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研究生:曾志漢
研究生(外文):Tseng , Chih-Han
論文名稱:高性能混凝土柱於同心軸力下之行為
論文名稱(外文):Behavior of High Performance Concrete Columns under Concentric Axial Compression
指導教授:林建宏林建宏引用關係
指導教授(外文):Chien-Hung Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:160
中文關鍵詞:高性能混凝土應力應變預測式延展性指數
外文關鍵詞:High performance concreteStress-strain modelDuctility
相關次數:
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摘 要
本研究主要在探討高流動性高性能混凝土柱及普通混凝土柱之無偏心加載下之構件行為及其差異。共製作三十支試體,十五支為高性能混凝土柱試體及十五支普通混凝土柱試體。試驗變數包括混凝土強度、縱向鋼筋比、圍束箍筋強度、箍筋間距、橫向箍筋型式、 等,期望對高性能混凝土柱之無偏心加載下之極限強度與圍束效應有所了解。試驗結果歸納如下:
1.目前ACI 318-99 所使用之極限軸向強度計算式仍適用於本研究中之高性能混凝土柱。
2.相同條件下,高性能混凝土柱之構件延展性指數 普遍較大,即高性能混凝土試體圍束效應較普通混凝土好。
3.高性能混凝土柱之裂縫控制較普通混凝土柱佳。
4.相同 而不同箍筋強度、箍筋間距之柱試體,具相同之圍束效應,可以使用高拉力箍筋以減低箍筋需求量。
5.依本試驗對高性能混凝土柱及普通混凝土柱試驗結果,分別提出高性能混凝土及普通混凝土應力應變關係之預測式。
Abstract
The purpose of this study is to investigate the behavior of high performance concrete columns under concentric axial compression. A total of thirty column specimens were made in this study, fifteen were normal concrete columns and the rest were high performance concrete columns. The column cross sections were 300 mm by 300 mm square.The test parameters included the volumetric ratio and spacing of transverse reinforcement, yield strength of transerverse reinforcement, amount of longitudinal steel, and concrete compressive strength.The results show that nominal axial load strengths predicted by ACI 318-99 Code are applicable to high performance concrete columns. In addition, high performance concrete columns show better ductility than normal concrete columns. High performance concrete columns have better crack control over normal concrete columns. With the same value of transverse reinforcement, the columns can achieve the same ductility. An analytical stress-strain model is proposed for high performance concrete .
目 錄
摘要I
AbstractII
