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1 高 強 度 鋼 筋 及 續 接 器 之 鋼 材 測 試 研 究 主 講 人 : 陳 昌 雄 律 己 愛 智 樂 觀 主 講 人 : 陳 昌 雄 現 職 : 東 和 高 雄 廠 副 廠 長 10301~ 經 歷 : 東 和 高 雄 廠 副 廠 長 ( 兼 行 政 處 ) 10111~ 東 和 高 雄 廠 廠 務 處 9611 ~ 東 和 苗 栗 廠 廠 務 處 ( 技 術 處 ) 9211 ~ 9611 東 和 高 雄 廠 生 管 課 8701 ~ 9211 東 和 高 雄 廠 煉 鋼 課 7709 ~ 8612 粉 末 冶 金 / 精 密 鑄 造 7210 ~ 7708 學 歷 : 成 大 冶 金 及 材 料 工 程 學 系 6610 ~ 7006 律 己 愛 智 樂 觀

2 一 前 言 二 目 前 CNS 標 準 及 相 關 三 未 來 高 強 度 鋼 筋 相 關 規 範 四 強 化 理 論 五 490 提 升 到 六 測 試 與 研 究 七 目 前 具 體 作 法 八 未 來 努 力 方 向 九 結 論 律 己 愛 智 樂 觀 一 前 言 2013 年 月 全 球 鋼 鐵 粗 鋼 產 量 累 計 為 158,249 萬 噸, 較 2012 年 152,917 萬 噸 上 升 3.5%, 較 2011 年 150,025 萬 噸 上 升 5.5% 2013 年 1~12 月 台 灣 累 計 粗 鋼 產 量, 電 爐 萬 噸 小 於 高 爐 1, 萬 噸, 年 累 計 相 比 電 爐 成 長 1.3%, 高 爐 成 長 13.4% 鋼 筋 : 2013 年 1~12 月 累 計 表 消 579 萬 噸, 與 去 年 同 期 573 萬 噸 相 比 為 101%, 年 度 自 給 率 101% 預 估 2014 年 累 表 消 592 萬 噸, 與 2013 年 同 期 比 103%, 年 度 自 給 率 約 101% 律 己 愛 智 樂 觀

3 大 陸 今 年 預 估 2014 年 粗 鋼 產 量 8.1 億 噸 與 去 年 同 期 7.79 億 噸 比 為 成 長 3.97% 預 計 2015 年 世 界 鋼 鐵 產 能 將 達 到 億 噸, 遠 遠 超 過 億 噸 的 消 費 量 2013 年 中 國 鋼 材 出 口 量 約 為 6000 萬 噸, 2014 年 中 國 鋼 材 的 出 口 量 約 為 8000 萬 噸, 相 當 於 美 國 全 年 粗 鋼 產 量 只 有 提 升 高 附 加 價 值 産 品 才 能 有 競 爭 力 律 己 愛 智 樂 觀 表 年 國 內 鋼 筋 廠 產 能 利 用 率 類 型 家 數 2012 年 產 量 ( 單 位 : 千 公 噸 ) 市 佔 率 年 產 能 ( 單 位 : 千 公 噸 ) 產 能 利 用 率 電 爐 廠 10 4,048 70% 5,436 74% 單 軋 廠 15 1,731 30% 3,630 48% 合 計 25 5, % 9,066 64% 資 料 來 源 : 台 灣 鋼 鐵 工 業 同 業 公 會 表 4. 鋼 筋 用 途 別 鋼 種 尺 寸 分 佈 表 用 途 別 選 樣 鋼 種 分 佈 比 (%) 尺 寸 分 佈 比 (%) 工 程 數 SD280 SD280W SD420 SD420W 其 他 D10~D13 D16~D22 D25~ 公 共 工 程 營 建 業 資 料 來 源 : 豐 興 鋼 鐵 ( 股 ) 公 司 提 供 中 拉 鋼 筋 (SD280/SD280W) 與 高 拉 力 鋼 筋 (SD420/SD420W/ 其 他 如 SD490) 之 銷 售 比 例 約 為 20%/80% 營 建 業 與 公 共 工 程 耗 用 量 比 例 約 為 75%/25% 採 自 台 灣 鋼 鐵 五 十 年 專 刊 律 己 愛 智 樂 觀

4 二 目 前 CNS 標 準 及 相 關 規 範 CNS 560 鋼 筋 用 規 範 鋼 筋 鋼 液 之 化 學 成 份 種 類 符 號 C(%) Mn(%) P(%) S(%) Si(%) C.E% 光 面 鋼 筋 SR SR SD SD 竹 節 鋼 筋 SD SD280W SD420W C.E=C+Mn/6+Cu/40+Ni/20+Cr/10-Mo/50-V/10 律 己 愛 智 樂 觀 CNS 鋼 筋 機 械 性 質 機 械 性 質 種 類 符 號 降 伏 點 或 降 伏 強 度 抗 拉 強 度 實 際 抗 拉 強 度 N/mm 2 N/mm 2 實 際 降 伏 強 度 SD ~ 以 上 - SD 280W 280~ 以 上 1.25 以 上 2 號 12 以 上 未 滿 D19 SD ~ 以 上 A 號 13 以 上 D19 以 上 試 片 2 號 14A 號 伸 長 率 (%) 14 以 上 17 以 上 彎 曲 角 度 180 彎 曲 直 徑 標 稱 直 徑 之 4 倍 標 稱 直 徑 之 5 倍 標 稱 直 徑 之 6 倍 竹 節 鋼 筋 SD 420W 420~ 以 上 1.25 以 上 SD ~ 以 上 - 2 號 14A 號 2 號 14A 號 12 以 上 13 以 上 12 以 上 13 以 上 未 滿 D19 D19~ D25 超 過 D25 D25 以 下 超 過 D25 標 稱 直 徑 之 3 倍 標 稱 直 徑 之 4 倍 標 稱 直 徑 之 6 倍 標 稱 直 徑 之 5 倍 標 稱 直 徑 之 6 倍 律 己 愛 智 樂 觀

5 三 未 來 高 強 度 鋼 筋 相 關 規 範 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀

6 四 強 化 理 論 1. 晶 格 2. 強 化 機 構 主 要 有 : 固 溶 強 化 在 鋼 中 添 加 溶 質 元 素, 由 於 溶 質 原 子 與 鐵 原 子 大 小 不 同, 會 造 成 晶 格 扭 曲, 增 加 差 排 移 動 阻 礙, 而 提 高 強 度 析 出 硬 化 若 添 加 的 合 金 元 素, 與 C N 的 結 合 力 很 強, 會 形 成 細 小 析 出 物, 造 成 差 排 移 動 困 難, 而 產 生 析 出 硬 化, 從 而 提 高 強 度 晶 粒 細 化 是 利 用 減 小 肥 粒 鐵 晶 粒 尺 寸, 提 高 晶 界 面 積, 當 發 生 塑 性 變 形, 差 排 移 動 遭 到 晶 界 的 阻 礙, 而 提 高 發 生 塑 性 變 形 所 需 的 應 力, 是 以 強 化 律 己 愛 智 樂 觀 認 識 鋼 鐵 鋼 鐵 不 單 只 是 包 含 鐵 與 合 金 構 成 的 固 體 鋼 鐵 具 有 分 子 晶 格 明 確 的 結 構 以 及 晶 粒, 就 像 是 鑽 石 與 水 晶 一 樣 鋼 鐵 中 最 常 見 的 分 子 晶 格 型 式 是 以 鐵 原 子 構 成 的 體 心 立 方 純 鐵 是 完 全 以 鐵 原 子 構 成 的 體 心 立 方 所 構 成 的 結 構, 鋼 鐵 則 還 帶 有 一 些 非 純 鐵 的 分 子 晶 格, 例 如 Pearlite 分 子 晶 格 堆 積 起 來 成 為 鋼 鐵 的 體 積 律 己 愛 智 樂 觀

7 (1/a,1/b,1/c) 原 子 堆 疊 模 型 晶 體 中 原 子 排 列 示 意 圖 律 己 愛 智 樂 觀 右 圖 B 和 C 區 域 TEM 圖 及 標 定 中 碳 氮 釩 鋼 淬 火 SEM 圖 律 己 愛 智 樂 觀

8 體 心 立 方 BCC 肥 粒 鐵 律 己 愛 智 樂 觀 面 心 立 方 FCC 沃 斯 田 鐵 六 方 最 密 堆 積 HCP 律 己 愛 智 樂 觀 鐵 碳 合 金 相 圖 圖 4 鐵 碳 合 金 相 圖

9 律 己 愛 智 樂 觀 晶 粒 細 化 析 出 硬 化 差 排 強 化 固 溶 強 化 基 體 強 度 律 己 愛 智 樂 觀 各 種 強 化 機 構 效 果 示 意 圖

10 置 換 固 溶 體 : 溶 質 原 子 和 溶 劑 原 子 尺 寸 相 差 較 小, 形 成 固 溶 體 時 溶 質 原 子 替 換 了 溶 劑 晶 格 中 的 一 部 分 原 子, 就 形 成 了 置 換 固 溶 體 如 :Fe 與 Mn Si Al Cr Ti Nb 等 形 成 置 換 固 溶 體 A B 置 换 固 溶 體 溶 劑 原 子 溶 質 原 子 溶 劑 原 子 溶 質 原 子 間 隙 固 溶 體 間 隙 固 溶 體 : 溶 質 原 子 和 溶 劑 原 子 直 徑 相 差 較 大, 溶 質 原 子 處 於 溶 劑 晶 體 結 構 的 間 隙 位 置 上, 則 形 成 間 隙 固 溶 體 如 :Fe 與 C,N,O,H 形 成 間 隙 固 溶 體 律 己 愛 智 樂 觀 固 溶 強 化 Solid Solution Strengthening 置 換 型 固 溶 強 化 間 隙 型 固 溶 強 化 律 己 愛 智 樂 觀

11 固 溶 強 化 固 溶 強 化 碳 (Carbon) 錳 (Manganese) 關 於 元 素 對 普 通 碳 鋼 機 械 性 質 的 影 響, 許 多 經 驗 式 可 作 一 般 的 參 考 其 中 一 經 驗 式, 如 下 所 述 含 碳 量 在 0.20~0.50% 的 範 圍 之 鋼 材, 其 抗 拉 強 度 (kgf/mm 2 )= C+ 60 C Mn 而 伸 長 率 (%)= /C C Mn C =C% 100, Mn =Mn% 100 律 己 愛 智 樂 觀 微 合 金 化 元 素 析 出 硬 化 晶 狀 細 化 律 己 愛 智 樂 觀

12 晶 粒 細 化 晶 粒 細 化 釩 (Vanadium) 鈮 (Columbium) 溫 度 軋 延 比 鋼 材 之 晶 粒 愈 細, 強 度 愈 高 早 為 人 們 所 習 知,Hall 及 Petch 進 一 步 研 究 晶 粒 和 強 度 之 關 係, 而 發 現 強 度 和 晶 粒 之 -1/2 次 方 成 正 比, 此 即 非 常 著 名 之 Hall-Petch 關 係 式 1-2 σ σ 0 k d 此 處 σ0 為 鋼 材 之 本 質 強 度,d 為 晶 粒 大 小 ( 單 位 為 mm),k 為 常 數 一 般 常 用 之 晶 粒 細 化 手 段 是 利 用 添 鈮 釩 鈦 等 元 素 進 行 來 完 成 律 己 愛 智 樂 觀 不 同 晶 粒 度 與 降 伏 強 度 的 關 係 律 己 愛 智 樂 觀

