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研究生:吳柏緯
研究生(外文):Po-Wei Wu
論文名稱:鋼筋混凝土樁帽剪力強度之研究
論文名稱(外文):A Study on Shear Strength of Reinforced Concrete Pile Caps
指導教授:黃世建黃世建引用關係
口試委員:張國鎮歐昱辰
口試日期:2019-06-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
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:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:鋼筋混凝土樁帽剪力強度軟化壓拉桿開裂點
DOI:10.6342/NTU201903191
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鋼筋混凝土樁帽結構普遍運用在建築物與橋樑結構之底部,其主要功能為傳遞結構體上方之載重至土盤。在設計上除了要考慮土壤容許乘載力外,其強度亦須足夠以避免樁帽之破壞。
美國 ACI 規範針對鋼筋混凝土樁帽之強度評估,僅以基礎版尺寸與混凝土強度作為評估,忽略了柱與樁之相互位置與拉力鋼筋之關係。為探討ACI規範不足之處,本研究應用軟化壓拉桿模型,結合開裂點與強度點的概念,得到不同傳力路徑之力量與位移關係,以發展一套評估鋼筋混凝土樁帽版剪力強度之模型。本文建議方法與文獻中既有實驗數據比較,均可得到合理之預測結果。
Reinforced concrete pile caps are commonly used at the bottom of buildings and bridges, and the main function of pile caps is transmitting loadings from the structure to the ground. While designing pile caps, engineers consider not only bearing capacity of soil but also strength of pile caps in order to avoid failure.
While evaluating shear strength of reinforced concrete pile caps, ACI code only consider pile caps’ dimensions and concrete strength, ignoring tension steel and relative position of columns and piles. In order to discuss the defects of ACI code and evaluating shear strength of reinforced concrete pile caps, the proposed model in this thesis uses softened strut and tie model and combines the concept of cracking point and strength point, and the force-displacement relation of different load paths can be calculated. Predicting results of shear strength are reasonable while comparing the experimental data with the calculation using the proposed model in this thesis.
摘要 i
ABSTRACT ii
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容與方法 1
第二章 文獻回顧 4
2.1 Hwang and Lee[8]軟化壓拉桿模型 4
2.2 美國混凝土學會ACI318-19規範[1] 6
2.3 桁架模型 7
2.3.1 Yan [3]桁架模型 7
2.3.2 Blévot and Frémy [4]桁架模型 8
2.3.3 Kazuo and Kuniyasu [5]桁架模型 8
2.4 洪志評[6]鋼筋混凝土樁基礎分析模型 10
2.4.1 基礎版撓曲強度 10
2.4.2 基礎版剪力強度 11
2.4.3 力與位移關係 12
2.4.4 橋柱與鋼筋配置之模擬 14
第三章 RC樁帽剪力強度評估 16
3.1 RC樁帽力傳遞機制 16
3.1.1 壓拉桿模型 16
3.1.2 剪力元素取法 17
3.1.3 開裂點與強度點 17
3.2 RC樁帽分析模型 20
3.2.1 定義有效寬度與壓桿寬度 21
3.2.2 計算壓桿強度 22
3.2.3 力與位移關係 23
3.2.4 樁帽整體剪力強度 23
3.2.5 柱面寬度評估方式 23
3.2.6 鋼筋量評估方式 24
第四章 RC樁帽試體分析結果 25
4.1 Adebar et al.試體分析 25
4.1.1 試體簡介 25
4.1.2 試驗結果 26
4.1.3 分析結果 26
4.1.4 小結 27
4.2 Clarke 試體分析 28
4.2.1 試體簡介 28
4.2.2 試驗結果 29
4.2.3 分析結果 29
4.2.4 小結 30
第五章 RC平版結構剪力強度評估 31
5.1 Hwang [8] RC平版結構試驗 31
5.1.1 試驗介紹 31
5.1.2 試體與實驗配置 31
5.2 分析模型建立 32
5.2.1 定義有效寬度 32
5.2.2 定義壓桿角度 33
5.3 分析結果與討論 33
第六章 結論與建議 35
6.1 結論與建議 35
6.2 未來研究展望 36
參考文獻 38
附錄 計算範例 81
Adebar et al.[2]Type D 試體 81
一、材料基本性質 81
二、計算斷面有效深度kd 82
三、開裂點強度與位移 83
四、強度點強度與位移 83
五、試體整體剪力強度 84
Adebar et al.[2]Type F 試體 85
一、材料基本性質 85
二、計算斷面有效深度kd 86
三、開裂點強度與位移 87
四、強度點強度與位移 87
五、試體整體剪力強度 88
Clarke[7]編號1試體 89
一、材料基本性質 89
二、計算斷面有效深度kd 90
三、強度點強度 90
四、試體整體剪力強度 91
Clarke[7]編號3試體 92
一、材料基本性質 92
二、計算斷面有效深度kd 93
三、強度點強度 93
四、試體整體剪力強度 94
[1]ACI Committee 318, (2019), “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-19)” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich.
[2]Adebar, P., Kuchma, D., and Collins, M. P.,”Strut-and-Tie Models for the Design of Pile Caps: An Experimental Study,” ACI Structural Journal, Vol. 87, No.1, January-February, pp. 81-92
[3]Yan, H. T., “Bloom Base Allowable in the Design of Pile Caps,” Civil Engineering and Public Works Review, Vol. 49, No. 575, May 1954, pp.493-495,No.576,Jume 1954, pp.622-623.
[4]Blévot, J.,and Frémy, R., “Semelles sur Pieyx,” Annales de 1’Institut Technique du Batiment et des Travaus Publics, Vol. 20, No. 230, Feb. 1967, pp.223~295
[5]Kauzo, O., Kuniyasu, S.,, “Experimental Study on Bending Ultimate Strength of Four Pile Caps,” J. Struct. Constr. Eng., AIJ, No. 482, Apr., 1996, pp. 93-102.
[6]洪志評,「鋼筋混凝土樁帽強度評估」,國立台灣科技大學營建工程系博士論文,2006.
[7]Clarke., J. L., “Behaviour and Design of Pile Caps with four Piles,” Cement and Concrete Association, London, Report No. 42. 489, Nov. 1973, pp.1~19
[8]Hwang, S. J., (1990), “An Experimental Study of Flat Plate Structures under Vertical and Lateral Loads,” Department of civil engineering, University of California at Berkley, July
[9]Zhang. L. X. B., and Hsu, T. T. C., (1998), “Behavior and Analysis of 100 MPa Concrete Membrane Elements,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 124, No. 1, January, pp. 24-34.
[10]Hwang, S. J., Lu, W. Y., and Lee, H. J., (2000), “Shear Strength Prediction for Deep Beams,” ACI Structural Journal, Vol. 91, No. 3, May-June, pp. 367-376.
[11]李宏仁、黃世建,「鋼筋混凝土結構不連續區域之剪力強度評估-軟化壓拉桿模型剪算法之實例應用」,結構工程,第十七卷,第四期,2002,第53-70頁
[12]Weng. P. W., Li, Y. A., Tu, Y. S., and Hwang, S. J., (2017), “Prediction of the Lateral Load-Displacement Curves for Reinforced Concrete Squat Walls Failing in Shear”, ASCE, Vol. 143, No. 10, October
[13]ASCE, (2014), “Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings (41-13),” ASCE/SEI 41-13, Reston, VA
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