目錄III
表目錄VI
圖目錄VIII
照片目錄XIII
符號說明.XV
第一章 緒論.1
1-1 前言.1
1-2 高性能混凝土之定義.2
1-3 研究動機.2
1-4 研究目的與方法.3
第二章 文獻回顧.5
第三章 試驗計畫及過程20
3-1試體規劃20
3-2試驗材料22
3-3試體製作24
3-4試驗設備25
3-5試體安裝26
3-6試驗過程 26
第四章 試驗結果與分析28
4-1 混凝土新拌材料性質28
4-2 柱無偏心加載下之破壞行為28
4-3 柱試體載重變位關係之比較31
4-3-1 混凝土強度32
4-3-2 縱向鋼筋比33
4-3-3 橫向箍筋強度33
4-3-4 橫向箍筋型式34
4-3-5 橫向箍筋間距35
4-3-6 35
4-3-7 混凝土材料36
4-4 裂縫觀測36
4-4-1 混凝土強度與裂縫寬度37
4-4-2 縱向鋼筋比與裂縫寬度37
4-4-3 橫向箍筋強度與裂縫寬度38
4-4-4 橫向箍筋型式與裂縫寬度38
4-4-5 橫向箍筋間距與裂縫寬度39
4-4-6 與裂縫寬度39
4-4-7 混凝土材料與裂縫寬度40
第五章 混凝土應力應變曲線41
5-1 應力應變關係圖之推演41
5-1-1 應力應變圖產生之過程41
5-2 無圍束混凝土柱42
5-3 混凝土應力應變關係之比較43
5-3-1 混凝土強度44
5-3-2 縱向鋼筋比44
5-3-3 橫向箍筋強度45
5-3-4 橫向箍筋型式46
5-3-5 橫向箍筋間距46
5-3-6 47
5-3-7 混凝土材料48
5-4 理論推導48
5-5 前人之研究50
5-6 圍束混凝土應力─應變曲線預測51
5-6-1 普通混凝土應力應變曲線之預測51
5-6-2 應力應變關係曲線預測式之比較54
5-6-2 高性能混凝土應力應變曲線之預測54
5-6-2 應力應變關係曲線預測式之比較57
5-7 ACI極限軸向強度公式適用性之探討58
第六章 結論59
6-1 結論59
參考文獻61
表 目 錄
表1-1 高性能混凝土及普通混凝土之比較表63
表3-1 試體規劃表64
表3-2 混凝土配比表65
表3-3 水泥與爐石性質表66
表3-4 飛灰性質表67
表3-5 粗骨材物理性質表68
表3-6 細骨材物理性質表68
表3-7 粗細骨材物理性質表69
表3-8 鋼材基本性表69
表3-9 混凝土實際抗壓強度表70
表4-1 混凝土之新拌性質表71
表4-2 最大載重值與ACI設計載重之比較表72
表4-3 混凝土柱試體構件延展性指數之比較表73
表4-4 裂縫寬度之比較表74
表5-1 無圍束混凝土柱與圓柱試體強度之比較表74
表5-2 混凝土應力下降段斜率之比較表75
表5-3 圍束混凝土最大應力之理論值與試驗值比較表76
表5-4 混凝土最大應力理論值之比較表77
表5-5 圍束混凝土應變之理論值與試驗值比較表78
圖 目 錄
圖2-1 Saatcioglu and Razvi 應力應變曲線預測圖79
圖2-2 Mander 應力應變曲線預測圖79
圖2-3 Sheikh and Uzumeri應力應變曲線預測圖80
圖2-4 Park and Priestley應力應變曲線預測圖80
圖2-5 Kent and Park應力應變曲線預測圖81
圖3-1 試體尺寸、斷面圖82
圖3-2 鋼材應力應變圖83
圖3-3 試體應變計黏貼之示意圖84
圖3-4 試體架設示意圖85
圖4-1 試體N9載重變位示意圖86
圖4-2 試體N9主筋應變-變位圖86
圖4-3 試體N9箍筋應變-變位圖87
圖4-4 裂縫發展與保護層剝落示意圖88
圖4-5 試體N4、N5、N6載重變位比較圖89
圖4-6 試體H4、H5、H6載重變位比較圖89
圖4-7 試體N5、N7、N8載重變位比較圖90
圖4-8 試體H5、H7、H8載重變位比較圖90
圖4-9 試體N5、N9、N10載重變位比較圖91
圖4-10 試體H5、H9、H10載重變位比較圖91
圖4-11 試體N5、N13載重變位比較圖92
圖4-12 試體H5、H13載重變位比較圖92
圖4-13 試體N5、N11、N12載重變位比較圖93
圖4-14 試體H5、H11、H12載重變位比較圖93
圖4-15 試體N5、N14、N15載重變位比較圖94
圖4-16 試體H5、H14、H15載重變位比較圖94
圖4-17 混凝土強度變化之構件延展性指數比較圖95
