博碩士論文 103322014 詳細資訊




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姓名 楊政穎(YANG,ZHENG-YING)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 高拉力SD690鋼筋截斷設計之研究
(Research on the rebar cut-off design for New RC beams with SD 690 steel reinforcement)
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摘要(中) 本研究主要是以反覆載重實驗方式,來探討螺紋節高拉力鋼筋(SD 690 #10)截斷設計問題。現今美國混凝土協會規範ACI318-14所規定之鋼筋握裹長度經驗公式,主要是針對強度420MPa(SD420)以下鋼筋。再者,台灣位於地震帶,鋼筋細部設計需要考慮建物之耐震影響,例如鋼筋截斷設計,並未在ACI 318-14規範之耐震設計章節中有相關說明。故本研究以實驗方式,來驗證ACI 318鋼筋截斷設計法是否適用於New RC梁設計,以及其耐震性能。
文中採用矩形梁斷面300 mm ⨯ 450 mm之2.4m長懸臂梁,使用SD 690螺紋節3-#8(上層筋)與3-#10 (下層筋),l_d計算統一採用ACI經驗公式。故本研究設計一支控制試體HR-Y0為無截斷鋼筋,其他三支試體為有SD 690 #10鋼筋截斷試體,分別為: HR-Y1試體,截斷長度為一倍伸展長度l_d;HR-Y2試體,截斷長度為l_d+d試體(採用紐西蘭耐震設計規範NZS 3101-06鋼筋截斷設計方法) ; HR-Y1-M試體,伸展長度同HR-Y1試體,但承受單向載重之試體。
研究結果顯示,HR-Y0、HR-Y1、HR-Y2均符合ACI 374.2-13之良好耐震性能規定,但HR-Y1於DR=3.5%以後,其#10截斷鋼筋產生明顯握裹滑移,荷載能力亦折減至2/3之原標稱抗彎強度。至於其他試體測試結果,HR-Y1-M(單向受力)達DR=7.5%以後,方有明顯握裹滑移破壞現象。 HR-Y2試體(#10鋼筋截斷長度為l_d+d),其耐震行為與無鋼筋截斷試體HR-Y0極為相似,兩者耐震強度均達DR=7.0%以後才下降,最後破壞模式為梁端塑性鉸區彎曲破壞。
摘要(英) The purpose of this study is to discuss the rebar cut-off design of New RC beams by means of cyclic testing on the beams with high-strength SD690 reinforcing steel bars. The steel strength of current empirical equations related to rebar cut-off design in ACI318-14 is limited to 420 MPa. Meanwhile, the rebar cut-off design is not specified in seismic resistance chapter. Therefore, this study performed the testing on the cantilever beams subjected to cyclic loading to verify the validation of ACI rebar cut-off design applied to New RC beams and the seismic performance of the New RC beams with the rebar curtailment.
Four 350 mm wide x 450 mm deep and 2.4 m long cantilever beams are adopted in the study. The beam bars are arranged with 3- SD 690 #8 in the top and 3- SD 690 #10 in the bottom. One is a control specimen without beam bar cut-off, called as HR-Y0. The other three specimens are RC beams with one SD 690 #10 rebar being curtailed, which are HR-Y1, HR-Y1-M (subjected to monotonic loading only), and HR-Y2, respectively. The development length of SD 690 #10 is calculated using recent ACI 318 empirical equation. The results of beam bar termination location for these three beams are: HR-Y1 and HR-Y1-M have l_d curtailed length (measured from the beam fixed end), and HR-Y2 has a longer curtailed length, l_d+d (the concept adopted from NZS 3101-06).
The results indicated that all the specimens (HR-Y0, HR-Y1, and HR-Y2) satisfied the minimum seismic performance required by ACI 374.2r-13. HR-Y1 appeared an obvious beam bar slip until the DR=3.5%, then the loading strength was suddenly reduced to 2/3 nominal flexural strength. HR-Y1-M appeared obvious bar slip until the DR=7.5%. The difference between HR-Y1 and HR-Y1-M is mainly due to the cyclic and monotonic loading effect on the beam bar debonding. The seismic performance of HR-Y2 (the beam bar cut-off length is l_d+d) has very similar behavior to the control specimen HR-Y0 (without beam bar curtailment). These two specimens are tested until DR=7.0% when the flexural failure is occurred at the beam fixed end, i.e. the plastic hinge zone.
