New RC梁撓曲剪力行為研究

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姓名

洪立彥(Li-yan Hong) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

New RC梁撓曲剪力行為研究
(Flexural Shear Behavior of New RC Beams)

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摘要(中)

近年來，國家地震工程研究中心推行台灣新型高強度鋼筋混凝土結構系統研發計畫(簡稱Taiwan New RC計畫)。本研究配合Taiwan New RC計畫，設計三組高強度矩形懸臂梁試體(a/d=3.0)，透過反覆加載試驗，探討不同剪力筋間距下 (s= d, d/2, d/4) ，試體耐震行為的差異，並討論相同配置之三組普通強度試體之間的差異。
　　由試驗結果得知，以ITG-4.3R計算New RC試體的標稱撓曲強度，會比傳統ACI 318方法較具準確性。而標稱剪力強度評估方面，高強度與普通強度試體均較為保守。由於ACI 318耐震設計篇，假設梁塑鉸區混凝土剪力貢獻為零，以及斜裂縫角為45°的假設較實際量測為大所致。
　　比較箍筋間距均為d/4之高強度與普通強度試體的破壞模式，在DR=4%時，兩者(高強度與普通強度試體)均為撓曲破壞行為。但在最終DR=7%時，普通強度試體(d/4)在距離固定端d/2之梁腹處，有混凝土壓桿壓碎的現象。高強度試體之初始勁度與普通強度試體相當，但在韌性行為以及抗剪表現方面，則是以高強度試體為佳。

摘要(英)

In recent years, the National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE) has launched the Taiwan New RC Project. This study belonged to one of topics New RC project. This study designed six rectangular cantilever beams (three New RC and three Normal RC) with a/d=3.0 and different hoop spacings (s= d, d/2, d/4). The objective of this study is to investigate the seismic behavior of these specimens.
Test results indicated that predicted flexural strength using ITG-4.3R method was suitable for New RC beams. However, the nominal shear strength was conservative because the seismic specification in ACI 318 assumed that Vc is zero in the plastic hinge zone and the inclination of diagonal crack is 45°, which is larger than measured values.This study also discussed the differences in seismic behavior between New RC and Normal RC specimens.
At DR(drift ratio)=4%, the concrete compression crushing of what we called flexural failure was occurred at beam fixed and for both New RC and Normal RC beams. However, at the end of test DR=7%, the failure mode for Normal RC beam with hoop spacing d/4 turned to diagonal concrete struct compression failure occurred in the web d/2 away from the beam fixed end, This failure mode of the Normal RC beam at the end of test is slightly diffenent from the New RC beam.
The initial stiffness of New RC beams is similar to that of Normal RC beams. Nevertheless, the performance of New RC beams in flexural ductility and shear resistance is better than Normal RC beams.

關鍵字(中)

★ 台灣New RC
★ 高強度鋼筋
★ 高強度混凝土
★ 矩形梁
★ 剪力跨度
★ 箍筋間距
★ 耐震設計
★ 反覆加載
★ 耐震行為

關鍵字(英)

★ Taiwan New RC
★ High Strength Steel
★ High Strength Concrete
★ Rectangular beams
★ Shear Span
★ Spacing of Hoops
★ Seismic Design
★ Cyclic Loading

論文目次

摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
表目錄 vi
圖目錄 viii
符號說明 xii
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的及方法 2
第二章文獻回顧 3
2.1 現行規範對剪力設計之規定 3
2.1.1 美國規範ACI 318-11之剪力設計 3
2.1.1.1 基本剪力設計公式 3
2.1.1.2 耐震設計特別規定 4
2.1.2 紐西蘭規範NZS3101-06之剪力設計 5
2.1.2.1 混凝土之貢獻 6
2.1.2.2 箍筋之貢獻 7
2.1.3 日本規範AIJ Guideline之剪力強度計算式 8
2.2 學者提出之剪力強度之經驗式 10
2.2.1 Zsutty等人與Shin等人所提出之經驗式 10
2.2.2 Watanabe等人所提出之經驗式 12
第三章試體規劃與試驗步驟 14
3.1 試體規劃 14
3.2 材料試驗 15
3.2.1 鋼筋拉伸試驗 15
3.2.2 混凝土抗壓試驗 15
3.3 試體設計 16
3.4 試體製作 16
3.4.1 應變計黏貼流程 17
3.4.2 鋼筋籠綁紮 18
3.4.3 應變計收線 18
3.4.4 錨定T頭(T head) 19
3.4.5 模板製作與組立 20
3.4.6 混凝土澆鑄 21
3.4.7 試體拆模與養護 21
3.4.8 試體架設 22
3.5 試驗設備 22
3.5.1 加載系統 22
3.5.1.1 非試驗段預力 22
3.5.1.2 雙向千斤頂 23
3.5.1.3 反力鋼梁 23
3.5.2 量測系統 24
3.5.2.1 荷載計 24
3.5.2.2 位移計、應變計 24
3.5.2.3 傾斜儀 24
3.6 試驗方法與步驟 24
3.7 試驗數據處理 25
3.7.1 理論標稱載重Pn 25
3.7.2 真實側位移∆ 26
3.7.2.1 非試驗段旋轉對梁產生之額外側位移∆cb 26
3.7.2.2 臨界斷面曲率位移貢獻∆f,cri 27
3.7.2.3 撓曲位移∑∆fi 27
3.7.2.4 剪力位移∑∆si 28
3.7.3 降伏位移與初始勁度 28
3.7.4 斷面分析之理論初始勁度 29
3.7.5 層間變位角DR與位移韌性比μ∆ 29
3.7.6 相對消能比β 30
3.7.7 鋼筋與混凝土之剪力貢獻 31
3.7.8 斜裂縫角度與箍筋標稱剪力強度 32
3.7.9 第二循環衰減率 33
3.7.10 載重正規化 33
3.7.11 計算主應變角θ p與計算斜裂縫角度 34
第四章高強度試體試驗結果 37
4.1 整體耐震行為 37
4.1.1 試體HRB-d 37
4.1.2 試體HRB-d/2 41
4.1.3 試體HRB-d/4 44
4.2 有效慣性矩 47
4.3 塑性變形對位移之貢獻 48
4.4 塑鉸區混凝土剪力貢獻 48
4.5 量測斜裂縫角度 49
4.6 塑鉸區箍筋剪力貢獻 49
第五章高強度與普通強度試體試驗結果比較 51
5.1 初始勁度與有效慣性矩之比較 52
5.2 第二循環衰減率之比較 52
5.3 強度位移衰減率與韌性容量之比較 53
5.4 裂縫發展與角度 55
5.4.1 裂縫寬度發展之比較 55
5.4.2 計算與量測斜裂縫角度之比較 55
5.5 箍筋剪力發展情形之比較 56
5.6 規範ACI 318預測破壞模式與保守程度之討論 57
5.7 試驗結果與規範及學者經驗式剪力強度預測值比較 58
5.7.1 規範ACI 318、NZS 3101及學者經驗式 58
5.7.2 Watanabe經驗式 59
第六章結論與建議 60
6.1 結論 60
6.2 建議 62
參考文獻 64
附錄A ACI 318試體標稱強度計算 182
附錄B ACI 318試體握裹長度檢核 187
附錄C 普通強度試體其他圖表 188
附錄D ACI-ITG-4.3R-07試體標稱強度計算 199
附錄E 最大可能彎矩Mpr之討論 201
附錄F 考量主應變方向之鋼筋及混凝土剪力貢獻 202

參考文獻

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指導教授

王勇智(Yung-chih Wang)

審核日期

2014-7-21

推文