13 晶 粒 尺 寸 對 力 學 性 能 之 影 響 律 己 愛 智 樂 觀 析 出 強 化 律 己 愛 智 樂 觀

14 析 出 強 化 ( 第 二 相 硬 質 點 強 化 ) 析 出 強 化 的 機 制 是 差 排 和 顆 粒 之 間 的 相 互 作 用 在 外 力 作 用 下, 運 動 差 排 遇 到 第 二 相 硬 質 點 時 的 運 動 方 式 有 兩 種,(1) 對 提 高 強 度 有 積 極 作 用 的 繞 過 過 程 ; (2) 對 提 高 強 度 作 用 較 小 的 切 割 / 剪 切 過 程 它 們 都 會 增 加 運 動 阻 力, 可 以 提 高 材 料 的 強 度 繞 過 機 制 切 割 機 制 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀

15 五 490 提 升 到 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀

16 五 490 提 升 到 材 料 技 術 - 合 金 化 設 計 及 微 合 金 化 2. 設 備 發 展 - 設 備 改 造 / 自 動 控 制 系 統 3. 操 作 技 術 - 控 軋 控 冷 低 溫 軋 製 超 快 冷 技 術 律 己 愛 智 樂 觀 [6] 神 戸 製 鋼 技 報 Vol. 48 No. 1 (1998)p.85 律 己 愛 智 樂 觀 神 戶 製 鋼 化 性

17 合 金 元 素 對 CCT 曲 線 之 影 響 律 己 愛 智 樂 觀 五 490 提 升 到 材 料 技 術 - 合 金 化 設 計 及 微 合 金 化 2. 設 備 發 展 - 設 備 改 造 / 自 動 控 制 系 統 3. 操 作 技 術 - 控 軋 控 冷 低 溫 軋 製 超 快 冷 技 術 律 己 愛 智 樂 觀

18 軋 製 棒 材 對 溫 度 冷 卻 之 參 數 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀

19 晶 粒 細 化 ( 機 械 加 工 ) 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀 控 制 軋 延 的 軋 製 示 意 圖

20 高 溫 軋 製 再 結 晶 軋 製 部 分 再 結 晶 軋 製 再 結 晶 軋 製 示 意 圖 律 己 愛 智 樂 觀 a. 原 始 沃 斯 田 鐵 組 織 b. 變 形 60% c. 部 分 再 結 晶 沃 斯 田 鐵 d. 變 形 60% e. 再 結 晶 沃 斯 田 鐵 組 織 f. 變 形 60% 律 己 愛 智 樂 觀 含 鈮 微 合 金 鋼 沃 斯 田 鐵 和 軋 製 後 的 相 變 組 織

21 律 己 愛 智 樂 觀 住 友 新 日 鐵 控 制 軋 製 的 發 展 律 己 愛 智 樂 觀

22 表 层 心 部 温 度, Ms M B P F 自 然 冷 却 余 热 淬 火 超 快 冷 却 时 间,s 律 己 愛 智 樂 觀 Next 律 己 愛 智 樂 觀

23 律 己 愛 智 樂 觀 六. 測 試 與 研 究 續 接 器 之 ADI 熱 處 理 沃 斯 田 鐵 化 A3 步 驟 : 1. 沃 斯 田 鐵 化 (850~950 C) 溫 度 Ms 時 間 沃 斯 回 火 2. 急 冷 3. 恒 溫 變 態 (Ms 點 以 上 ) 4. 冷 卻 至 常 溫 律 己 愛 智 樂 觀 next

24 ADI 熱 處 理 設 備 ADI 金 相 加 熱 爐 鹽 浴 爐 球 墨 鑄 鐵 波 來 鐵 + 肥 粒 鐵 沃 斯 回 火 變 韌 肥 粒 鐵 + 殘 留 沃 斯 田 鐵 ( 沃 斯 肥 粒 鐵 ) 沃 斯 回 火 球 墨 鑄 鐵 螺 旋 型 鋼 筋 續 接 器 專 利 證 書 號 律 己 愛 智 樂 觀 球 墨 鑄 鐵 晶 沃 斯 回 火 後 基 地 上 的 白 色 小 隙 縫 : 柔 韌 的 沃 斯 田 鐵. 此 相 提 供 ADI 高 韌 性, 吸 震 性. 工 件 表 皮 受 磨 擦 或 撞 擊 時 轉 變 成 HRC60 的 麻 田 散 鐵. 其 相 變 化 機 制 與 高 錳 鋼 同, 石 墨 內 可 蓄 積 油 膜, 很 適 合 需 高 韌 性, 耐 磨 耗 性, 又 需 吸 震 的 地 方. 例 : 齒 輪 刀 把... 應 用 性 很 廣. 東 鋼 與 金 屬 中 心 合 作 尺 寸 鋼 筋 所 需 鎖 接 長 度 規 定 - 範 例 D25 律 己 愛 智 樂 觀

25 尺 寸 鋼 筋 所 需 鎖 接 長 度 規 定 - 範 例 D25 螺 紋 鋼 筋 與 續 接 器 組 裝 3D 面 積 分 析 單 邊 需 4 牙 設 計 安 全 係 數 1.5 螺 紋 鋼 筋 鎖 入 續 接 器 長 度 設 計 6 牙 其 它 尺 寸 同 此 模 式 設 計 律 己 愛 智 樂 觀 六 測 試 與 研 究 -- 高 強 度 鋼 筋 拉 伸 試 驗 Stress (N/mm 2 ) TH --- D36 f y = 731 N/mm f u = 937 N/mm 2 fy/fu = 1.28 > 抗 降 TTK 比 --- D32 f y = 719 N/mm f u = 930 N/mm 2 fy/fu = 1.29 > 抗 降 比 Strain Stress (N/mm 2 ) TH D36 符 合 SD 685 鋼 筋 規 格 785 TH --- D = > TTK --- D = > 律 己 愛 智 樂 觀 回 前 Strain 50

26 >0.014 V+Nb V V 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀

27 D36 鋼 筋 試 片 試 驗 結 果 編 號 降 伏 強 度 N/mm 2 抗 拉 強 度 N/mm 2 抗 降 比 ε 785 破 壞 應 變 685~ 以 上 1.18 以 上 以 上 0.10 以 上 D36-1_ A D36-2_ B D36-3_ B D36-4_ A D36-5_ B D36-6_ B 律 己 愛 智 樂 觀 D36-1_ A D36-2_ B f y =744 N/mm D f u =943 N/mm 2 Stress (N/mm 2 ) Stress (N/mm 2 ) = Strain = USD 685A D Strain Stress (N/mm 2 ) 律 己 愛 智 樂 觀 0 f y =752 N/mm D = Strain Stress (N/mm 2 ) = f u =951 N/mm 2 USD 685A D Strain

28 D16 鋼 筋 試 片 試 驗 結 果 編 號 降 伏 強 度 N/mm 2 抗 拉 強 度 N/mm 2 破 壞 應 變 785 以 上 930 以 上 0.80 D16-1_ * D16-2_ D16-3_ * D16-4_ D16-5_ * D16-6_ 律 己 愛 智 樂 觀 東 和 鋼 鐵 企 業 股 份 有 限 公 司 高 雄 廠 超 高 拉 力 鋼 筋 壓 縮 比 與 Y.P T.S 分 佈 1104 Y.P 1104 T.S 推 估 160 Y.P 推 估 160 試 軋 T.S爐 號 1104 成 份 推 估 160 角 Y.P & T.S 以 上 D43 D36 150*150 軋 延 比 D32 (93.55) (95.52) (96.38) 160*160 軋 延 比 D43 (94.33) D36 (96.07) D32 (96.82) D29 (97.10) D25 (97.70) D29 (97.47) D22 D19 D16 D13 D10 (98.28) (98.70) (99.10) (99.40) (99.40) D25 D22 D19 D16 D13 D10 (98.02) (98.49) (98.88)(99.22)(99.51) (99.72) 律 己 愛 智 樂 觀

29 與 續 接 器 接 合 測 試 數 據 (SD685) SD685 D32 高 塑 性 反 覆 載 重 試 驗 數 據 ( 土 木 ) 試 體 標 號 續 接 器 本 體 長 度 (mm) 標 點 長 度 (mm) 滑 移 量 (mm) 抗 拉 強 度 N/mm2 16c 24c 32c 5εy 10εy D D43 車 製 D32 螺 紋 備 註 律 己 愛 智 樂 觀 螺 紋 鋼 筋 與 續 接 器 接 合 測 試 (SD685) 律 己 愛 智 樂 觀

30 SD685-(D32) 表 面 100 倍 N=9~10 一 般 (D32)SD420W 表 面 100 倍 N=5~6 律 己 愛 智 樂 觀 七 目 前 具 體 作 法 桃 園 廠 新 設 備 -- 最 先 進 之 製 程 律 己 愛 智 樂 觀

31 桃 園 廠 生 產 流 程 簡 介 ( 含 VCC) 律 己 愛 智 樂 觀 傳 統 單 軋 廠 製 程 : 冷 鋼 胚 加 熱 爐 > 軋 鋼 > 鋼 筋 傳 統 煉 軋 鋼 廠 製 程 : 煉 鋼 > 鋼 胚 加 熱 爐 > 軋 鋼 > 鋼 筋 熱 進 軋 延 東 鋼 直 接 軋 延 新 製 程 : 煉 鋼 > 鋼 胚 軋 鋼 > 鋼 筋 直 接 軋 延 優 點 : 沒 有 設 置 加 熱 爐 避 免 硫 氧 化 物 與 氮 氧 化 物 產 生 大 幅 降 低 能 源 耗 用 一 年 可 節 省 71,000 噸 的 CO2 排 放 量, 相 當 於 190 座 大 安 森 林 公 園 一 年 吸 收 之 CO2 量 律 己 愛 智 樂 觀

32 律 己 愛 智 樂 觀 項 目 單 位 單 軋 廠 不 熱 進 傳 統 熱 進 爐 直 接 軋 延 鋼 胚 進 爐 溫 度 ~ ~1000 鋼 胚 開 軋 溫 度 燃 油 耗 用 L/ton 電 熱 相 當 油 耗 L/ton 合 計 單 位 耗 油 L/ton 燃 油 耗 用 比 率 % 100% 68% 7% % % 2.5 7% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 合 計 單 位 耗 油 節 能 比 率 單 軋 廠 不 熱 進 傳 統 熱 進 爐 直 接 軋 延 律 己 愛 智 樂 觀

33 律 己 愛 智 樂 觀 八 未 來 努 力 方 向 1. 提 升 鋼 液 清 淨 度 2. 控 軋 控 冷 的 改 善 3. 軋 後 緩 冷 堆 疊 保 溫 4. 節 型 的 設 計 改 善 律 己 愛 智 樂 觀

34 九 結 論 敬 請 指 教 律 己 愛 智 樂 觀

35 15000psi 混 凝 土 的 產 製 與 施 工 管 理 鄭 瑞 濱 博 士 台 灣 混 凝 土 學 會 秘 書 長 潤 泰 精 密 材 料 股 份 有 限 公 司 副 總 經 理 生 產 高 強 度 混 凝 土 控 制 因 素 漿 體 強 度 過 渡 區 性 質 骨 材 性 質