關鍵字(中) ★ New RC
★ 高拉力鋼筋
★ 鋼筋握裹
★ 截斷設計
★ 耐震行為
關鍵字(英) ★ New RC
★ High strength reinforcement
★ bond
★ rebar cut-off design
★ seismic behavior
論文目次 摘要 i
Abstract iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 xii
圖目錄 xiv
符號說明 xix
第一章 緒論 1
第二章 文獻回顧 3
2.1 握裹行為 3
2.1.1 單向荷載握裹行為 4
2.1.2 反覆荷載握裹行為 4
2.2 ACI 318伸展長度經驗公式演進 5
2.2.1 ACI 318-71之設計公式 5
2.2.2 Orangun, Jirsa, and Breen提出之伸展長度計算式 5
2.2.3 ACI 318-95之設計公式 8
2.3 ACI 318-14鋼筋截斷設計 9
2.4 NZS 3101-06鋼筋截斷設計 11
2.5 ACI 318-14剪力設計 13
2.5.1 基本剪力設計 13
2.5.2 耐震設計篇剪力設計 14
2.6 New RC報告之相關設計建議 14
2.6.1 ACI ITG-4.3R-07 14
2.6.1.1 混凝土應力塊因子 14
2.6.1.2 混凝土等值應力塊深度因子 15
2.6.2 NIST GCR 14-917-30 15
2.7 小結 16
第三章 試體規劃與實驗步驟 17
3.1 試體規劃 17
3.2 材料試驗 18
3.2.1 鋼筋拉伸試驗 18
3.2.2 混凝土抗壓試驗 18
3.2.3 鋼筋彎曲試驗 19
3.3 試體設計 19
3.3.1 HR-Y0 承受反覆荷載且無截斷之梁 20
3.3.2 HR-Y1 承受反覆荷載且截斷長度為ld之梁 20
3.3.3 HR-Y2 承受反覆荷載且截斷長度為ld+d之梁 21
3.3.4 HR-Y1-M 承受單向荷載且截斷長度為ld之梁 21
3.4 試體製作 21
3.4.1 鋼筋應變計黏貼及母螺栓焊接 21
3.4.2 鋼筋籠製作 23
3.4.3 應變計收線 24
3.4.4 錨定T-head安裝 24
3.4.5 模板製作與組立 24
3.4.6 試體澆置 25
3.4.7 試體拆模與養護 25
3.4.8 試體架設 26
3.5 試驗設備 26
3.5.1加載系統 26
3.5.1.1 雙向千斤頂 26
3.5.1.2 非試驗段柱頭預力 27
3.5.1.3 反力鋼梁 27
3.5.2量測系統 28
3.5.2.1 荷重計 28
3.5.2.2 位移計 28
3.5.2.3 應變計 28
3.5.2.4 手持式電子測微計 28
3.5.2.5 傾斜儀 28
3.6 試驗方法與步驟 29
3.7 試驗數據處理 29
3.7.1理論標稱載重Pn 29
3.7.2真實側位移∆ 30
3.7.2.1 非試驗斷旋轉教所產生之額外側位移∆cb 30
3.7.2.2 臨界斷面曲率貢獻之位移∆f,cri 31
3.7.2.3 撓曲位移∆fi 31
3.7.2.4 剪力位移∆si 32
3.7.3降伏位移與初始勁度 32
3.7.4斷面分析之實際慣性矩 33
3.7.5層間變位角DR與韌性位移比μ∆ 34
3.7.6相對消能比β 34
3.7.7截斷處箍筋對剪應力之貢獻 35
3.7.8載重正規化 36
第四章 試驗結果 37
4.1 試體整體行為 37
4.1.1 試體HR-Y0 38
4.1.2 試體HR-Y1-M 40
4.1.3 試體HR-Y1 42
4.1.4 試體HR-Y2 45
4.2 塑性變形對位移之貢獻 48
第五章 試驗結果比較與討論 49
5.1 鋼筋握裹滑移行為探討 50
5.2 截斷設計方法之比較(HR-Y1與HR-Y2之比較) 51
5.3 ACI截斷設計法在單向荷載與反覆荷載(HR-Y1-M與HR-Y1) 52
5.4 截斷處剪力筋發展情形 52
第六章 結論與建議 54
參考文獻 56
附錄A 試體標稱強度計算 176
A.1 單向荷載有截斷之高強度鋼筋混凝土梁 HR-Y1-M 176
A.2 反覆荷載有截斷之高強度鋼筋混凝土梁HR-Y1 178
A.3 反覆荷載有截斷之高強度鋼筋混凝土梁HR-Y2 181
A.4 反覆荷載無截斷之高強度鋼筋混凝土梁HR-Y0 184
附錄B 試體截斷長度設計 187
B.1 規範ACI 318-14 截斷設計之截斷長度選取 187
B.2 規範NZS 3101-06觀念進行ACI 318-14截斷設計之截斷長度選取 188
B.3 規範NZS 3101-06截斷設計之截斷長度選取 189
B.4 規範NZS 3101-06與ACI 318-14 截斷長度試算比較 192
B.5 HR-Y0(F) 早期主筋(#10 SD 690)低應力破壞檢驗報告 194
參考文獻 [1] ACI Committee 318, Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI318-71 & Commentary, American Concrete Institute ,1971.
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[14] 洪立彥,「New RC梁撓曲剪力行為研究」,國立中央大學,碩士論文,民國一百零三年。
[15] 鄭世駿,「有鋼筋截斷之高拉力鋼筋混凝土梁耐震行為探討」,國立
中央大學,碩士論文,民國一百零二年。
[16] 國家地震工程研究中心,「高強度鋼筋混凝土結構設計手冊(初稿) 」,民國一百零四年。
[17] 社團法人台灣混凝土學會,「新高強度鋼筋混凝土技術委員會報告」,民國一百零三年。
[18] 經濟部標準檢驗局,土木材料及品質管理相關國家標準(CNS規範)
指導教授 王勇智(Wang, Yung-Chih) 審核日期 2016-10-12
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