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~ 10212 東 和 高 雄 廠 廠 務 處 9611 ~ 10111 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
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 685 785 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 1-1212 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 969.90 萬 噸 小 於 高 爐 1,258.28 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
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 22.83 億 噸, 遠 遠 超 過 16.63 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 1.2012 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 5,779 100% 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 37 11 3 18 68 10 42 48 營 建 業 40 15 6 48 30 1 36 25 39 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
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 SR240 0.060 0.060 SR300 0.060 0.060 SD280 0.060 0.060 SD420 0.32 1.80 0.050 0.050 0.50 0.570 竹 節 鋼 筋 SD490 0.32 1.80 0.050 0.050 0.50 0.570 SD280W 0.30 1.50 0.040 0.040 0.50 0.550 SD420W 0.30 1.50 0.040 0.040 0.50 0.550 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 280 280~420 420 以 上 - SD 280W 280~380 420 以 上 1.25 以 上 2 號 12 以 上 未 滿 D19 SD 420 420~540 620 以 上 - 180 14A 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 420~540 550 以 上 1.25 以 上 SD 490 490~625 620 以 上 - 2 號 14A 號 2 號 14A 號 12 以 上 13 以 上 12 以 上 13 以 上 180 90 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
三 未 來 高 強 度 鋼 筋 相 關 規 範 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀
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
(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
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
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
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
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 )=30.5+43 C+ 60 C Mn 而 伸 長 率 (%)=17.6+380/C- 0.0022 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
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
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
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
五 490 提 升 到 685 785 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀
五 490 提 升 到 685 785 1. 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
合 金 元 素 對 CCT 曲 線 之 影 響 律 己 愛 智 樂 觀 五 490 提 升 到 685 785 1. 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
軋 製 棒 材 對 溫 度 冷 卻 之 參 數 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀
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
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
律 己 愛 智 樂 觀 住 友 新 日 鐵 控 制 軋 製 的 發 展 律 己 愛 智 樂 觀
1200 1000 表 层 心 部 温 度, 800 600 400 200 Ms M B P F 自 然 冷 却 余 热 淬 火 超 快 冷 却 0 10-1 1 10 1 10 2 10 3 10 4 时 间,s 律 己 愛 智 樂 觀 Next 律 己 愛 智 樂 觀
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
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 157047 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
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 ) 1000 800 TH --- D36 f y = 731 N/mm 2 600 f u = 937 N/mm 2 fy/fu = 1.28 > 1.25 1000 400 抗 降 TTK 比 --- D32 f y = 719 N/mm 2 800 200 f u = 930 N/mm 2 fy/fu = 1.29 > 1.25 600 0 抗 降 比 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20400 0.25 Strain Stress (N/mm 2 ) 200 685 TH D36 符 合 SD 685 鋼 筋 規 格 785 TH --- D36 785 = 0.0219 > 0.014 TTK --- D32 785 = 0.0231 > 0.014 律 己 愛 智 樂 觀 回 前 0 0 0.007 0.014 0.021 0.028 Strain 50
>0.014 V+Nb V V 律 己 愛 智 樂 觀 律 己 愛 智 樂 觀
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 685~785 808 以 上 1.18 以 上 0.014 以 上 0.10 以 上 D36-1_1104-4-1-A 744 943 1.27 0.0199 0.149 D36-2_1104-4-1-B 752 951 1.26 0.0195 0.159 D36-3_1104-4-1-B 731 937 1.28 0.0219 0.163 D36-4_1104-3-A 723 912 1.26 0.0272 0.116 D36-5_1104-3-B 724 915 1.26 0.0271 0.127 D36-6_1104-3-B 723 912 1.26 0.0270 0.161 律 己 愛 智 樂 觀 D36-1_1104-4-1-A D36-2_1104-4-1-B 1000 1000 800 f y =744 N/mm 2 785 D36-1 800 785 f u =943 N/mm 2 Stress (N/mm 2 ) 600 400 685 Stress (N/mm 2 ) 600 400 685 200 0 785 =0.0199 0 0.007 0.014 0.021 0.028 Strain 200 0 785 =0.0199 USD 685A D36-1 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 Strain Stress (N/mm 2 ) 1000 800 600 400 200 律 己 愛 智 樂 觀 0 f y =752 N/mm 2 785 685 D36-2 785 =0.0195 0 0.007 0.014 0.021 0.028 Strain Stress (N/mm 2 ) 1000 800 600 400 200 0 785 685 785 =0.0195 f u =951 N/mm 2 USD 685A D36-2 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 Strain
