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研究生: 歐陽文浩
Wun-Hao Ou Yang
論文名稱: 高拉力鋼筋混凝土梁鋼筋截斷設計之研究
he Study on the Rebar Cut-off Design for New RC Beams using High Strength Steel Reinforcement
指導教授: 王勇智
Yung-Chih Wang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 128
中文關鍵詞: 高拉力鋼筋鋼筋截斷耐震行為拉力外移
外文關鍵詞: New RC beams, high strength steel reinforcement, rebar cut-off, seismic behavior, tension shift
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  • 本研究設計五組矩形斷面RC懸臂梁,受反覆荷載實驗來探討有截斷鋼筋之New RC梁耐震行為,並檢討目前ACI設計規範在鋼筋截斷規定是否適用於高拉力鋼筋截斷設計。
    在本實驗中,New RC梁混凝土強度原設計強度為40MPa,而實際測試強度為55MPa。梁主筋上下層各3根#8高拉力SD685螺紋節鋼筋,箍筋採#3普通拉力SD420鋼筋。兩支梁為控制組,#8主筋為完全未截斷試體,其中一支梁主筋為普通拉力SD420鋼筋,另一支梁主筋為高拉力SD685鋼筋。另三組為主筋截斷之試體,一組為按照ACI318-11規定做截斷設計。另外兩組試體為按照耐震規範細則建議,主筋強度以1.25倍降伏標稱強度做設計,試體荷載方式分為單向荷載及反覆荷載。
    由本研究之結果與前人之研究之結果比較得知,混凝土梁受力時產生之剪力斜裂縫造成之拉力外移,會造成設計之有效握裹長度減少,在截斷設計時,應考慮其影響。故建議主筋強度以1.25倍降伏標稱強度做設計,以延伸主筋握裹發展長度,將可以避免截斷之主筋發生握裹滑移破壞,以達到構件所需求的設計目標。


    In the research, five reinforced concrete beams with high strength steel reinforcement are tested by cyclic loadings to observe their seismic performance and to verify the availability of the recent ACI 318 code on the high strength rebar cut-off design.
    The original concrete strength 40 MPa was adopted for the testing whereas the concrete cylindrical strength was measured up to 55 MPa. The difference of the concrete strength could influence the design for the rebar cut-off length. For all the five tested beams, 3-#8 bars are placed on the top and on the bottom of the beam section, respectively. One beam belonged to normal RC beam with SD420 #8 beam bars, different from the rest of four beams belonged to New RC beams with SD685 #8 bars. The yielding strength of the transverse reinforcement for all the tested beams is 420 MPa. Two beams including the normal RC are not curtailed for comparison. As for the three curtailed beams, one beam is curtailed adopted from ACI318-11 building code, and other two are revised from the original design. That is the yielding strength in the ACI empirical equation of the development length is replaced by taking 1.25 times the nominal yield strength of the steel reinforcement.
    According to the result, the diagonal flexure-shear cracks cause the effect of the tension shift of the high strength steel reinforcement severe. Thus, it causes the rebar development length increase. This effect shall be cared when the steel reinforcement curtailment is considered. It is suggested that 1.25 times the nominal yield strength of the beam longitudinal bars might take into account when the development length of steel reinforcement was evaluated.