36 漿 體 強 度 使 用 新 型 高 性 能 減 水 劑 - 由 於 超 高 強 度 混 凝 土 中 的 用 水 量 較 一 般 普 通 混 凝 土 降 低 許 多, 爲 了 維 持 適 當 的 工 作 性, 此 類 新 型 的 超 高 效 減 水 劑 具 有 良 好 的 流 動 性 高 減 水 率 ( 減 水 率 大 於 30%) 坍 保 效 果 佳 目 前 以 羧 酸 系 與 氨 基 磺 酸 鹽 系 兩 大 類 減 水 劑 為 主 降 低 水 膠 比 - 爲 了 盡 量 減 少 混 凝 土 中 孔 徑 50nm 的 數 量, 水 膠 比 將 控 制 在 0.38 以 下, 當 製 產 10000psi 混 凝 土 時, 水 膠 比 更 需 要 控 制 在 0.3 以 下 使 用 超 細 礦 物 摻 料 漿 體 強 度 - 目 前 超 細 礦 物 摻 料 的 比 表 面 積 可 從 6000cm2/g 到 15000cm2/g 以 上, 有 矽 灰 120 級 以 上 超 細 爐 石 粉 超 細 粉 煤 灰 超 細 沸 石 粉 超 細 稻 殼 灰 超 細 石 灰 石 粉 等 此 類 礦 物 摻 料 因 為 具 有 卜 作 嵐 活 性 反 應, 顆 粒 粒 徑 小, 具 有 極 大 的 比 表 面 積, 故 能 填 充 混 凝 土 中 細 微 的 空 隙, 並 快 速 增 加 C-H-S 膠 體 數 量, 降 低 混 凝 土 中 孔 隙 率, 增 加 緻 密 度

37 過 渡 區 性 質 的 強 化 當 攪 拌 機 可 轉 速 調 節 時, 宜 採 用 先 拌 砂 漿 法 該 作 法 攪 拌 40s 的 混 凝 土 強 度 比 傳 統 攪 拌 40s 50s 68s 時 分 別 提 高 24% 16% 4%, 且 攪 拌 速 度 可 根 據 負 荷 變 化 調 節 當 設 備 採 用 複 式 攪 拌 機 時, 宜 採 用 水 泥 裹 石 法, 該 技 術 攪 拌 50s 的 混 凝 土 強 度 比 傳 統 攪 拌 50s 68s 時 分 別 提 高 16.8% 和 4.4%, 且 由 於 上 下 兩 台 攪 拌 機 可 同 時 攪 拌, 部 分 攪 拌 時 間 的 重 疊 使 攪 拌 週 期 縮 短, 效 率 提 高 當 臥 式 攪 拌 機 為 機 械 傳 動 時, 宜 用 單 速 兩 次 投 料 攪 拌 該 技 術 攪 拌 30s 的 混 凝 土 強 度 比 雙 速 二 次 攪 拌 40s 和 傳 統 攪 拌 40s 時 分 別 提 高 4.4% 29.6%, 且 設 備 結 構 簡 單 二 次 攪 拌 製 程 的 混 凝 土 介 面 過 渡 區 的 粘 結 強 度 得 到 了 改 善 過 渡 區 性 質 的 強 化 水 泥 / 砂 水 1 水 泥 水 砂 水 水 泥 水 1 砂 / 石 水 1 t 1 石 水 2 t 2 t 1 t 2 骨 材 混 凝 土 混 凝 土 t 1 t 2 石 水 泥 水 2 t 1 t 2 砂 石 水 2 t 1 t 2 水 泥 水 2 t 3 t 3 t 3 混 凝 土 混 凝 土 混 凝 土

38 要 求 拌 合 機 拌 合 參 數 實 際 生 產 的 案 例 水 泥 爐 石 飛 灰 矽 灰 粗 骨 材 細 骨 材 用 水 量 強 塑 劑 膨 脹 劑 測 試 編 號 (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) (kg/m3) 12K K K K K k k k k

39 1. 拌 合 時 間 220~240 秒 ( 較 一 般 SCC 長 60 秒 ) 2. 穩 定 安 培 值 為 34 安 培 ( 較 一 般 SCC 高 2A) 3. 每 小 時 可 供 應 混 凝 土 量 24m3 ( 較 一 般 SCC 低 約 10m3) 4. 量 產 無 虞 與 一 般 SCC 生 產 的 差 異 組 別 時 間 混 凝 土 流 度 空 氣 含 量 U 型 充 填 V 漏 斗 時 間 溫 度 ( ) (cm) (%) (cm) (sec) 1 08: : : : : : 骨 材 性 質 要 求

40 骨 材 強 度 與 混 凝 土 抗 壓 強 度 關 係 圖 100MPa 的 單 壓 強 度 為 骨 材 性 能 下 限 資 料 來 源 :A. Kilic, C.D. Atus, A. Teymen, O.Karahan, F.Ozacn,C.Bilim,M.Ozdemir, The influence of aggregate type on the strength concrete,cement and Concrete Research,P ,2008. 硬 質 砂 岩 的 性 能 可 以 合 乎 需 求

41 砂 石 供 應 來 源 13 寧 德 市 福 州 市 福 清 市 台 北 港 基 隆 港 XXX 砂 石 佔 混 凝 土 體 積 約 70%, 為 強 度 及 體 積 穩 定 性 之 關 鍵 材 料, 提 供 穩 定 高 品 質 之 砂 石 為 高 強 度 混 凝 土 成 功 關 鍵 大 安 溪 宜 蘭 縣 花 蓮 港 料 源 管 制 - 骨 材 洛 杉 磯 磨 損 率 與 骨 材 單 壓 強 度 關 係 14 資 料 來 源 :A. Kilic, C.D. Atus, A. Teymen, O.Karahan, F.Ozacn,C.Bilim,M.Ozdemir, The influence of aggregate type on the strength concrete,cement and Concrete Research,P ,2008.

42 料 源 管 制 - 以 化 性 確 認 來 源 生 產 管 理 - 要 求 獨 立 料 艙

43 砂 石 品 質 分 析 使 用 噴 霧 設 備, 保 持 含 水 量 穩 定 砂 石 分 倉 儲 存 生 產 管 理 - 要 求 獨 立 料 艙 南 山 廣 場 案 例 - 鋼 柱 內 填 充 無 收 縮 自 充 填 混 凝 土

44 巨 柱 泵 送 逆 打 : 需 具 有 似 SCC 的 工 作 度 巨 柱 內 混 凝 土 塑 性 沈 降 問 題 : - 限 制 沈 降 量 與 泌 水 率 1. 參 考 JASS-5T-503:2009, 混 凝 土 塑 性 沈 陷 量 測 方 法 進 行 2. 置 於 大 氣 環 境, 量 測 至 24 小 時 止 3. 泌 水 率 以 CNS1235 方 式 為 之

45 巨 柱 內 混 凝 土 自 體 收 縮 問 題 : - 添 加 膨 脹 劑 1. 參 考 ASTM C341 方 法 2. 包 封, 阻 止 水 分 交 換, 並 置 於 標 準 溫 度 環 境 3. 七 天 齡 期 前, 每 日 量 測 ; 七 天 齡 期 後, 每 週 量 測 逆 打 速 率 與 充 填 率 : 限 制 逆 打 速 率

46 柱 內 灌 漿 混 凝 土 的 性 質 : 配 比 性 能 柱 內 灌 漿 混 凝 土 的 性 質 : 使 用 原 物 料

47 柱 內 灌 漿 混 凝 土 的 性 質 : 廠 試 拌 驗 證 業 柱 內 灌 漿 混 凝 土 的 性 質 : 施 工 前 抽 驗

48 柱 內 灌 漿 混 凝 土 的 性 質 : 施 工 中 管 制 從 原 料 到 施 工 : 原 料 料 源 粗 粒 料 進 廠 管 制 生 產 管 制 施 工 管 制 水 泥 產 地 配 比 設 計 廠 試 拌 每 50m3 進 行 坍 流 度 試 驗 矽 灰 專 用 料 倉 供 料 前 一 天 ( 駐 廠 ) 每 50m3 進 行 B50 坍 流 時 間 無 收 縮 添 加 劑 設 置 監 控 錄 影 機 1. 取 樣 作 化 性 每 100m3 製 作 強 度 試 體 化 學 摻 料 水 粒 料 分 批 進 場, 分 批 檢 驗 1. S.S.D 比 重 2. 吸 水 率 3. 洛 杉 磯 磨 損 率 4. 硫 酸 鈉 健 度 試 驗 5. 扁 平 細 長 扁 平 率 6. 篩 分 析 粒 料 使 用 量 控 管 紀 錄 2. 留 樣 作 物 性 每 天 製 作 一 組 體 積 膨 脹 試 體 供 料 當 天 ( 駐 廠 ) 進 場 時 間 不 能 超 過 1 小 時 1. 每 車 次 進 行 坍 流 度 試 驗 柱 內 灌 漿 上 升 速 度 0.5m/min 以 下 2. 每 車 次 B50 坍 流 時 間 3. 塑 性 沈 降 量 量 測 <1mm 4. 每 100m3 製 作 膨 脹 率 試 體

49 結 論 : 1. 混 凝 土 材 料 是 量 身 定 做 的 2. 柱 內 灌 漿 混 凝 土 除 強 度 性 能 外, 塑 性 沈 降 泌 水 率 以 及 泵 送 能 力 的 漿 體 量, 是 重 要 的 指 標, 一 般 SCC 的 規 範 無 法 含 括 3. 南 山 柱 內 灌 漿 混 凝 土 規 範, 是 國 內 第 一 次 針 對 柱 內 灌 漿 需 求 所 研 擬 的 規 範, 可 供 未 來 工 程 參 考 4. 南 山 案 針 對 原 物 料 的 穩 定 性 問 題, 所 規 劃 的 留 樣 方 法, 符 合 統 計 的 意 義, 應 在 後 續 工 程 中 予 以 推 動 落 實 5. NewRC 構 造 物 所 使 用 的 混 凝 土 材 料, 也 應 特 別 量 身 定 做, 訂 定 出 符 合 需 求 的 項 目

50 高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 結 構 桿 件 設 計 研 討 會 NCREE,12/5, 2014 螺 紋 節 鋼 筋 在 高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 之 應 用 與 握 裹 設 計 Research Fellow 林 克 強 Ker-Chun Lin 國 家 地 震 工 程 研 究 中 心 紀 凱 甯 邱 建 國 台 灣 科 技 大 學 December 05, 螺 紋 節 鋼 筋 與 竹 節 鋼 筋 2 螺 紋 節 鋼 筋 竹 節 鋼 筋

51 Contents 3 Background Objectives Geometric Pattern of Threaded Bars Experimental Program Strength Results Splitting Results Summary Contents 4 Background Geometric Pattern of Threaded Bars Demand of Bond Stress of Bar Experimental Program Strength Results Splitting Results Summary

52 日 本 New RC 建 築 經 驗 日 本 神 奈 川 縣 New RC 建 築 Toky Yield strength of Steel bars New RC 材 料 強 度 應 用 範 圍 F y (MPa) 現 行 規 範 New RC 100 Concrete compressive strength f c (MPa)

53 Taiwan New RC Group 2008~ 技 術 推 動 產 業 界 潤 弘 亞 利 東 鋼 TTK 台 大 土 木 系 台 大 材 料 系 台 科 大 營 建 系 中 央 大 學 土 木 系 雲 科 大 營 建 系 成 功 大 學 土 木 系 學 術 界 科 技 部 整 合 研 究 材 料 規 格 制 定 與 推 廣 SD685 SD785 組 織 社 團 fc 70 MPa NCREE TW New RC Project / Group 台 灣 新 型 高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 結 構 系 統 TCI NCREE 研 究 單 位 構 件 行 為 研 究 與 設 計 指 針 建 立

