calculating the length of bent bars

3
1/16/2015 Calculating the Length of Bent Bars http://www.condorrebar.com/newsarticles/201103calculatinglengthofbentbars.html 1/3 HOME ABOUT US SERVICES PROJECTS SOFTWARE NEWS & ARTICLES CONTACT US Calculating the Length of Bent Bars By Dick Birley, President of Condor Rebar Consultants, Inc. First published in Concrete International Magazine, March 2006 Tight tolerances lead to some interesting observations When reinforcing bars are fabricated with bends, the straight bar is initially cut to a length that is less than the sum of the specified dimensions of the bent bar. The difference between the detailed length and the cut length is the "bend curvature deduction" and may be known in the trade by other names such as gain, creep, and gyp. Generally, fabricators and programmers obtain the bend curvature deduction from a bend deduction table, such as the one shown in Table 1, that lists the deductions for 45 and 90degree bends of common bar sizes. Figure 1 shows a No. 8 (No. 25) bar with a standard hook and sides measuring 1 ft 4 in. and 4 ft (400 and 1220 mm). The detailed length of this bar would be the sum of the two sides, or 5 ft 4 in. (1620 mm). From Table 1, the deduction for a 90degree bend on a No. 8 (No. 25) bar is 21/2 in. (65 mm). Thus, in this case, the cut length of the bar would be 5 ft 11/2 in. (1555 mm). A Paradigm Shift Constraints on Reinforcing Bar Modeling Reinforcing Bars Exceeding Stock Lengths Rebar and Waterstops Design to Minimum Dimensions Shearwalls & Boundary Elements Sloped vs Stepped Footings Calculating the Length of Bent Bars BeamColumn Joints Avoiding the Dead Zone Placing Drawings are not Shop Drawings The Tolerance Cloud Placement Tolerance Clouds Forming Tolerance Cloud Detailing & Fabrication Tolerance Cloud

Upload: paul-karija

Post on 14-Dec-2015

20 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Helps determine exact cut lengths of bars on site

TRANSCRIPT

Page 1: Calculating the Length of Bent Bars

1/16/2015 Calculating the Length of Bent Bars

http://www.condor­rebar.com/news­articles/2011­03­calculating­length­of­bent­bars.html 1/3

HOME ABOUT US SERVICES PROJECTS SOFTWARE NEWS & ARTICLES CONTACT US

 

Calculating the Length of Bent BarsBy Dick Birley, President of Condor Rebar Consultants, Inc.First published in Concrete International Magazine, March 2006

Tight tolerances lead to some interesting observations

When reinforcing bars are fabricated with bends, the straight bar is initially cut to a length that is less than the sumof the specified dimensions of the bent bar. The difference between the detailed length and the cut length is the"bend curvature deduction" and may be known in the trade by other names such as gain, creep, and gyp. Generally,fabricators and programmers obtain the bend curvature deduction from a bend deduction table, such as the oneshown in Table 1, that lists the deductions for 45­ and 90­degree bends of common bar sizes.

Figure 1 shows a No. 8 (No. 25) bar with a standard hook and sides measuring 1 ft 4 in. and 4 ft (400 and 1220mm). The detailed length of this bar would be the sum of the two sides, or 5 ft 4 in. (1620 mm). From Table 1, thededuction for a 90­degree bend on a No. 8 (No. 25) bar is 2­1/2 in. (65 mm). Thus, in this case, the cut length ofthe bar would be 5 ft 1­1/2 in. (1555 mm).

­ A Paradigm Shift

­ Constraints on Reinforcing Bar Modeling

­ Reinforcing Bars Exceeding Stock Lengths

­ Rebar and Waterstops

­ Design to Minimum Dimensions

­ Shearwalls & Boundary Elements

­ Sloped vs Stepped Footings

­ Calculating the Length of Bent Bars

­ Beam­Column Joints

­ Avoiding the Dead Zone

­ Placing Drawings are not Shop Drawings

­ The Tolerance Cloud

­ Placement Tolerance Clouds

­ Forming Tolerance Cloud

­ Detailing & Fabrication Tolerance Cloud

 

Page 2: Calculating the Length of Bent Bars

1/16/2015 Calculating the Length of Bent Bars

http://www.condor­rebar.com/news­articles/2011­03­calculating­length­of­bent­bars.html 2/3