    第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的及方法 1 第二章 文獻回顧 3 2.1 ACI 318-11規範對截斷長度之規定 3 2.1.1 鋼筋截斷設計 3 2.1.2截斷處剪力筋檢核之規定 4 2.2規範ACI 318-11對梁橫向鋼筋之規定 5 2.2.1閉合箍筋之規定 5 2.2.2塑鉸區之抗剪強度計算方式 6 2.2.3非塑鉸區之抗剪強度計算方式 7 2.3拉力外移(Tension shift) 7 第三章 實驗規劃與設置 9 3.1試體規劃 9 3.2材料性質 9 3.2.1混凝土抗壓強度 10 3.2.2鋼筋抗拉強度 10 3.3試體設計 10 3.3.1 R420-NC無截斷之鋼筋混凝土梁 10 3.3.2 R685-NC無截斷之鋼筋混凝土梁 11 3.3.3 S685-C110C 有截斷之鋼筋混凝土梁 11 3.3.4 S685-C140C 有截斷之鋼筋混凝土梁 12 3.3.5 S685-C140M 有截斷之鋼筋混凝土梁 12 3.4試體製作 12 3.4.1應變計黏貼箍筋母螺栓焊接及鋼筋之截斷點位移計擋板焊接 13 3.4.2鋼筋籠製作 13 3.4.3鋼筋籠吊掛置放於鋼製矩形梁模板及預埋螺桿 14 3.4.4試體澆置 14 3.4.5試體養護及拆模 14 3.5實驗設置 15 3.5.1施力系統 15 3.5.1.1非試驗端施加預力固定 15 3.5.1.2千斤頂 16 3.5.2量測系統 16 3.6實驗方法與步驟 17 3.7實驗數據處理 18 3.7.1理論標稱載重Pn 18 3.7.2理論降伏位移∆y 18 3.7.3梁實際側向加載位移∆b 19 3.7.4柱頭旋轉角造成之位移∆cb 20 3.7.5梁固定端曲率 20 3.7.6梁腹混凝土應變量測之撓曲曲率與剪力變形 21 3.7.7位移韌性比μ∆ 21 3.7.8相對消能比β 22 3.7.9拉力外移長度ev 23 第四章 實驗結果與討論 24 4.1試體整體行為觀察 24 4.1.1 R420-NC 無截斷之鋼筋混凝土梁 24 4.1.2 R685-NC 無截斷之鋼筋混凝土梁 25 4.1.3 S685-C110C 有截斷之鋼筋混凝土梁 27 4.1.4 S685-C140C 有截斷之鋼筋混凝土梁 30 4.1.5 S685-C140M 有截斷之鋼筋混凝土梁 32 4.2試體耐震性能之比較 33 4.2.1普通鋼筋及高拉力鋼筋混凝土梁行為之差異 33 4.2.2截斷有無之試體行為差異 34 4.2.3鋼筋混凝土梁於單向荷載與雙向反覆荷載之差異 35 4.3鋼筋應變 36 4.3.1縱向筋應變 36 4.3.2箍筋應變 37 4.4梁腹混凝土應變量測結果 37 4.5裂縫走向調查 39 4.6試體截斷長度設計之探討 39 第五章 結論與建議 42 5.1結論 42 5.2建議 43 參考文獻 44 附錄 A 試體理論標稱強度計算 96 附錄 B 試體鋼筋截斷長度檢核 99 附錄 C R685-NC及S685-C110C混凝土梁非試驗端補強 104

    [1]ACI Committee 318, Building Code Requirement for Structural Concrete, ACI318-11 & Commentary, American Concrete Institute, 2011.
    [2]中國土木水利工程學會,混凝土工程設計規範與解說,土木401-100,2011。
    [3]T, Paulay, and M.J.N., Priestley, Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Building, John Wiley & Sons, New York, 1992.
    [4]Y.C. Wang , “Analytical and Experimental Study on Seismic Performance of RC T-beams with Design Deficiency in Steel Bar Curtailment ”Engineering Structure, vol. 25, 2003, pp. 215-227.
    [5]ACI Committee 374, “Acceptance Criteria for Moment Frames Based on structural Testing and Commentary (ACI 374.1-05)” American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 2005, pp. 1-9.
    [6]許禎祐,「有鋼筋截斷之RC梁耐震行為探討」,國立中央大學,碩士論文,民國一百零一年。
    [7]鄭士俊,「有鋼筋截斷之高拉力鋼筋混凝土梁 耐震行為探討」國立中央大學,碩士論文,民國一百零二年。
    [8]余成偉,「高強度鋼筋混凝土梁塑性鉸長度之探討國立中央大學,碩士論文」,民國一百零二年。

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