54 主 要 構 件 行 為 研 究 Critical Technology and Devices 超 高 強 度 鋼 筋 不 允 許 銲 接 與 製 作 標 準 彎 曲 加 工 採 用 螺 紋 節 鋼 筋 配 合 預 鑄 工 法 的 應 用 灌 漿 式 鋼 筋 續 接 套 筒 灌 漿 式 鋼 筋 端 部 錨 定 裝 置 10

55 Contents 11 Background Objectives Geometric Pattern of Threaded Bars Experimental Program Strength Results Splitting Results Summary ACI and Taiwan (2011) Codes Straight Development length in tension (unit : SI) l = d A b f f y 412 MPa f c 70 MPa cb K tr db s u d b Objectives l =0.9 Limitations for Equation d K K tr tr 40A tr sn Atr fyt 10.3sn f y 1 ' f c c b +k db tr d (ACI ) (Taiwan, 2011) From 1989 b

56 Contents 13 Background Objectives Geometric Pattern of Threaded Bars Experimental Program Strength Results Splitting Results Summary Types of Rebar for Tests Thread Rebar Hot roll Height of rib h r Thread Rebar Milled Spacing of rib s r Plain Rebar

57 Parameter of Threaded Rebar Relative Rib Area R r Height of rib h r h 135 h 90 Spacing of rib s r Gap h 45 rib A R r bearing area shear area h s r r Max. h r = h 90 Avg. h r = (h 90 +h 45 +h 135 )/3 Contents 16 Background Objectives Geometric Pattern of Threaded Bars Experimental Program Strength Results Splitting Results Summary

58 Setup of Bonding Tests Loading Procedure Design Variables of Specimens (I) 1-D25 for 160 mm 1-D32 for 160 mm 2-D25 for 230 mm 2-D32 for 260 mm 220 mm Unbonding Zone L d region Bonding Zone Unbonding Zone c = 40 mm 300 mm s b = 3d b Design variables: 1. Bar size:d25, D32 2. Number of bars:1, 2-(3d b ) 3. L d,test / L d,dem :0.6, 0.8, h r / s r : 0.126, f c :70 MPa 1400 mm 62.5 mm 75 mm

59 Design of Specimens (I) Spec. Width (mm) d b,b d b,s (mm) (mm) f c (MPa) f y (MPa) c (mm) n b s b S s K tr (mm) (mm) (mm) D. Length Ratio L d,dem L d,test Ld,test (mm) (mm) L BE BE BE BE BE BE BE BE Depth : 300 mm d,dem Design Variables of Specimens (II) 160 mm c = 40 mm 1400 mm L d region Bonding Zone 450 mm 450 mm Design variables: 1. Bar size:d32, D39 2. Geometry:Thread, Plain 3. f c :70, 100 MPa 4. f yt : 280, 420, 785 MPa 5. R r = h r / s r : 0, 0.13, 0.16, 0.18

60 Spec. Width (mm) d b,b (mm) Depth : 450 mm Design of Specimens (II) d b,s (mm) f c (MPa) f y (MPa) f yt (MPa c b (mm) S s (mm) K tr (mm) D. Length Ratio L d,dem L d,test Ld,test (mm) (mm) L SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP TD TD d,dem Actual R r of Rebar for All Spec. Specimen d b,b (mm) Geometric of Rebar h r (mm) s r (mm) R r BE1-BE BE7-BE10 32 Thread Rebar SP1-SP2 32 Hot roll SP3-SP SP5-SP6 32 Thread Rebar Milled SP7-SP8 39 Thread Rebar Hot roll SP9-SP10 32 Plain Rebar X X X SP11-SP12 39 TD1-TD2 32 Thread Rebar Hot roll Thread Rebar Hot roll

61 Contents 23 Background Objectives Geometric Pattern of Threaded Bars Experimental Program Strength Results Splitting Results Summary Actual Concrete Strength Specimen f c, Testing Day (MPa) BE1~BE BE BE7~BE BE SP SP SP SP SP SP Specimen f c, Testing Day (MPa) SP SP SP SP SP SP TD TD Only BE1-BE4 f c 70 MPa

62 Actual Reinforcement Strength Group Bar Size Series (I) Series (II) Relative of Area R r D D D , X D Type SD685 Hot Roll SD685 Hot Roll SD685 Hot Roll SD685 Milled SD490 Plain SD490 Hot Roll Yield f ya (MPa) Ultimate f ua (MPa) Test Results - Strength Development Length (mm) Length. Ratio Results (kn) Spec Lda,test Lda,test Lda,test P L d,dem L da,lmt L da,unlmtt L da,test P ya P L L L Max P d,dem SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP TD TD da,lmt da,unlmt Max ya

63 Test Results Test Results - Strength Strength No Limit for f c 70 MPa Limit for f c 70 MPa Bond Stress Bond Stress '. b s dem s b b d b b t b b c s r a d f u = f d d d c K f d A f ' ' ( ~... ) b tr ca b ca c K f d f

64 Material types #8-SD685 Hot Rolled #10-SD685 Hot Rolled (1) #10-SD685 Hot Rolled (2) #10-SD685 Hot Rolled (3) #10-SD685 Hot Rolled (4) #10-SD685 Milled #12-SD490 Hot Rolled #10-SD490 Plain Calculation for Bond Stress Max. Rib height (h r ) (mm) Avg. Rib height (h r ) (mm) Rib spacing (s r ) (mm) Relative rib area (R r = h r / s r ) Max. Avg X X X X X (C b +K tr ) /d b Top Side f ca (MPa) u test (MPa) u dem (MPa) R eff (u test /u dem ) Bond Stress u test u test /u dem Ab fs u dem = d b d 2 d ' cb K tr b f fca s 4 db ( 1~ 2. 5) 09. fs db db ' cb K tr fc a db f ' ca

65 Contents 31 Background Objectives Geometric Pattern of Threaded Bars Experimental Program Strength Results Splitting Results Summary Test Results Splitting (I) Specimen Splitting (n b = 1) Top cover Side cover Top cover Side cover BE1 BE BE7 BE BE1 BE3 BE7 BE9 c b K d b tr 3.65 is a upper bound for splitting

66 Test Results Splitting (I) Specimen (n b = 2) Top cover Side cover Bar spacing Splitting Top Side BE BE BE4 BE10 c b K d b tr 3.65 is a upper bound for splitting Test Results Splitting (II) Splitting Specimen Top cover Side cover Top cover Side cover SP1 SP SP7 SP8 SP11 SP SP1 SP6 SP7 SP8, SP11 SP12 cb K db tr 3.65 is a upper bound for splitting

67 Test Results Splitting (II) Splitting Specimen Top cover Side cover Top cover Side cover TD1 TD TD1 TD2 c b K d b tr 3.65 is a upper bound for splitting Proposed Bond Model of Threaded Rebar within HRC Development length in tension following ACI 318 code (unit : SI) l =0.9 d f y 1 ' f c c b+k db tr d b Limitations for Bond Equation f y 685 MPa f yt 412 MPa f c 100 MPa hr Rr s r 0.18 cb K tr db K tr Atr fyt 10.3sn

68 Contents 37 Background Objectives Geometric Pattern of Threaded Bars Experimental Program Strength Results Splitting Results Summary Summary (I) 試 驗 結 果 顯 示, 本 研 究 所 採 用 螺 紋 節 鋼 筋, 當 採 用 規 範 建 議 之 握 裹 模 型, 且 混 凝 土 強 度 受 70MPa 上 限 限 制 時, 均 能 發 揮 模 型 之 預 期 握 裹 性 能 l =0.9 d f y 1 ' f c c b+k db tr d 螺 紋 節 鋼 筋 之 表 面 相 對 節 面 積 平 均 R r 值 為 0.18 者, 在 應 用 規 範 建 議 之 握 裹 模 型 時, 可 不 受 混 凝 土 強 度 70MPa 上 限 之 限 制 b ' fc ' fc 70 MPa 70 MPa

69 Summary (II) 本 研 究 建 議 鋼 筋 拉 力 直 線 發 展 長 度 公 式 為 l =0.9 d f y 1 ' f c c b+k db tr d 但 是 否 能 不 受 混 凝 土 強 度 上 限 100 MPa 之 限 制, 為 未 來 研 究 方 向 上 述 模 型 建 立 在 螺 紋 節 鋼 筋 R r 值 為 0.18 以 上 之 基 礎 b f f ' c y 100 MPa 685 MPa Summary (II) (II) 4. 形 狀 尺 度 質 量 及 許 可 差 4.5 鋼 筋 之 節, 其 高 度 最 小 值 及 最 大 值 依 表 2 之 規 定 為 確 保 鋼 筋 在 混 凝 土 之 握 裹 強 度, 竹 節 鋼 筋 稱 號 D22 以 上, 其 節 之 高 度 平 均 值 不 得 小 於 其 節 距 平 均 值 之 10%; 螺 紋 節 鋼 筋 稱 號 D22 以 上, 其 節 之 高 度 平 均 值 不 得 小 於 其 節 距 平 均 值 之 18%

70 Summary (III) 試 驗 結 果 顯 示, 螺 紋 節 鋼 筋 之 相 對 節 面 積 R r 值 愈 大, 其 鋼 筋 所 能 提 供 之 握 裹 應 力 越 大 鋼 筋 實 際 握 裹 應 力 與 比 之 比 值, 約 與 R r 值 成 正 c b+k 試 驗 結 果 顯 示, 發 生 劈 裂 破 壞 之 db 約 為 3.65 ' f c tr 最 大 值 42 Thank you for your attentions

71 高 強 度 鋼 筋 續 接 器 及 錨 定 頭 之 性 能 規 範 主 講 人 : 李 宏 仁 副 教 授 1 一. 規 範 背 景 與 目 的 簡 報 大 綱 二. 鋼 筋 機 械 式 續 接 及 錨 定 工 法 介 紹 三. 續 接 器 續 接 性 能 規 範 及 測 試 四. 錨 定 頭 規 範 及 測 試 五. 結 語 2

72 背 景 2014 前 三 季 161 資 料 來 源 : 內 政 部 營 建 署 3 日 本 New RC 建 築 技 術 發 展 New RC Bar yield strength RC Concrete strength f ' c ( MPa) 4

73 參 考 日 本 超 高 層 建 築 發 展 高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 預 鑄 工 法 5 鋼 筋 組 立 工 法 之 改 良 比 較 工 法 混 凝 土 / 模 板 鋼 筋 續 接 傳 統 現 場 組 立 現 場 一 體 澆 置 搭 接 螺 紋 式 續 接 預 組 工 法 現 場 一 體 澆 置 搭 接 螺 紋 式 續 接 最 經 濟 預 鑄 工 法 工 廠 預 鑄 構 件 現 場 澆 置 接 合 部 套 管 式 續 接 螺 紋 式 續 接 材 料 中 低 高 經 濟 快 速 品 質 人 力 多 中 少 工 期 慢 中 快 TOTAL COST DOWN!! 總 成 本 降 低 6

74 續 接 器 用 螺 紋 鋼 筋 簡 稱 螺 紋 節 鋼 筋 德 國 發 明 日 本 改 良 引 進 台 灣 Germany Japan 7 Prefabricated steel cages (on or off site) - 在 建 築 現 場 或 是 工 廠 內 先 將 鋼 筋 籠 組 合 - 以 機 具 協 助 組 立 節 省 施 工 時 間 - 現 場 組 模 支 撐 澆 置 混 凝 土 預 組 工 法 柱 範 例 ( 東 京 鉄 鋼 提 供 ) 預 組 工 法 - 柱