圖4-18 縱向鋼筋比變化之構件延展性指數比較圖95
圖4-19 箍筋強度變化之構件延展性指數比較圖96
圖4-20 箍筋型式不同而 相同之構件延展性指數比較圖96
圖4-21 箍筋間距變化之構件延展性指數比較圖97
圖4-22 不同 、 而 固定之構件延展性指數比較圖97
圖4-23 試體N1、H1載重變位比較圖98
圖4-24 試體N2、H2載重變位比較圖98
圖4-25 試體N3、H3載重變位比較圖98
圖4-26 試體N4、H4載重變位比較圖99
圖4-27 試體N5、H5載重變位比較圖99
圖4-28 試體N6、H6載重變位比較圖99
圖4-29 試體N7、H7載重變位比較圖100
圖4-30 試體N8、H8載重變位比較圖100
圖4-31 試體N9、H9載重變位比較圖100
圖4-32 試體N10、H10載重變位比較圖101
圖4-33 試體N11、H11載重變位比較圖101
圖4-34 試體N12、H12載重變位比較圖101
圖4-35 試體N13、H13載重變位比較圖102
圖4-36 試體N14、H14載重變位比較圖102
圖4-37 試體N15、H15載重變位比較圖102
圖4-38 試體N4、N5、N6載重裂縫寬度比較圖103
圖4-39 試體H4、H5、H6載重裂縫寬度比較圖103
圖4-40 試體N5、N7、N8載重裂縫寬度比較圖104
圖4-41 試體H5、H7、H8載重裂縫寬度比較圖104
圖4-42 試體N5、N9、N10載重裂縫寬度比較圖105
圖4-43 試體H5、H9、H10載重裂縫寬度比較圖105
圖4-44 試體N5、N13載重裂縫寬度比較圖106
圖4-45 試體H5、H13載重裂縫寬度比較圖106
圖4-46 試體N5、N11、N12載重裂縫寬度比較圖107
圖4-47 試體H5、H11、H12載重裂縫寬度比較圖107
圖4-48 試體N5、N14、N15載重裂縫寬度比較圖108
圖4-49 試體H5、H14、H15載重裂縫寬度比較圖108
圖4-50 試體N1、H1載重裂縫寬度比較圖109
圖4-51 試體N2、H2載重裂縫寬度比較圖109
圖4-52 試體N3、H3載重裂縫寬度比較圖109
圖4-53 試體N4、H4載重裂縫寬度比較圖110
圖4-54 試體N5、H5載重裂縫寬度比較圖110
圖4-55 試體N6、H6載重裂縫寬度比較圖110
圖4-56 試體N7、H7載重裂縫寬度比較圖111
圖4-57 試體N8、H8載重裂縫寬度比較圖111
圖4-58 試體N9、H9載重裂縫寬度比較圖111
圖4-59 試體N10、H10載重裂縫寬度比較圖112
圖4-60 試體N11、H11載重裂縫寬度比較圖112
圖4-61 試體N12、H12載重裂縫寬度比較圖112
圖4-62 試體N13、H13載重裂縫寬度比較圖113
圖4-63 試體N14、H14載重裂縫寬度比較圖113
圖4-64 試體N15、H15載重裂縫寬度比較圖113
圖5-1 應力應變曲線推演圖114
圖5-2 試體N4、N5、N6應力應變比較圖115
圖5-3 試體H4、H5、H6應力應變比較圖115
圖5-4 試體N5、N7、N8應力應變比較圖116
圖5-5 試體H5、H7、H8應力應變比較圖116
圖5-6 試體N5、N9、N10應力應變比較圖117
圖5-7 試體H5、H9、H10應力應變比較圖117
圖5-8 試體N5、N13應力應變比較圖118
圖5-9 試體H5、H13應力應變比較圖118
圖5-10 試體N5、N11、N12應力應變比較圖119
圖5-11 試體H5、H11、H12應力應變比較圖119
圖5-12 試體N5、N14、N15應力應變比較圖120
圖5-13 試體H5、H14、H15應力應變比較圖120
圖5-14 混凝土強度變化之應力下降斜率比較圖121
圖5-15 縱向鋼筋比變化之應力下降斜率比較圖121
圖5-16 箍筋強度變化之應力下降斜率比較圖122
圖5-17 箍筋型式不同而 相同之應力下降斜率比較圖122
圖5-18 箍筋間距變化之應力下降斜率比較圖123
圖5-19 不同 、 而 固定之應力下降斜率比較圖123
圖5-20 試體N1、H1應力應變比較圖124
圖5-21 試體N2、H2應力應變比較圖124
圖5-22 試體N3、H3應力應變比較圖124
圖5-23 試體N4、H4應力應變比較圖125
圖5-24 試體N5、H5應力應變比較圖125