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_1101-1-2-1 778* 968 0.141 D16-2_1101-1-2-2 819 1003 0.116 D16-3_1101-1-2-2 846 1030 0.0773* D16-4_1101-5-2-1 790 963 0.122 D16-5_1101-5-2-3 777* 951 0.097 D16-6_1101-5-2-3 792 970 0.125 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 1100 1000 900 910 913 934 940 944 952 978 984 962 971 968 976 982 933 994 990 992 988 997 996 800 700 721 715 811 790 797 802 807 805 782 以 上 750 762 773 785 805 809 779 788 794 800 747 759 767 685 600 93.0 94.0 95.0 96.0 97.0 98.0 99.0 100.0 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
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 401-86) 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 10-03169-D32-1 240 340 0.194 0.323 0.438 953 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
SD685-(D32)1104-6 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
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
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 30 400~600 900~1000 鋼 胚 開 軋 溫 度 1200 1200 1200 燃 油 耗 用 L/ton 37.5 25.5 0 電 熱 相 當 油 耗 L/ton 0 0 2.5 合 計 單 位 耗 油 L/ton 37.5 25.5 2.5 燃 油 耗 用 比 率 % 100% 68% 7% 40 35 30 25 20 15 10 5 0 37.5 100% 25.5 68% 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
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
九 結 論 敬 請 指 教 律 己 愛 智 樂 觀
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 2014.12.05 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
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
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
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-20 400 200 50 851 692 165 14.3 20 12K-15 400 200 50 851 692 165 14.3 15 12K-10 400 200 50 851 692 165 14.3 10 12K-5 400 200 50 851 692 165 14.3 5 12K-0 400 200 50 851 692 165 14.3 10k-20 400 170 50 851 720 165 13.6 20 10k-0 400 170 50 851 720 165 13.6 8k-20 350 140 70 838 777 165 8.96 20 8k-0 350 140 70 838 777 165 8.96
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 08:51 25 65 2.6 33.5 15 2 11:19 27 65 2.5 33.5 16.8 3 13:04 28 60.5 2.1 33 18.4 4 14:41 28.5 64.5 2.4 33.5 16.2 5 15:58 28 66 2.6 33.5 17.7 6 17:13 26 65 2.7 33 14.4 骨 材 性 質 要 求
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,P290-296,2008. 硬 質 砂 岩 的 性 能 可 以 合 乎 需 求
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,P290-296,2008.
料 源 管 制 - 以 化 性 確 認 來 源 生 產 管 理 - 要 求 獨 立 料 艙
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
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
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
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
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
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
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
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 kclin@ncree.narl.org.tw 國 家 地 震 工 程 研 究 中 心 紀 凱 甯 邱 建 國 台 灣 科 技 大 學 December 05, 2014 1 螺 紋 節 鋼 筋 與 竹 節 鋼 筋 2 螺 紋 節 鋼 筋 竹 節 鋼 筋
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
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) 785 685 490 420 280 28 現 行 規 範 42 70 New RC 100 Concrete compressive strength f c (MPa)
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
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
Contents 11 Background Objectives Geometric Pattern of Threaded Bars Experimental Program Strength Results Splitting Results Summary ACI 318-11 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 1.0 2.5 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 318-11) (Taiwan, 2011) From 1989 b
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
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
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, 1.0 4. h r / s r : 0.126, 0.143 5. f c :70 MPa 1400 mm 62.5 mm 75 mm
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 BE1 160 25 12.7 70 685 40 1 0 200 25.4 762 750 0.98 BE2 160 25 12.7 70 685 40 1 0 200 25.4 762 600 0.79 BE3 160 25 12.7 70 685 40 1 0 200 25.4 762 450 0.59 BE4 230 25 12.7 70 685 40 2 76.2 100 50.7 762 750 0.98 BE7 160 32 12.7 70 685 40 1 0 200 25.4 966 950 0.98 BE8 160 32 12.7 70 685 40 1 0 200 25.4 966 750 0.78 BE9 160 32 12.7 70 685 40 1 0 200 25.4 966 600 0.62 BE10 260 32 12.7 70 685 40 2 96.6 100 50.7 966 950 0.98 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