75 Prefabricated steel cages (on or off site) - 在 建 築 現 場 或 是 工 廠 內 先 將 鋼 筋 籠 組 合 - 以 機 具 協 助 組 立 節 省 施 工 時 間 - 現 場 組 模 支 撐 澆 置 混 凝 土 預 組 工 法 梁 範 例 ( 東 京 鉄 鋼 提 供 ) 預 組 工 法 - 梁 Precast Construction Method 預 鑄 工 法 專 為 預 鑄 工 法 設 計 之 續 接 套 管, 置 於 預 鑄 柱 構 件 內, 現 場 組 裝 時 注 射 特 製 砂 漿 續 接 快 速 高 品 質 建 築 範 例 預 鑄 工 法 柱 範 例 ( 東 京 鉄 鋼 提 供 )

76 Precast Construction Method 預 鑄 工 法 專 為 預 鑄 工 法 設 計 之 續 接 套 管, 現 場 對 接 梁 主 筋 時 注 射 特 製 砂 漿 完 成 續 接 現 場 只 澆 置 接 合 部 混 凝 土 ( 及 部 分 樓 板 ) 半 乾 式 工 法 快 速 高 品 質 預 鑄 建 工 築 法 範 梁 例 範 例 ( 東 京 鉄 鋼 提 供 ) 建 築 範 例 1 預 鑄 樑 到 接 合 處 2 續 接 器 接 合 3 螺 栓 固 定 4 砂 漿 注 鋼 筋 規 格 及 續 接 器 錨 定 頭 規 範 Grade #6 D19 #7 D22 #8 D25 #9 D29 #10 D32 #11 D36 #12 D39 #14 D43 TCI 鋼 筋 混 凝 土 用 鋼 筋 - SD 中 華 民 國 國 家 標 準 CNS 560 鋼 筋 混 凝 土 用 鋼 筋 CNS 土 木 附 錄 乙 & 12

77 各 等 級 鋼 筋 應 力 - 應 變 曲 線 之 比 較 TTK SD D13 Stress (N/mm 2 ) 800 TH SD D36 TTK USD D TH SD D TH SD D TTK SD D TH SD D TTK USD D32 Strain TH SD D TH SD D25 Stress (N/mm 2 )

78 一. 規 範 背 景 與 目 的 簡 報 大 綱 二. 鋼 筋 機 械 式 續 接 及 錨 定 工 法 介 紹 三. 續 接 器 續 接 性 能 規 範 及 測 試 四. 錨 定 頭 規 範 及 測 試 五. 結 語 15 機 械 式 續 接 - 鋼 筋 經 過 加 工 具 有 螺 紋 接 頭 鋼 筋 車 牙 摩 擦 銲 接 二 件 式 摩 擦 銲 接 三 件 式 摩 擦 銲 接 四 件 式 資 料 來 源 : 蘭 州 詮 新 工 程 16

79 機 械 式 錨 定 - 鋼 筋 經 過 加 工 具 有 螺 紋 接 頭 摩 擦 銲 接 螺 紋 接 合 錨 定 頭 ( 嘉 山 鋼 鐵 ) 摩 擦 銲 接 螺 紋 接 合 錨 定 頭 ( 蘭 州 / 詮 新 工 程 ) 17 機 械 式 錨 定 - 非 螺 紋 式 零 滑 動 摩 擦 壓 接 錨 定 頭 鋼 筋 (friction-welded headed bar) 鍛 造 錨 定 頭 鋼 筋 (forged headed bar) (HRC USA) 18

80 材 料 進 場 取 樣? 已 組 裝 試 體 照 片 : 新 北 市 江 翠 國 小 忠 孝 樓 新 建 工 程 19 工 地 抽 驗? 取 樣? 工 地 組 立 試 體! 扭 力 試 驗 : 鋼 筋 經 車 牙 滾 牙 或 摩 擦 銲 接 具 有 螺 牙 之 接 頭, 應 依 製 造 商 建 議 之 扭 力 值 在 工 地 現 場 鎖 緊, 在 箍 筋 及 繫 筋 未 綁 紮 固 定 之 前, 由 監 造 人 員 以 扭 力 板 手 抽 驗 其 扭 力 值 應 大 於 製 造 商 之 建 議 值, 抽 驗 數 量 不 得 低 於 該 批 產 品 數 量 之 15%, 不 合 格 部 份 須 鎖 緊 至 扭 力 值 之 外, 另 再 加 倍 抽 驗 直 到 合 格 為 止 工 地 組 立 試 體 : 施 工 過 程 中, 在 工 地 自 已 組 立 之 鋼 筋 籠 切 下 之 續 接 器 接 合 試 體 每 滿 200~300 個 取 樣 1 個 照 片 : 新 北 市 江 翠 國 小 忠 孝 樓 新 建 工 程 20

81 鋼 筋 綁 紮 完 成 才 抽 驗 不 正 確 21 機 械 式 續 接 - 鋼 筋 本 身 具 有 螺 紋 節 續 接 簡 易 快 速 降 低 施 工 成 本! 熱 軋 成 型 不 須 再 加 工 螺 紋 任 何 切 點 皆 可 接 續 錨 定 可 對 應 各 種 施 工 型 式, 施 工 簡 易 錨 定 器 ACE JOINT 螺 紋 鋼 筋 砂 漿 填 充 續 接 器 22

82 TTK Grout 600 無 機 填 充 材 配 比 :W/G ~ 36-40% 5 kg 包 裝 填 充 材 ±100 cc 的 水 水 泥 砂 漿 拌 合 程 序 與 流 度 試 驗 於 附 件 鐵 桶 內 加 入 1900cc±100cc 的 清 水 再 加 入 高 強 度 無 收 縮 水 泥 砂 漿 粉 末, 使 用 攪 拌 機 拌 合 3 分 鐘 高 強 度 無 收 縮 水 泥 砂 漿 流 度 須 在 120mm~200mm 之 間 拌 合 完 成 後 可 利 用 鐵 蓋 施 作 流 度 試 驗 24

83 圓 柱 試 體 製 作 與 注 射 準 備 確 實 將 氣 泡 釋 出, 再 以 塑 膠 袋 封 模 高 強 度 無 收 縮 水 泥 砂 漿 圓 柱 試 體 製 作 分 兩 層, 每 層 搗 實 25 下 可 利 用 細 鐵 絲 夾 於 管 壁, 以 利 塞 上 蓋 子 時 排 氣 之 後, 將 高 強 度 無 收 縮 水 泥 砂 漿 倒 入 廠 商 所 附 之 注 射 器 管 中 25 注 射 水 泥 砂 漿 於 鋼 筋 續 接 器 注 射 器 管 前 端 可 旋 下 利 用 其 尖 端 將 管 內 保 護 膜 刺 破, 再 將 其 組 合 回 去 注 射 前 先 將 其 前 端 空 氣 排 出 使 用 注 射 器 將 高 強 度 無 收 縮 水 泥 砂 漿 注 入 續 接 器 中 至 兩 旁 螺 絲 滿 漿 流 出 即 可 26

84 東 京 鉄 鋼 之 砂 漿 試 體 抗 壓 試 驗 結 果 第 1 天 拆 模 60 N/mm 2 第 2 天 起 水 養 生 圓 柱 試 體 7 天 齡 期 強 度 須 大 於 60 N/mm 2 27 填 充 材 圓 柱 試 體 抗 壓 試 驗 結 果 齡 期 ( 天 ) 抗 壓 強 度 (N/mm 2 ) 平 均 (N/mm 2 ) 大 於 60 N/mm 2 OK! 養 護 溫 度 恆 溫 為 20 度 28

85 TTK 製 品 - 螺 紋 節 鋼 筋 續 接 器 ( 預 組 預 鑄 用 ) 螺 紋 鋼 筋 砂 漿 填 充 續 接 器 螺 紋 鋼 筋 樹 脂 填 充 續 接 器 ACE JOINT EPOCH JOINT SD390 ~ SD685 螺 紋 鋼 筋 砂 漿 填 充 續 接 器 FREE JOINT SD390 ~ SD685 續 接 簡 易 可 以 同 一 斷 面 續 接 鋼 筋 未 加 工 無 銲 道 施 工 不 受 天 候 影 響 施 工 容 易 單 人 操 作 手 工 具 不 需 要 機 具 SD390 ~ SD590 TTK 製 品 - 砂 漿 填 充 式 續 接 器 ( 預 鑄 用 ) TOPSJOINT BOLTOPS 特 點 可 與 各 種 變 型 鋼 筋 接 續 減 少 接 續 部 分 的 重 疊 鋼 筋 傾 斜 方 式 也 可 以 接 續 TTK 特 製 砂 漿 品 質 穩 定 TOPSJOINT 預 鑄 用 套 管 續 接 器 內 部 的 凹 凸 設 計, 可 接 續 不 同 的 變 型 鋼 筋, 注 入 材 為 無 收 縮 性 TTK 特 製 砂 漿, 簡 易 接 續 施 工 BOLTOPS 螺 栓 固 定 砂 漿 填 充 續 接 器 允 許 誤 差 40mm, 可 以 簡 單 接 續 各 種 變 型 鋼 筋

86 TOPS JOINT 在 預 鑄 柱 之 應 用 2015/2/4 31 BOLTOPS 在 預 鑄 梁 之 應 用 預 鑄 柱 + 預 鑄 梁 下 半 部 及 接 頭 BOLTOPS 套 管 續 接 避 開 梁 塑 鉸 區 32

87 工 地 抽 驗? 取 樣? 工 地 組 立 試 體! 預 鑄 或 鋼 筋 預 組 工 法 之 工 地 組 立 試 體 應 採 用 同 批 材 料 依 相 同 程 序 於 工 地 現 場 同 時 組 立 試 體 ACE JOINT 試 體 ( 水 平 or 直 立 式 注 射 ) TOPS JOINT 試 體 ( 直 立 式 壓 力 灌 漿 ) 33 TTK 製 品 - 高 強 度 無 收 縮 水 泥 砂 漿 for TOPS JOINT and BOLTOPS Grout 拌 合 水 / 水 泥 (kg / kg) 坍 流 度 (mm) 7 日 養 護 抗 壓 強 度 (N/mm 2 ) TTK 水 泥 砂 漿 H 2.8 / 以 上 TTK 水 泥 砂 漿 / 以 上 34

88 TOPS JOINT 試 體 TTK 實 驗 室 測 試 件 固 定 架 YunTech 工 廠 測 試 件 固 定 架 鋼 管 施 工 架 組 搭 續 接 套 管 實 際 施 工 容 許 偏 心 但 是 試 體 兩 段 母 材 鋼 筋 若 未 對 準 造 成 軸 線 不 重 合 misalignment 可 能 影 響 試 驗 結 果 時 應 視 為 無 效 試 體 35 TOPS JOINT 續 接 套 管 之 壓 力 灌 漿 36

89 一. 規 範 背 景 與 目 的 簡 報 大 綱 二. 鋼 筋 機 械 式 續 接 及 錨 定 工 法 介 紹 三. 續 接 器 續 接 性 能 規 範 及 測 試 四. 錨 定 頭 規 範 及 測 試 五. 結 語 37 tci hs001 38