The usual standard for measuring the cut length of a bar is along the actual centerline of the bar, whichcorresponds to the neutral axis of the bar cross section prior to bending. The cut length of a bent bar is shorter thanthe sum of the finished dimensions for two reasons. The first reason is obvious—the fillets created at the bendpoints have an arc length that is shorter than the sum of the intersecting tangents. This component of the benddeduction can be found with a simple mathematical calculation. The second reason isn't so obvious. While the outerfibers of the bar are free to elongate, the inner fibers of the bar are restrained by friction against the bendingmandrel—the neutral axis therefore shifts inward toward the mandrel. This component cannot be easily calculated.Fortunately, however, the discrepancy resulting from calculating lengths based on the actual centerline is rarely aconcern.

A few years ago, some interesting surprises were found while detailing the reinforcing for a large precast segmentalbridge. There were more than 200 different bar shapes, of which most were multi­sided, closed stirrups with varyingangles. The client insisted that the cut length of the bars had to be within a tolerance of 10 mm (3/8 in.),regardless of the number of bends on the bar or the angles. Obviously, this could not be accomplished by using achart. The ability to calculate the precise bend deduction for each bend at any angle on each bar size had to beintroduced into the detailing software.

To meet this challenge, the calculations had to include a term that would allow the effective centerline of the bendto shift inward from the actual centerline. One way to include this effect in the arc length calculations is to use aneffective centerline located a distance ƒ(db/2) from the inside of the bend, where ƒ is a variable labeled the frictionfactor. With zero friction, ƒ = 1 and the effective centerline is located at the actual centerline. With zero slip, ƒ = 0and the effective centerline is located at the inside face of the bend.

For a given bar size and mandrel, a calibration for the ƒ value can be made by carefully measuring the lengths ofstraight bars, bending them to the same angle, measuring and summing the dimensions of the two resulting sides,deducting the original straight length from this sum to find the total bend curvature deduction, and solving theequations defined in Fig. 2.

Many factors, including bar size, steel grade, angle of the rib to the mandrel, the mandrel material, the amount ofwear on the mandrel, the bending speed, and the bar temperature (the shop operated through winter and summer),were found to affect the value of ƒ. There were four bending machines in the shop, and each one was assigned avalue for ƒ for each bar size. Bending speed was set at a constant prescribed rate for each bender, and the wholeprocess was rechecked every couple of weeks. The 10 mm (3/8 in.) tolerance could be successfully met, providedthe client could successfully control the various factors affecting ƒ.

Surprisingly, the value of ƒ was usually about 0.2 to 0.25 and rarely approached 0.3. If the bending speed wasincreased, ƒ would drop to as low as 0.1. There was a small amount of Grade 75 (520 MPa) bar on the project forwhich ƒ had to be set to zero. This seemed to indicate that friction with the mandrel was so high (due to the forcerequired to bend the bar) that there was no slip along the inner curve and that all of the elongation was along theoutside curve of the bar.

DESIGN CONSIDERATIONS

Considering the values for ƒ, it became apparent that, when a bar was bent, there was much more elongation alongthe outside of the bend than anticipated. If the mandrel was new and very smooth, there seemed to be less frictionwith the mandrel, which increased the value of ƒ. Increasing the bending speed seemed to increase friction against

Page 3: Calculating the Length of Bent Bars

1/16/2015 Calculating the Length of Bent Bars

http://www.condor­rebar.com/news­articles/2011­03­calculating­length­of­bent­bars.html 3/3

the mandrel, which decreased the value of ƒ. In the case of Grade 75 (520 MPa) bars with an ƒof 0, the differencebetween elongations along the outside and inside of the bend was extreme.

As an aside, the client found the task of monitoring the factors affecting the bending so onerous that therequirement for the 10 mm (3/8 in.) cutting tolerance was quietly dropped, and the shop gradually returned tonormal fabricating practices.

Acknowledgments

Thanks to M. Lount, FACI, for contributing the calculations for the bend curvature deduction and identifying thefriction factor.

Continue to Beam­Column Joints ­­>

Terms of Use | Privacy Policy © 2012 Condor Rebar Consultants Inc. All rights reserved