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 SP1 160 32 13 70 685 420 77.8 180 28.2 945 950 1.00 SP2 160 32 13 100 685 420 77.8 180 28.2 945 950 1.00 SP3 160 32 13 70 685 420 77.8 150 33.8 945 500 0.53 SP4 160 32 13 100 685 420 77.8 150 33.8 945 500 0.53 SP5 160 32 13 70 685 420 77.8 175 29.0 945 750 0.79 SP6 160 32 13 100 685 420 77.8 175 29.0 945 750 0.79 SP7 160 39 13 70 490 420 77.6 188 27.0 813 800 0.98 SP8 160 39 13 100 490 420 77.6 188 27.0 813 800 0.98 SP9 160 32 13 70 490 420 77.8 183 27.6 676 600 0.89 SP10 160 32 13 100 490 420 77.8 183 27.6 676 600 0.89 SP11 160 39 13 70 490 280 77.6 180 28.2 813 950 1.17 SP12 160 39 13 100 490 280 77.6 180 28.2 813 950 1.17 TD1 160 32 13 70 685 785 77.8 170 29.8 945 950 1.00 TD2 160 32 13 70 685 785 77.8 170 29.8 945 950 1.00 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-BE4 25 1.44 10.0 0.143 BE7-BE10 32 Thread Rebar 1.50 11.9 0.126 SP1-SP2 32 Hot roll 1.56 11.88 0.131 SP3-SP4 32 2.21 12.06 0.183 SP5-SP6 32 Thread Rebar Milled 2.21 12.01 0.184 SP7-SP8 39 Thread Rebar Hot roll 2.37 14.8 0.160 SP9-SP10 32 Plain Rebar X X X SP11-SP12 39 TD1-TD2 32 Thread Rebar Hot roll Thread Rebar Hot roll 2.37 14.8 0.160 2.22 12.34 0.180
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~BE3 64.3 BE4 62.7 BE7~BE9 90.9 BE10 91.8 SP1 80.4 SP2 110.6 SP3 84.8 SP4 110.7 SP5 90.7 SP6 106.2 Specimen f c, Testing Day (MPa) SP7 93.8 SP8 109.0 SP9 86.6 SP10 106.4 SP11 91.4 SP12 102.3 TD1 71.8 TD2 71.8 Only BE1-BE4 f c 70 MPa
Actual Reinforcement Strength Group Bar Size Series (I) Series (II) Relative of Area R r D25 0.143 D32 0.126 D25 0.131, 0.183 0.184 X D39 0.160 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) 738 932 742 966 713 928 777 971 503 698 534 701 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 SP1 945 1000 923 825 0.87 0.83 0.89 578.18 560.68 0.97 SP2 945 1000 787 745 0.79 0.75 0.95 578.18 516.73 0.89 SP3 945 1007 906 310 0.33 0.31 0.34 583.06 296.44 0.51 SP4 945 1007 793 328 0.35 0.33 0.41 583.06 277.69 0.48 SP5 945 1093 951 563 0.60 0.51 0.59 632.74 442.68 0.70 SP6 945 1093 879 545 0.58 0.50 0.62 632.74 504.44 0.80 SP7 813 903 773 605 0.74 0.67 0.78 628.14 513.05 0.82 SP8 813 903 717 613 0.75 0.68 0.85 628.14 510.08 0.81 SP9 676 708 630 600 0.89 0.85 0.95 409.61 121.57 0.30 SP10 676 708 569 600 0.89 0.85 1.06 409.61 141.27 0.35 SP11 813 903 783 735 0.90 0.81 0.94 628.14 586.52 0.93 SP12 813 903 740 755 0.93 0.84 1.02 628.14 591.70 0.94 TD1 945 990 968 890 0.94 0.90 0.92 573.26 654.64 1.14 TD1 945 990 968 885 0.94 0.89 0.91 573.26 608.07 1.06 da,lmt da,unlmt Max ya
Test Results Test Results - Strength Strength No Limit for f c 70 MPa Limit for f c 70 MPa Bond Stress Bond Stress 2 4 09 '. 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 36 3 1 2 5 6 ' ' ( ~... ) b tr ca b ca c K f d f
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. 1.65 1.44 10.02 0.165 0.143 1.67 1.50 11.88 0.141 0.126 1.54 1.56 11.88 0.129 0.132 2.35 2.21 12.06 0.194 0.183 2.49 2.22 12.34 0.202 0.180 2.27 2.21 12.01 0.189 0.184 2.46 2.37 14.8 0.166 0.160 X X X X X (C b +K tr ) /d b Top Side 3.64 4.22 2.94 3.29 3.36 3.43 3.36 3.43 3.34 3.41 3.36 3.43 2.72 2.78 3.27 3.35 f ca (MPa) u test (MPa) u dem (MPa) R eff (u test /u dem ) 64.3 6.24 5.56 1.12 64.3 6.98 5.56 1.25 64.3 6.58 5.56 1.18 62.7 6.26 5.50 1.14 90.9 5.96 6.62 0.90 90.9 6.15 6.62 0.93 90.9 5.92 6.62 0.89 91.8 6.45 6.65 0.97 80.4 6.72 6.22 1.08 110.6 6.86 7.30 0.94 84.8 9.45 6.39 1.48 110.7 8.38 7.30 1.15 71.8 7.27 5.88 1.24 71.8 6.79 5.88 1.15 90.7 7.78 6.61 1.18 106.2 9.15 7.15 1.28 93.8 6.98 6.72 1.04 109 6.85 7.25 0.95 91.4 6.56 6.63 0.99 102.3 6.45 7.02 0.92 86.6 2.00 6.46 0.31 106.4 2.33 7.16 0.33 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 36. 3. 6 db ' cb K tr fc a db f ' ca
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 BE3 3.64 4.22 BE7 BE9 2.94 3.29 BE1 BE3 BE7 BE9 c b K d b tr 3.65 is a upper bound for splitting
