinger effect was more obvious for higher-grade re-bars. When age between bending and straightening was greater, yield strength increased and elongation decreased (i.e. embrittlement occurs). Using measured data, stress-strain relationship for straightened re-bars was developed based on Ramberg-Osgood model, which can be used to evaluate stiffness of joints when straightened re-bars are applied.

굽힌 후 편 철근의 기계적 성질과 응력-변형률 모델

신구 콘크리트 접합부에서는 굽힌 후 편 철근을 이용한 이음이 발생한다. 철근의 굽힘과 펴는 과정에는 필연적으로 소성 변형이 발생하며, 이 과정에서 가공 경화, 바우싱거 효과, 시효 경화 현상이 발생된다. 이 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 가공 경화에 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 시효 경화에 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.