90 鋼 筋 續 接 器 性 能 等 級 日 本 等 級 續 接 性 能 評 估 基 準 試 驗 項 目 SA 級 強 度 變 形 延 展 性 及 韌 性 等 性 能 與 母 4 項 材 鋼 筋 相 近 ( 標 準 較 高 ) A 級 強 度 及 變 形 與 母 材 鋼 筋 相 近, 其 他 性 能 較 母 材 鋼 筋 為 劣 B 級 強 度 與 母 材 鋼 筋 相 近, 其 他 性 能 較 母 材 2 項 鋼 筋 為 劣 C 級 所 有 性 能 較 母 材 鋼 筋 為 劣 1 項 39 4 項 ( 標 準 較 低 ) 我 國 現 行 續 接 性 能 評 估 基 準 試 驗 項 目 SA 級 強 度 變 形 延 展 性 及 韌 性 等 性 能 與 母 3 項 材 鋼 筋 相 近 B 級 強 度 及 變 形 與 母 材 相 近, 其 他 性 能 較 母 材 鋼 筋 為 劣 2 項 續 接 性 能 強 度 續 接 器 性 能 分 級 與 使 用 條 件 變 形 能 力 TCI 伸 長 率 韌 性 鋼 筋 可 能 降 伏 區 ACI 分 類 SA 級 無 條 件 使 用 第 二 類 SA 級 構 件 試 驗 有 條 件 使 用 第 二 類 B 級 禁 止 第 一 類 表 示 性 能 與 母 材 鋼 筋 相 近 Type 1: 抗 拉 強 度 1.25f y Type 2: 抗 拉 強 度 1.25f y &f u 雖 然 美 國 日 本 以 及 我 國 相 關 規 範, 皆 准 許 第 二 類 機 械 式 續 接 可 以 使 用 於 構 材 可 能 的 降 伏 區, 但 前 提 是 續 接 器 施 工 品 質 要 受 到 有 效 的 監 督 和 查 驗 本 規 範 參 考 日 本 規 範 訂 定 SA 級 續 接 允 許 使 用 於 任 何 位 置, 並 沒 有 錯 置 之 規 定 B 級 續 接 則 不 允 許 使 用 於 鋼 筋 可 能 降 伏 區 域 40

91 高 強 度 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 規 範 第 一 章 通 則 1.1 適 用 範 圍 1.2 用 語 釋 義 1.3 符 號 說 明 第 二 章 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 評 估 基 準 2.1 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 等 級 與 評 估 項 目 2.2 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 試 驗 項 目 2.3 試 驗 試 體 2.4 母 材 鋼 筋 拉 力 試 驗 2.5 強 度 滑 動 量 和 伸 長 率 之 合 格 基 準 2.6 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 試 驗 方 法 2.7 鋼 筋 續 接 器 檢 驗 參 考 文 獻 41 第 一 章 通 則 本 規 範 適 用 於 鋼 筋 種 類 SD 550W 及 SD 685 所 規 定 鋼 筋 續 接 依 照 設 計 圖 說 所 規 定 之 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 等 級, 選 用 合 適 之 續 接 器 型 式 續 接 器 與 續 接 器 或 續 接 器 與 鋼 筋 之 淨 距, 不 得 小 於 混 凝 土 粗 粒 料 標 稱 最 大 粒 徑 之 1.33 倍, 且 提 供 續 接 施 工 所 需 之 空 間 耐 震 構 架 內 之 構 材, 其 縱 向 鋼 筋 採 用 鋼 筋 續 接 器 續 接 時,B 級 鋼 筋 續 接 器 續 接 不 得 使 用 於 梁 柱 接 頭 面 或 地 震 時 鋼 筋 可 能 降 伏 處 起 算 兩 倍 構 材 深 度 範 圍 內 SA 級 鋼 筋 續 接 器 續 接 則 准 許 使 用 於 任 何 位 置 SA B Beam yielding Beam yielding Joint 42

92 2.2 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 試 驗 項 目 續 接 性 能 拉 力 試 驗 續 接 器 接 合 試 體 彈 性 重 複 載 重 試 驗 彈 性 反 復 載 重 試 驗 塑 性 反 復 載 重 試 驗 母 材 鋼 筋 拉 力 試 驗 SA 級 B 級 軸 力 P 0.95 P y 第 30 週 次 拉 力 試 驗 Tensile test s <0.3 mm 30c 0.02P y 伸 長 量 彈 性 重 複 Elastic repeated loading 彈 性 反 復 Elastic cyclic loading 塑 性 反 復 Plastic cyclic loading 試 驗 試 體 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 試 驗 所 用 之 試 體, 必 須 依 據 實 際 使 用 之 材 料 與 施 工 方 法 製 作 所 有 試 體 須 使 用 性 質 相 近 之 同 一 批 次 鋼 筋, 稱 之 為 母 材 鋼 筋 母 材 鋼 筋 拉 力 試 驗 之 試 體 為 被 續 接 之 鋼 筋 ; 其 餘 試 驗 項 目 之 接 合 試 體, 係 以 鋼 筋 續 接 器 續 接 兩 段 母 材 鋼 筋 各 試 驗 項 目 之 試 體 數 量 須 能 代 表 該 型 續 接 器 實 際 續 接 之 平 均 性 能, 且 至 少 3 個 試 體 為 一 組, 取 其 平 均 值 評 估 試 體 強 度 時, 取 3 次 試 驗 值 之 中 最 小 值 為 其 強 度 評 估 滑 動 量 及 伸 長 率 時, 取 3 次 試 驗 值 之 平 均 值 接 合 試 體 在 進 行 載 重 試 驗 前 不 得 預 拉 進 行 試 驗 時 應 先 預 拉 至 標 稱 零 載 重 將 伸 長 計 讀 數 歸 零 後 再 開 始 加 載, 標 稱 零 載 重 不 得 超 過 4 N/mm 2 乘 以 鋼 筋 之 標 稱 斷 面 積 44

93 2.6 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 試 驗 方 法 接 合 試 體 之 軸 向 變 形 量 測 精 確 度 至 少 須 符 合 CNS 金 屬 材 料 拉 伸 試 驗 用 伸 長 計 標 準 等 級 2 之 規 定 軸 向 變 形 量 之 檢 測 長 度 為 自 續 接 器 兩 端 向 外 各 加 1 倍 至 3 倍 鋼 筋 標 稱 直 徑 為 原 則 若 檢 測 長 度 小 於 50 cm, 則 在 無 受 壓 挫 曲 之 疑 慮 時 最 大 可 取 50 cm, 亦 可 用 其 他 適 當 的 替 代 方 法 直 接 量 測 續 接 器 與 鋼 筋 之 滑 動 量 試 驗 裝 置 應 避 免 試 體 受 到 軸 壓 力 而 挫 曲 如 發 生 試 體 挫 曲 之 現 象, 該 試 驗 視 為 無 效 而 非 試 體 不 合 格 L 2 L 2 L 1 L 3 L 1 L 3 夾 具 鋼 筋 續 接 器 伸 長 計 L 1 = 1~3d b L 2 = 4~6d b L 3 = 3d b 伸 長 率 : 試 驗 前 使 用 適 當 之 衝 子 或 劃 線 針 於 續 接 器 兩 側 之 鋼 筋 上 分 別 標 示 兩 個 標 記 點, 標 記 點 距 離 以 3 倍 至 5 倍 鋼 筋 標 稱 直 徑 為 原 則, 於 拉 力 試 驗 破 壞 後 分 別 量 測 標 記 點 之 間 長 度 變 化 量, 求 得 兩 側 鋼 筋 實 際 伸 長 率, 取 較 大 者 45 韌 性 指 標 之 比 較 韌 性 指 標 L g A B Z Z 夾 具 鋼 筋 續 接 器 伸 長 計 d b 2d b 2d b d b 夾 具 續 接 器 d b 2d b 2d b d b 優 缺 點 接 合 試 體 之 母 材 鋼 筋 直 徑 收 縮 率 (R) 鋼 筋 拔 出, 則 兩 段 鋼 筋 R 皆 需 量 測 取 大, 量 測 繁 瑣 破 斷 位 置 落 於 R 量 測 點 時, 人 為 量 測 誤 差 大 鋼 筋 拔 出 時, 量 測 得 到 R 遠 不 及 規 範 要 求, 另 一 形 式 要 求 必 須 為 母 材 破 斷 接 合 試 體 之 母 材 鋼 筋 伸 長 率 實 驗 室 易 於 執 行 兩 側 母 材 鋼 筋 伸 長 率 取 大 值, 適 用 於 各 種 破 壞 模 式 及 異 徑 及 異 等 級 續 接 量 測 完 滑 動 量, 即 可 拆 掉 伸 長 計, 降 低 試 驗 風 險 及 費 用 46

94 2.5 強 度 滑 動 量 和 伸 長 率 之 合 格 基 準 軸 力 P 0.95 P y 第 30 週 次 0.02 P y s < 0.3 mm 30c 伸 長 量 47 軸 力 塑 性 反 復 載 重 測 試 滑 動 量 計 算 公 式 取 載 重 在 鋼 筋 規 定 降 伏 強 度 下 限 值 50% 拉 力 至 25% 壓 力 之 間, 由 拉 至 壓 及 由 壓 至 拉 之 相 對 軸 向 變 形 量 扣 除 接 該 試 體 彈 性 變 形 後 取 平 均 值 為 當 次 滑 動 量 彈 性 變 形 以 試 體 加 載 至 鋼 筋 規 定 降 伏 強 度 下 限 值 之 70% 之 割 線 彈 性 模 數 計 算 0.5f y 滑 動 量 0.25f y 滑 動 量 SA 級 續 接 器 --- 第 4 週 次 第 8 週 次 試 驗 例 48

95 2.7 鋼 筋 續 接 器 檢 驗 鋼 筋 續 接 器 施 工 前 應 先 按 本 章 規 定 執 行 一 組 續 接 性 能 試 驗 判 定 為 SA 級 或 B 級 鋼 筋 續 接 器 施 工 期 間 之 量 產 試 驗 數 量 及 頻 率 可 由 買 賣 雙 方 約 定 之 或 按 表 規 定 辦 理 取 樣 送 驗 結 果 不 符 合 規 定, 加 倍 取 樣 複 驗 至 合 格, 否 則 拒 收 表 鋼 筋 續 接 器 施 工 現 場 取 樣 之 參 考 頻 率 續 接 器 數 量 接 合 試 體 拉 力 試 驗 每 200 個 取 樣 1 個 已 組 裝 試 體 以 及 1 個 工 地 組 立 試 體, 第 一 階 段 個 以 內 且 至 少 須 各 取 樣 3 個 第 二 階 段 - 第 2001 個 起 每 300 個 取 樣 1 個 已 組 裝 試 體 以 及 1 個 工 地 組 立 試 體 若 取 樣 試 驗 結 果 有 複 驗 或 拒 收 情 形 發 生, 取 樣 頻 率 應 回 到 第 一 階 段 已 組 裝 試 體 : 在 工 地 自 已 完 成 加 工 之 鋼 筋 及 續 接 器 中 抽 樣, 並 在 工 地 依 標 準 程 序 完 成 組 裝 之 試 體 工 地 組 立 試 體 : 在 工 地 自 已 組 立 之 鋼 筋 籠 切 下 之 續 接 器 接 合 試 體 預 鑄 或 鋼 筋 預 組 工 法 之 工 地 組 立 試 體 應 採 用 同 批 材 料 依 相 同 程 序 於 工 地 現 場 同 時 組 立 固 定 註 : 預 鑄 或 鋼 筋 預 組 工 法 之 工 地 組 立 試 體 應 採 用 同 批 材 料 依 相 同 程 序 於 工 地 現 場 同 時 組 立 試 體 49 SD685 鋼 筋 續 接 器 性 能 測 試 50