Test Results Splitting (I) Specimen (n b = 2) Top cover Side cover Bar spacing Splitting Top Side BE4 4.64 4.63 4.03 BE10 3.73 3.65 3.58 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 SP6 3.36 3.43 SP7 SP8 SP11 SP12 2.72 2.78 SP1 SP6 SP7 SP8, SP11 SP12 cb K db tr 3.65 is a upper bound for splitting
Test Results Splitting (II) Splitting Specimen Top cover Side cover Top cover Side cover TD1 TD2 3.34 3.41 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 1.0 2.5 db K tr Atr fyt 10.3sn
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
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%
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
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
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 800 700 600 New RC Bar yield strength 500 400 300 200 100 0 RC 0 30 60 90 120 150 Concrete strength f ' c ( MPa) 4
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
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
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 )
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 550 685 785 685 550 中 華 民 國 國 家 標 準 CNS 560 鋼 筋 混 凝 土 用 鋼 筋 CNS 560 490 420 12 土 木 401-86 附 錄 乙 & 12
各 等 級 鋼 筋 應 力 - 應 變 曲 線 之 比 較 1200 1000 TTK SD 785---D13 Stress (N/mm 2 ) 800 TH SD 685---D36 TTK USD 685---D32 600 TH SD 490---D25 400 TH SD 420---D25 1200 200 TTK SD 785---D13 1000 0 0 0.01 TH SD 685---D36 0.02 0.03 0.04800 0.05 TTK USD 685---D32 Strain TH SD 490---D25 600 TH SD 420---D25 Stress (N/mm 2 ) 400 200 0 14 0 01 02 03 04
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 http://www.cens.com/cens/html/zh/supplier/supplier_home_26668.html 16
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
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
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
TTK Grout 600 無 機 填 充 材 配 比 :W/G ~ 36-40% 5 kg 包 裝 填 充 材 + 1900±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
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
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 ) 67.3 1 69.9 72.8 90.9 70.0 7 87.2 83.8 73.2 大 於 60 N/mm 2 OK! 86.6 28 95.8 92.8 95.8 養 護 溫 度 恆 溫 為 20 度 28
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
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
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 / 25 220 260 120 以 上 TTK 水 泥 砂 漿 150 2.8 / 25 220 260 150 以 上 34
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
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 http://www.concrete.org.tw/3931838913/tci tci hs001 38
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
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
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 43 2.3 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
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 13723 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
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
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 2.7.1 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 2.7.1 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 -2000 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
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 0.3 0.3 0.9 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 685~785 860 10 1.25 0.014 SD685,D25 703 907 16 1.29 0.022 SD685,D25 (Retest) 1050 713 932 15 1.31 0.0216 Stress (N/mm 2 ) 900 750 600 450 300 E=223,369 N/mm 2 E=196,481 N/mm 2 150 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 Strain SD685 D25 Tensile tests 52
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
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 0.3 0.3 0.9 mm 56 Grade Couplers and Sleeves Nov Dec Jan Feb Mar SD685 D25 ACE JOINT EPOCH JOINT TOPS JOINT X 56
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 ) 0.9 0.3 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
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
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 2.5.1 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
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
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 226,076 216,844 0.96 EPOCH JOINT 226,076 224,174 0.99 TOPS JOINT 226,076 284,505 1.26 TOPS JOINT 212,084 297,543 1.40 66