圖5-25 試體N6、H6應力應變比較圖125
圖5-26 試體N7、H7應力應變比較圖126
圖5-27 試體N8、H8應力應變比較圖126
圖5-28 試體N9、H9應力應變比較圖126
圖5-29 試體N10、H10應力應變比較圖127
圖5-30 試體N11、H11應力應變比較圖127
圖5-31 試體N12、H12應力應變比較圖127
圖5-32 試體N13、H13應力應變比較圖128
圖5-33 試體N14、H14應力應變比較圖128
圖5-34 試體N15、H15應力應變比較圖128
圖5-35 核心混凝土之側向應力分布圖129
圖5-36 核心混凝土有效側向應力圖129
圖5-37 試體N4理論與試驗之應力應變比較圖130
圖5-38 試體N5論與試驗之應力應變比較圖130
圖5-39 試體N6理論與試驗之應力應變比較圖131
圖5-40 試體N7理論與試驗之應力應變比較圖131
圖5-41 試體N8理論與試驗之應力應變比較圖132
圖5-42 試體N9理論與試驗之應力應變比較圖132
圖5-43 試體N10理論與試驗之應力應變比較圖133
圖5-44 試體N11理論與試驗之應力應變比較圖133
圖5-45 試體N12理論與試驗之應力應變比較圖134
圖5-46 試體N13理論與試驗之應力應變比較圖134
圖5-47 試體N14理論與試驗之應力應變比較圖135
圖5-48 試體N15理論與試驗之應力應變比較圖135
圖5-49 試體H4理論與試驗之應力應變比較圖136
圖5-50 試體H5理論與試驗之應力應變比較圖136
圖5-51 試體H6理論與試驗之應力應變比較圖137
圖5-52 試體H7理論與試驗之應力應變比較圖137
圖5-53 試體H8理論與試驗之應力應變比較圖138
圖5-54 試體H9理論與試驗之應力應變比較圖138
圖5-55 試體H10理論與試驗之應力應變比較圖139
圖5-56 試體H11理論與試驗之應力應變比較圖139
圖5-57 試體H12理論與試驗之應力應變比較圖140
圖5-58 試體H13理論與試驗之應力應變比較圖140
圖5-59 試體H14理論與試驗之應力應變比較圖141
圖5-60 試體H15理論與試驗之應力應變比較圖141
照 片 目 錄
照片(3-1) 應變計黏貼完成之鋼筋142
照片(3-2) 鋼筋籠142
照片(3-3) 600Ton MTS 萬能試驗機143
照片(3-4) 鋼材抗拉試驗機143
照片(3-5) 圓柱試體抗壓試驗機144
照片(3-6) 50mm LVDT144
照片(3-7) 個人電腦、資料蒐集器及繪圖機145
照片(3-8) 試體架設145
照片(4-1) 試體N1破壞情形146
照片(4-2) 試體N2破壞情形146
照片(4-3) 試體N3破壞情形147
照片(4-4) 試體N4破壞情形147
照片(4-5) 試體N5破壞情形148
照片(4-6) 試體N6破壞情形148
照片(4-7) 試體N7破壞情形149
照片(4-8) 試體N8破壞情形149
照片(4-9) 試體N9破壞情形150
照片(4-10) 試體N10破壞情形150
照片(4-11) 試體N11破壞情形151
照片(4-12) 試體N12破壞情形151
照片(4-13) 試體N13破壞情形152
照片(4-14) 試體N14破壞情形152
照片(4-15) 試體N15破壞情形153
照片(4-16) 試體H1破壞情形153
照片(4-17) 試體H2破壞情形154
照片(4-18) 試體H3破壞情形154
照片(4-19) 試體H4破壞情形155
照片(4-20) 試體H5破壞情形155
照片(4-21) 試體H6破壞情形156
照片(4-22) 試體H7破壞情形156
照片(4-23) 試體H8破壞情形157
照片(4-24) 試體H9破壞情形157
照片(4-25) 試體H10破壞情形158
照片(4-26) 試體H11破壞情形158
照片(4-27) 試體H12破壞情形159
照片(4-28) 試體H13破壞情形159
照片(4-29) 試體H14破壞情形160
照片(4-30) 試體H15破壞情形160
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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