[건축재료 실험] 철근 인장강도 실험
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- 목차
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I. 실험목적
II. 실험설명
III. 실험재료
IV. 실험순서
V. 실험값 정리 및 결과
Ⅵ. 질문과 답
1. 오차발생원인
2. 이형 철근 사용 이유
3. 철근의 두께와 연신율의 관계
4. 응력 변형도 곡선
5. 압축 실험 시 어떻게 될까?
Ⅶ. 참고자료
- 본문내용
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IV. 실험순서
1. 시편의 그립 안쪽에 80mm의 표점거리(L0)를 표시한다.
2. 시편을 UTM 기계의 그립에 고정한다.
3. 시편이 고정된 상부 고정점과 하부 고정점의 길이(L)를 측정한다.
4. 파괴강도에 맞추어 UTM의 가력 양상을 설정한다.
5. UTM의 Reading Scale을 조정한다.
6. 준비 후 조교로부터 실험 실시 허가를 받는다.
7. 인장하중을 가한다.
시편위치
8. 파괴 시까지 하중을 가한 후, 파괴되면 그 하중을 기록한다.
9. 시편을 UTM으로부터 제거한다.
10. DATA를 저장한다.
11. 파괴 후 시편의 표점 간 거리(△L0)를 기록한다.
V. 실험값 정리 및 결과
1. 철근시편의 응력-변형도 그래프
2. 항복강도, 인장강도 계산
1) 항복강도= 24986.3/71.3= 350.439(MPa)
2) 인장강도= 37773/71.3= 529.776(MPa)
3. 탄성계수 계산
1) 항복강도= 350.439(MPa)
2) 변형율 ε= 7.8/450= 0.0173
3) 탄성계수 E= 항복강도/변형율= 350.439/0.0173= 20256.590(N/mm²)
4. 시편의 연신율 계산
연신율= (ΔL0/L0)x100= (7.8/80)x100= 9.75(%)
Ⅵ. 질문과 답
1. 오차발생원인
1) 슬립현상
슬립현상(철근을 잡고 있는 부분이 하중을 견디지 못해 미끄러지는 현상)에 의해서 밀려 강도가 제대로 나오지 못했을 수 있다.
2) 철근(시험편)의 크기 측정과정 에서의 오차 발생
시험편의 표점거리를 마카로 표시하는 과정에서 표점거리의 표시가 부정확 하였다. 마카로 표시했을 때 부정확하게 표시를 하거나 읽을 때 선의 굵기 또는 읽는 사람에 따라 오차가 발생 할 수 있다.
3) 하중 인장전의 변형
시험편 물림 장치에 재료가 완전히 맞물려 있는 상태에서 하중이 서서히 가해지는 것이 가장 안정적인 상태이나, 하중이 작용하기 전에 철근을 고정할 때의 변형이 오차의 원인이 될 수 있다. .
4) 파단의 위치
철근의 파단이 시편과 맞물리는 부분근처에서 일어났을 경우, 변형률을 알기 위한 스트레인 게이지 부착 위치와 많이 떨어져 있게 된다. 이는 가장 인장이 많이 일어나는 부분의 저항값이 아니므로 오차발생의 또 다른 하나의 원인이 된다.
2. 이형 철근 사용 이유
이형 철근을 사용할 경우 그립감이 좋아져서 슬립 현상이 보다 적게 일어나게 된다. 이형 철근을 사용함으로써 밀림 현상을 적게 하여 오차율을 줄일 수 있다.’
3. 철근의 두께와 연신율의 관계
연신율은 재료를 잡아당겼을 때 늘어나는 비율을 의미한다. 기계적인 연신율은 재료를 잡아당겼을 때 끊어지지 않고 최대한 늘어나는 길이를 의미하므로 같은 재료일 경우 단면적이 커지면 잡아당기는 힘이 커질 뿐 연신율은 동일하다. 단 길이가 같은 재료를 같은 힘으로 잡아 당겼을 때 늘어나는 길이는 단면적이 작을수록 더 많이 늘어나게 될 것이다.
4. 응력 변형도 곡선¬¬¬¬¬¬¬¬
Ductility
Elastic Plastic
Point A Proportional limit (비례한계)
Point B Yield Point (항복점)
Point D Ultimate Tensile Strength, Fu (최대 인장 강도)
Point E Failure (파괴)
Linear region 선형구간. 응력 - 변형도 곡선이 비례관계를 가진다.
Elastic region 탄성변형구간
Plastic region 소성(비탄성)변형구간
Strain hardening steel 내부 조직 변화 발생에 따른 경화
Area under the stress-strain curve toughness (ability to absorb energy)
강도 계산시 Yield Point의 값을 사용하지 않고 Proportional limit의 값을 사용하였다. 엄밀히 말하면 이 두 점을 구분하여 계산해야 정확하겠지만, 두 점의 위치는 상당히 가깝기 때문에 강도를 계산하였을 경우 큰 차이가 나지 않는다. 따라서 비례관계를 띠기 때문에 상대적으로 계산이 용이한, Proportional limit 값을 기준으로 계산하였다. 이 사실은 미소하지만 오차를 발생시킨 하나의 원인으로
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