96 SD685 鋼 筋 續 接 器 性 能 測 試 (2013) Tensile test Elastoplastic cyclic loading test TS 1.25f y & f u 20ε y ductility or 4% elongation 51 Slip 0.3 mm Slip mm 51 Grade Couplers and Sleeves Nov Dec Jan Feb Mar ACE JOINT SD685 D25 EPOCH JOINT TOPS JOINT X 51 Grade, Size SD685-D25 母 材 鋼 筋 拉 伸 試 驗 Yield Strength (N/mm 2 ) Tensile Strength (N/mm 2 ) Elongation (%) TS/YS 達 降 伏 強 度 上 限 之 應 變 Criteria 685~ SD685,D SD685,D25 (Retest) Stress (N/mm 2 ) E=223,369 N/mm 2 E=196,481 N/mm Strain SD685 D25 Tensile tests 52

97 參 考 規 範 :TCI 高 強 度 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 規 範 + 日 本 繼 手 指 針 SA-Coupler Criteria Tensile Strength f u & 1.25f y Elongation 6% ACE JOINT 685 ( 螺 紋 鋼 筋 砂 漿 填 充 續 接 器 ) EPOCH JOINT 685 ( 螺 紋 鋼 筋 樹 脂 填 充 續 接 器 ) 抗 拉 強 度 及 伸 長 率 符 合 SA 級 要 求 53 SD685 續 接 器 滑 動 量 (Slip) SA-Coupler Criteria ACE JOINT 685 ( 螺 紋 鋼 筋 砂 漿 填 充 續 接 器 ) Tensile test Elastoplastic cyclic loading test (δ s ) 0.9fy 0.3 mm (δ s ) 20c 0.3 mm (δ s ) 24c 0.3 mm (δ s ) 28c 0.9 mm EPOCH JOINT 685 ( 螺 紋 鋼 筋 樹 脂 填 充 續 接 器 ) 54

98 ACE JOINT 試 驗 前 後 EPOCH JOINT 試 驗 前 後 55 SD685 鋼 筋 續 接 器 性 能 測 試 (2013) Tensile test Elastoplastic cyclic loading test TS 1.25f y & f u 20ε y ductility or 4% elongation 56 Slip 0.3 mm Slip mm 56 Grade Couplers and Sleeves Nov Dec Jan Feb Mar SD685 D25 ACE JOINT EPOCH JOINT TOPS JOINT X 56

99 參 考 規 範 :TCI 高 強 度 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 規 範 + 日 本 繼 手 指 針 SA-Coupler Criteria Tensile Strength f u & 1.25f y Elongation 6% TOPS JOINT 685 ( 預 鑄 用 套 管 式 續 接 器 ) N/A TOPS JOINT 685 Retest ( 預 鑄 用 套 管 式 續 接 器 ) N/A Tensile Strengths > f u =860 MPa & 1.25f y Bar pullout failure 57 SD685 續 接 器 滑 動 量 (Slip) SA-Coupler Criteria TOPS JOINT 685 ( 預 鑄 用 套 管 式 續 接 器 ) Tensile test Elastoplastic cyclic loading test (δ s ) mm (δ s ) 20c 0.3 mm (δ s ) 24c 0.3 mm (δ s ) 28c 0.9 mm TOPS JOINT 685 Retest ( 預 鑄 用 套 管 式 續 接 器 ) 58

100 TOPS JOINT 試 驗 前 後 TOPS JOINT (Retest) 試 驗 前 後 59 SD685 鋼 筋 續 接 器 性 能 測 試 結 果 (2013~2014) Grade Couplers and Sleeves Nov Dec Jan Feb Mar Apr 判 定 ACE JOINT SA SD685 D25 EPOCH JOINT SA TOPS JOINT X A~SA 強 度 及 滑 動 量 符 合 SA 級 規 定 且 經 構 件 試 驗 證 明 其 韌 性 符 合 耐 震 性 能 要 求, 亦 可 視 為 SA 級 續 接 器, 或 稱 之 為 有 條 件 的 SA 級, 仍 可 考 慮 使 用 於 塑 鉸 區 60

101 或 經 構 件 試 驗 證 明 其 韌 性 符 合 要 求 鋼 筋 續 接 器 接 合 試 體 之 強 度 及 滑 動 量 符 合 表 中 SA 級 規 定 且 經 構 件 試 驗 證 明 其 韌 性 符 合 耐 震 性 能 要 求, 亦 可 視 為 SA 級 續 接 器 ( 台 科 大 歐 昱 辰 教 授 提 供 ) 61 梁 下 層 筋 以 不 同 型 式 續 接 錨 定 之 預 鑄 梁 柱 接 頭 耐 震 性 能 - 李 宏 仁 等 (2012) 62

102 梁 下 層 筋 以 不 同 型 式 續 接 錨 定 之 預 鑄 梁 柱 接 頭 耐 震 性 能 - 李 宏 仁 等 (2012) 63 梁 下 層 筋 以 不 同 型 式 續 接 錨 定 之 預 鑄 梁 柱 接 頭 耐 震 性 能 - 李 宏 仁 等 (2012) 64

103 梁 下 層 筋 以 不 同 型 式 續 接 錨 定 之 預 鑄 梁 柱 接 頭 耐 震 性 能 - 李 宏 仁 等 (2012) 65 彈 性 模 數 續 接 器 ACE JOINT 226, , EPOCH JOINT 226, , TOPS JOINT 226, , TOPS JOINT 212, ,

104 一. 規 範 背 景 與 目 的 簡 報 大 綱 二. 鋼 筋 機 械 式 續 接 及 錨 定 工 法 介 紹 三. 續 接 器 續 接 性 能 規 範 及 測 試 四. 錨 定 頭 規 範 及 測 試 五. 結 語 67 鋼 筋 錨 定 頭 材 料 和 製 造 錨 定 頭 與 母 材 鋼 筋 之 續 接 : 摩 擦 銲 接 之 母 材 鋼 筋 須 符 合 CNS 560 標 準 之 SD280W 或 SD420W 鋼 筋, 其 它 鋼 筋 不 宜 銲 接, 除 非 供 應 商 經 買 方 同 意 能 提 出 相 關 試 驗 證 明 鋼 筋 銲 接 後 性 能 符 合 要 求 錨 定 頭 之 淨 承 壓 面 積 不 得 少 於 鋼 筋 標 稱 剖 面 積 之 4 倍 錨 定 頭 之 淨 承 壓 面 積 應 由 垂 直 鋼 筋 軸 向 之 投 影 面 積 構 成, 鋼 筋 因 摩 擦 銲 接 造 成 之 表 面 隆 起 之 障 礙 投 影 面 積, 應 予 以 扣 除 鋼 筋 表 面 之 節 因 摩 擦 銲 接 而 隆 起 之 不 平 整 範 圍, 距 離 承 壓 面 不 得 超 過 2 倍 鋼 筋 標 稱 直 徑, 直 徑 亦 不 得 大 於 1.5 倍 鋼 筋 直 徑 1.5d b d b 2d b 68

105 具 錨 定 頭 鋼 筋 之 檢 驗 (1/2) 拉 伸 試 驗 每 滿 [300][ ] 個 取 樣 [1 個 ], 但 各 號 數 錨 定 頭 鋼 筋 至 少 取 樣 [3 個 ][ ] 其 抗 拉 強 度 至 少 應 達 到 鋼 筋 規 定 降 伏 強 度 下 限 值 之 1.25 倍 或 鋼 筋 抗 拉 強 度 規 定 值 伸 長 率 應 達 到 母 材 鋼 筋 伸 長 率 規 定 值 以 上 800 Stress (N/mm 2 ) D25-1 D25-2 D D Strain 具 錨 定 頭 鋼 筋 之 檢 驗 (2/2) 滑 動 量 試 驗 以 螺 紋 接 合 之 錨 定 頭 鋼 筋 於 執 行 拉 伸 試 驗 時 應 同 時 量 測 接 合 部 之 殘 留 滑 動 量 無 滑 動 量 疑 慮 之 銲 接 或 鍛 造 的 錨 定 頭 得 省 略 滑 動 量 試 驗 Stress (N/mm 2 ) USD685A D Strain

106 Test setup at NCREE Load frame Specimen Hinge support Hinge support Roller support Load cell Load ram at back support 71 Confined Specimens (typ.) Separate tested ends Separate tested ends 45º 5db clear spacing 2db clear spacing 72

107 Effect of bar spacing 2 db clear spacing 5 db clear spacing This comparison is true between confined specimens Specimens f c (psi) Peak load (kips ) Stress (fs) ksi Bar (As) area failure mode 3 #8C 7k Tie Yielding 2 #10C 7k Tie Yielding 73 Effect of bar spacing 2db clear spacing 5 db clear spacing 2 #10C 7k Failed at higher load 326kips ( As 2.37 in²) Failed at lower loads kips (As 2.46 in²) 74

108 Heads with or without grouting Failed at kips Failure more of a pullout type, at ½ the load capacity of similar specimen 75 一. 規 範 背 景 與 目 的 簡 報 大 綱 二. 鋼 筋 機 械 式 續 接 及 錨 定 工 法 介 紹 三. 續 接 器 續 接 性 能 規 範 及 測 試 四. 錨 定 頭 規 範 及 測 試 五. 結 語 76

109 新 高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 技 術 委 員 會 報 告 主 任 委 員 : 黃 世 建 國 立 台 灣 大 學 土 木 工 程 系 教 授 執 行 幹 事 : 李 宏 仁 國 立 雲 林 科 技 大 學 營 建 系 副 教 授 執 行 幹 事 : 林 克 強 國 家 地 震 工 程 研 究 中 心 研 究 員 2015/2/4 97 年, 台 大 引 進 日 本 東 京 鐵 鋼 高 強 度 鋼 筋 樣 品 少 量 鋼 筋 母 材 試 驗, SA 級 續 接 器 試 驗, 錨 定 頭 試 驗, 梁 柱 接 頭 構 件 試 驗 年,TCI 兩 年 期 計 畫 與 經 濟 部 一 年 期 科 專 計 畫 早 先 參 考 日 本 鋼 筋 規 格 及 規 範, 建 議 前 述 三 項 材 料 規 格 及 規 範 草 案 98 年 7 月 15 日 10 月 30 日 召 開 二 次 專 家 座 談 會 蒐 集 意 見 修 訂 部 分 內 容 年 間 台 灣 鋼 廠 小 爐 試 軋 生 產 鋼 筋 SD685/785 鋼 筋 NCREE 執 行 鋼 筋 母 材 試 驗, 續 接 器 試 驗, 錨 定 頭 試 驗, 構 件 試 驗 年, 台 灣 鋼 廠 改 造 生 產 線 到 大 量 生 產 並 不 順 利 缺 少 量 產 品 測 試 經 驗, 部 分 項 目 如 鋼 筋 之 韌 性 續 接 器 性 能 等 仍 有 疑 慮 前 述 三 項 材 料 規 格 及 規 範 草 案 暫 停 保 留 2 年 未 提 交 委 員 會 審 查 年 執 行 國 科 會 整 合 型 計 畫 及 日 本 東 京 鐵 鋼 委 託 國 震 中 心 執 行 之 量 產 品 及 構 件 測 試 累 積 足 夠 之 實 驗 數 據, 釐 清 諸 多 疑 慮, 更 新 前 述 三 項 材 料 規 格 及 規 範 草 案 103 年 提 交 高 強 度 鋼 筋 及 其 附 件 之 規 範 草 案, 交 由 本 學 會 之 技 術 委 員 會 與 規 範 委 員 會 審 議 通 過, 公 開 參 考 使 用 78

