강재의 기계적 성질 (출처 : 철골구조 /예문사)

강재의 기계적 성질 (출처 : 철골구조 /예문사)

1. 강재의 응력-변형도 곡선

- 탄소강의 응력-변형도 곡선에서의 주요영역은 다음과 같이 4가지로 나눌 수 있음 : 선형구간, 소성구간, 변형도 경화구간, 네킹 및 파괴구간

- 탄소강의 응력-변형도 곡선의 주요지점을 정리하면 다음과 같음

강재의 응력과 변형도 곡선

1) 비례한도 (A점) : 응력과 변형도가 선형비례하는 구간으로 후크의 법칙이 성립한다.

2) 탄성한계(B점) : 응력을 제거하면 잔류변형이 남지 않고 원래의 길이로 복귀가 되는 한계점으로 A점과 B점 사이에 존재한다.

3) 상항복점 (C점)

4) 하항복점 (D점) : 응력의 증가 없이 변형도만 증가되는 시점으로 강구조 설계시 기준값 Fy 산정에 기본이 된다.

5) 변형도 경화개시점(E점) : 강재의 항복이 끝나고 다시 응력이 증가되는 개시점으로 이와 같은 응력의 증가현상을 변형도 경화현상이라 한다.

6) 인장강도 (F점)

7) 네킹(Necking) (G구간) (파단)



2. 고강도 강재 항복점 찾기

고강도 강재의 항복강도 산정법

 

또한, 고강도 강재나 강관과 같이 소성가공된 강재 등에서는 응력-변형도 곡선상에 항복점이나 항복참이 나타나지 않는다.

따라서, 이와 같은 강재의 경우, 0.2% offset 방법 또는 0.5% extension 방법 등에 의해 항복점을 찾아야 한다. 국내에서는 0.2% offset 방법이 사용된다.

(1) 0.2% offset 방법(한국, 일본, 미국에서 주로 사용)  : 변형도 값이 0.2%인 곳에서 원래의 응력-변형도 곡선상의 기울기(탄성계수)와 동일한 기울기로 선을 그렸을 때 만나는 점을 항복점으로 한다.

(2) 0.5% extension 방법(유럽에서 주로 사용) : 변형도 값이 0.5%인 곳에서 응력-변형도 곡선상에 수직선을 그었을 때 만나는 점을 항복점으로 한다.

(3) 철근콘크리트구조의 용접철망의 경우, 냉간신선에 의한 변형도 경화로 항복강도가 400MPa을 초과하게 된다. 이러한 경우, 철근콘크리트 기준에서는 변형도 0.0035(0.35%)에 상응하는 응력값으로 항복강도를 정한다.