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
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 ) 600 400 200 D25-1 D25-2 D25-3 0 D25 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 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 1000 800 Stress (N/mm 2 ) 600 400 200 0 685 USD685A D25 0.04 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Strain
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
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 7073 326.0 137.5 2.37 Tie Yielding 2 #10C 7k 7189 301.9 122.7 2.46 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 301.9 kips (As 2.46 in²) 74
Heads with or without grouting Failed at 155.8 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
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 97-101 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 98-99 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.. 100-101 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 102-103 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
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
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
高 強 度 鋼 筋 混 凝 土 結 構 設 計 研 討 會 2014.12.05 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
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 32 38 (B failure) Joint shear failure occur with beam yielding 107 75 (BJ failure) Joint shear failure occur without beam yielding 37 32 (J failure) Anchorage failure of beam bar in the joint 26 10 (BJa failure) Total 202 155
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
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
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
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
Laboratory Specimen under Cyclic Deformation Loading Axial Load 6 m + 3.2 m + Laboratory testing
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 0.5 1 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
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
A c g sh 0. 3sbc f 1 yt A 0. 09 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
Seismic Testing for Interior Beam-Column Joints 16-D32 Int. Joints tested in 2012 2013 4-D32 + 12-D25 16-D25 16-D25 C19 B24 6 m A24 A24T M R =1.4 3.2 m Joint 600 600 600 Beam 500 50 75 425 50 f c :100 MPa D13:SD 785 D25:SD 685 D32:SD 685
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 A24 1500 1200 J-type 1 2 3 μ Q n 1251kN 1.0 900 600 0.5 300 W W +Q E 0 0.0 - Q +Q -300 - Q E -600-0.5-900 -1200-1251kN -1.0 μ 3 2 1-1500 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 Story Drift (%) Q Drift (kn) (%) Yield 1021 2.33 1.00 Max. 1056 2.98 1.28 Failure 845 6.48 2.78 - W - Q Q E W +Q E +Q Q (kn) Drift (%) Yield 918 2.35 1.00 Max. 938 3.81 1.62 Failure 750 6.87 2.92 Story Shear, Q (kn) Q/Qn
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)
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
Benchmark specimen Beam 10-D25 600 400 50 500 50 Unit:mm Joint 16-D25 D13@125 500 500 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 =1.00 30
Connection Parameters 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 2.13 1.61 1.61 1.31 1.31 M R (2.05) (1.53) (1.55) (1.27) (1.27) 9.45 13.39 13.39 17.38 17.38 (10.21) (14.38) (14.00) (15.50) (16.65) 1.00 1.00 1.67 1.00 1.67 1.20 1.32 2.05 1.20 1.99 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 2.13 1.61 1.61 1.31 1.31 M R (2.05) (1.53) (1.55) (1.27) (1.27) 9.45 13.39 13.39 17.38 17.38 P Drift (10.21) (14.38) (14.00) (15.50) μ (kn) (%) (16.65) 1.00 1.00 1.67 Yield 1.00 348 1.73 1.00 1.67 1.20 1.32 2.05 Max. 1.20 386 4.00 2.31 1.99 BJ-Failure BJ-Failure BJ-Failure Failure 309 6.18 3.57 J-Failure BJ-Failure 32
Strain Gages A5 33 Maximum value of f yt 800 MPa permitted for computing the amount of A sh 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 No. of Drift Gages 3% beyond 箍 筋 降 伏 Yield 數 量 Strain (3% Drift) A5 B5 C5 B3 C3 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 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 590 711 706 610 564 636 4% Drift 677 789 843 707 759 755 34
試 體 值 討 論 Envelope Curve =17.38 =13.39 =9.45 35 試 體 值 討 論 Envelope Curve =13.39 =13.39 36