110 審 議 委 員 會 之 組 成 由 本 學 會 之 技 術 委 員 會 與 規 範 委 員 會 共 同 審 議 職 稱 姓 名 職 稱 姓 名 技 術 委 員 會 規 範 委 員 會 李 釗 主 任 委 員 主 任 委 員 黃 世 建 技 術 委 員 會 規 範 委 員 會 侯 琮 欽 委 員 委 員 趙 文 成 技 術 委 員 會 委 員 干 裕 成 委 員 蔡 益 超 委 員 陳 正 誠 委 員 宋 裕 祺 委 員 陳 國 隆 委 員 陳 奕 信 委 員 王 炤 烈 委 員 夏 沛 禹 委 員 吳 子 良 委 員 何 長 慶 79 審 查 會 議 與 書 面 審 查 第 一 次 審 查 會 議 : 於 6/10, 假 國 家 地 震 工 程 研 究 中 心 舉 行 第 二 次 審 查 會 議 : 於 6/30, 假 國 家 地 震 工 程 研 究 中 心 舉 行 第 三 次 審 查 會 議 : 於 7/22, 假 國 家 地 震 工 程 研 究 中 心 舉 行 第 四 次 審 查 會 議 : 於 8/13, 假 國 家 地 震 工 程 研 究 中 心 舉 行 第 一 次 書 面 審 查 : 審 查 期 間 為 8/18 至 9/1 第 二 次 書 面 審 查 : 審 查 期 間 為 9/9 至 9/23 80

111 高 強 度 鋼 筋 及 其 配 件 規 範 之 出 版 鋼 筋 混 凝 土 用 鋼 筋 SD550W SD685 SD785 高 強 度 鋼 筋 續 接 器 續 接 性 能 規 範 鋼 筋 混 凝 土 用 鋼 筋 錨 定 頭 規 範 審 查 已 於 9 月 底 完 成, 並 已 在 學 會 網 站 公 告, 相 關 規 範 已 可 供 外 界 下 載 81 簡 報 結 束 感 謝 聆 聽 陳 智 軒 82

112 高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 結 構 設 計 研 討 會 高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 構 架 接 頭 之 耐 震 設 計 建 議 李 宏 仁 Associate Professor at YunTech, Taiwan Member of Joint ASCE-ACI Committee 352, Joints and Connections in Monolithic Concrete Structures & Task Group for High-strength materials in beam-column connections Acknowledgements 國 科 會 補 助 台 灣 新 型 高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 結 構 研 發 子 計 畫 : 梁 柱 接 頭 耐 震 性 能 研 究 及 資 料 庫 建 構 Database construction 357 test data published in Japan, US, NZ, and Taiwan Unified database for normal-strength and high-strength RC Beam-column joints without trans. beams/slabs, eccentricity Column bar f y versus f c TW 7% NZ 5% KO 1% US 12% New RC JP 75% RC

113 Geometry of test data Beam-to-column width ratios h b b b Joint aspect ratios bc hc Test Data classified by failure modes Failure mode Interior Exterior Beam flexure failure (B failure) Joint shear failure occur with beam yielding (BJ failure) Joint shear failure occur without beam yielding (J failure) Anchorage failure of beam bar in the joint (BJa failure) Total

114 Q Failure modes and ductility Joint shear capacity Q Joint shear capacity Q n 3 Q 4 n B Q m C Qf Beam flexure capacity D Q u 3 4 Q n Q n B Q m CQ f D Q u Beam flexure capacity A 3 4 n n f B Q n u θ A 3 4 n n B-failure BJ-failure J-failure B Q n f u θ J Q n B Q n Definitely well B Q n Okay with ductility J Q n Not acceptable Outline Frame Mechanism Avoid Story Mechanism Hinge Development Capacity design Joint shear demand Joint Shear Design Joint shear strength Joint transverse reinforcement Development Length Requirements for Joints Concluding remarks

115 Frame Mechanisms strong column weak beam (a) Story Mechanism (b) Intermediate Mechanism (c) Beam Mechanism Avoid story mechanism Avoid joint failure Inadequate confinement Required Column Moment Strength M top nc M bot nc 6 M 5 nb M nb M R 1.2 top M nc top M nc M nb M nb M nb M nb bot M n c Sway Right bot M n c Sway Left Figures courtesy of Jack P. Moehle

116 Moment Strength Ratio Int. Joints, for M R >2, B-failures for most of interior joints Ext. Joints, there is no conclusive result for M R G. L. Beam mechanism Ductility Ductility Outline Frame Mechanism Avoid Story Mechanism Hinge Development Capacity design Joint shear demand Joint Shear Design Joint shear strength Joint transverse reinforcement Development Length Requirements for Joints Concluding remarks

117 Special Moment-Resisting Frames - Probable Moment Capacity - V col For seismic design, beam yielding defines demands w l c M pr M pr Beam M pr V p V p l nb V p V col Figures courtesy of Jack P. Moehle M pr Beam Section Joint shear demands Typical = 1.25 for SD420 For SD685, =? T s1 = A s f y V b1 V col C 2 = T s2 V b2 C 1 = T s2 (b) internal stress resultants acting on joint V col V col T s2 = A s f y T s1 C2 (a) moments, shears, axial loads acting on joint Figures courtesy of Jack P. Moehle V u =V j = Ts1 + C 1 - V col (c) joint shear

118 Laboratory Specimen under Cyclic Deformation Loading Axial Load 6 m m + Laboratory testing

119 Outline Frame Mechanism Avoid Story Mechanism Hinge Development Capacity design Joint shear demand Joint Shear Design Joint shear strength Joint transverse reinforcement Development Length Requirements for Joints Concluding remarks V V n n γ Shear strength for confined joints γ 12 f b h c c j c f b h j ( f in psi) c c or ( f in MPa) values for special frame joints c = 20 = 15 Joint effective area b c x 2 x b j b x b j b h b 2 x h (ACI 318) h c b b 4 x 1 x 1 = 12 (Proposed) b h c 2 h c 2 h 4 c j, pro bb min, xi b c

120 Joint Shear Strength Ductility Trends Experimental joint shear force, normalized to effective joint area and in MPa There is no J failures below the -value of 15 for interior joints, but quite a few below the -value of 12 for exterior joints. (To be evaluated later) ' f c =15 =12 Ductility Ductility bc Aj bb hc Change of Effective Joint Depth =15 =12 Ductility Ductility

121 A c g sh 0. 3sbc f 1 yt A ch A Confinement of trans. reinforcement sh, ratio f A A A sh, provided sh, required sb Ash ratio is a key influence parameter (Kim and LaFave) Because the confining stress developed by transverse reinforcement depends on its stress-strain relations and configurations, a modified Ash ratio is used in this paper by taken a maximum yield strength of 800 MPa for transverse reinforcement. f yt min( f yt, 800) MPa c f c f yt 19 Confinement Requirements Confinement reinforcement in the direction of loading may be reduced by 50% for the joints confined two opposite faces. Ash is adequate for exterior joints without transverse beams. =15 =12 Modified Ash ratio dt( h) 0.75h c Modified Ash ratio

122 Seismic Testing for Interior Beam-Column Joints 16-D32 Int. Joints tested in D D25 16-D25 16-D25 C19 B24 6 m A24 A24T M R = m Joint Beam f c :100 MPa D13:SD 785 D25:SD 685 D32:SD 685

123 Story Shear, Q (kn) Q Test parameters Beam flexural capacity J-type BJ-type BJ-type C19 B24 A24T A24 Joint shear capacity =21 h c / d b =19 A sh,ratio =0.9 =18 h c / d b =24 A sh,ratio =0.9 C19 B24 A24T =15 h c / d b =24 A sh,ratio =0.4 =15 h c / d b =24 A sh,ratio =0.9 A J-type μ Q n 1251kN W W +Q E Q +Q Q E kN -1.0 μ Story Drift (%) Q Drift (kn) (%) Yield Max Failure W - Q Q E W +Q E +Q Q (kn) Drift (%) Yield Max Failure Story Shear, Q (kn) Q/Qn

124 結 論 與 建 議 接 頭 剪 力 強 度 之 衰 減 曲 線 是 可 以 預 測 的 測 試 結 果 顯 示 現 行 ACI 規 範 之 構 架 接 頭 剪 力 計 算 強 度 公 式 沿 用 至 高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 構 架 接 頭 仍 可 以 控 制 梁 在 2% 層 間 變 位 產 生 塑 鉸 而 接 頭 破 壞 在 4%-6% 層 間 變 位 A24 A24T Story Shear, Q (kn) Joint Shear Deformation, j (rad)

125 ACI 規 範 雙 向 雙 向 1.0 A sh 0.5 A sh 本 研 究 建 議 Y X 接 頭 兩 對 面 接 梁, 接 頭 有 效 寬 度 內 之 繫 筋 量 可 以 減 少, 但 接 頭 箍 筋 維 持 與 柱 端 相 同 之 箍 筋 間 距 不 放 寬! X Y 向 要 求 之 Ash 不 同 垂 直 未 圍 束 面 才 要 求 1.0 Ash 27 Seismic Testing for Exterior Beam-Column Joints 28

126 Benchmark specimen Beam 10-D Unit:mm Joint 16-D D25:SD685 D13:SD785 f c:70 MPa Benchmark A5 29 Design Concept Q Story Shear, Q (kn) (%) Joint shear capacity C3 C5 B3 B5 A5 Beam flexure capacity Story Drift (%) C5 =17.4 J-Failure A sh,ratio =1.00 B5 =13.4 BJ-Failure A5 C3 =17.4 BJ-Failure A sh,ratio =1.67 =9.5 BJ-Failure B3 =13.4 BJ-Failure A sh,ratio =1.00 A sh,ratio =1.67 A sh,ratio =

127 Connection Parameters A5 B5 B3 C5 C3 m 70 (70) MPa m 70 (64) MPa 70 (69) MPa m 70 (70) MPa 70 (71) MPa M R (2.05) (1.53) (1.55) (1.27) (1.27) (10.21) (14.38) (14.00) (15.50) (16.65) BJ-Failure BJ-Failure BJ-Failure J-Failure BJ-Failure 31 Test results (1/5) A5 B5 B3 C5 C3 D13@125m D13@125m D13@75mm D13@125m D13@75mm m 70 (70) MPa m 70 (64) MPa 70 (69) MPa m 70 (70) MPa 70 (71) MPa M R (2.05) (1.53) (1.55) (1.27) (1.27) P Drift (10.21) (14.38) (14.00) (15.50) μ (kn) (%) (16.65) Yield Max BJ-Failure BJ-Failure BJ-Failure Failure J-Failure BJ-Failure 32

128 Strain Gages A5 33 Maximum value of f yt 800 MPa permitted for computing the amount of A sh No. of Drift Gages 3% beyond 箍 筋 降 伏 Yield 數 量 Strain (3% Drift) A5 B5 C5 B3 C Drift 4% 箍 筋 降 伏 數 量 No. of Gages beyond Yield Strain (4% Drift) A5 B5 C5 B3 C3 A5 B5 C5 B3 C3 Average stress (MPa) 3% Drift % Drift

129 試 體 值 討 論 Envelope Curve =17.38 =13.39 = 試 體 值 討 論 Envelope Curve =13.39 =