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參、歐洲共同規範

所 謂 歐洲共 同 規範 (Eurocode)目 前 仍 屬 European Prestandard (ENV),

原 係 由 Commission of the European Communities (CEC)所 發起 草 擬 一系列 的 建 築 與 土 木 工 程 設 計 技 術 規 則 , 其 目 的 在 調 合 歐 洲 地 區 目 前 所 使 用 各 不 同 規則使 最 終成為 歐 洲 各會 員 國 之共 同 標 準。 於 1990 年, 此 項工 作轉 移 至 European Committee for Standardization (CEN)負 責 辦 理,並 獲 EFTA 秘 書 處 同意 支 持 。

計 劃 中 之 結 構 共 同 規 範 共 分 為 九 部 , 目 前 已 完 成 大 部 份 , 且 曾 經 頒 佈 歷 經 三 年 之 試 用 期 , 以 及 兩 年 期 的 評 論 與 修 改 , 在 ENV 正 式 成 為 EN(European Standard)之 前 , 目 前 仍 允 許 各 國 附 加 各 自 之 National Application Document (NAD)共 同 使用,以 適合 各不 同地 區之 特性,將 來則 希 望 能將 ENV 正 式 變 成 EN, 使 成歐 洲 的 共 同標 準 設 計規 範 。

此 規 範 融 和 歐 洲 各 不 同 地 區 之 設 計 慣 例 , 其 中 雖 仍 有 部 份 差 異 , 主 要 在 於 係 數 之 類 的 數 值 大 小 , 而 設 計 原 則 及 方 法 則 已 取 得 共 同 一 致 之 標 準 , 為 一 頗 值 得 參 考 之 規 範 。 本 章 以 下 將 摘 錄 其 中 與 基 礎 設 計 相 關 之 條 文,又為維 持 原意,所 摘 錄 之 內 容 將 保 留 原 有 條 文 編 號,以 便 日 後 查 詢 , 編 號 後加附 有 P 字母者 表 原則(Principle), 為 必 須 遵 守 之 規 定 , 至 於 其他 未 附 有 P 者 則 表示 可 選 用適 當 之 替代 方 案 或規 定。

3-1 Eurocode 1

ENV 1991-1: Basis of Design and Actions on Structure Part 1: Basis of Design

2.3 設 計情 況 (Design Situation)

(2)P 設 計情 況 可 分為 :

- 持續 情 況 (Persistent Situation)

- 暫時 情 況 (Transient Situation)

- 意外 情 況 (Accidental Situation)

- 地震 情 況 (Seismic Situation)

2.4 設 計期 限

等 級 設 計 期限 (年 ) 說 明 1 1~ 5 臨 時 結構

2 25 可 置 換結 構 零 組件 (parts) 3 50 房 屋 結構 及 一 般結 構 4 100

紀 念 性建 築 、 橋梁 及 其 他土 木 工 程 結 構 物

3 限 度狀 態 (Limit States)

3.2 極 限限 度 狀 態(Ultimate Limit States)

(1)P 極 限限 度 狀 態係 指 結 構物 倒 塌 或 其他 類 似 情況 破 壞 之狀 態 。 (2) 結 構物 在 產 生倒 塌 之 前已 被 視 同 為倒 塌 之 狀態 亦 應 當作 極 限 限度

狀 態。

(3)P 結 構物 之 極 限限 度 狀 態涉 及:

- 結構 物 及 其內 部 存 放物 之 安 全

- 人員 之 安 全

(4) 極 限限 度 狀 態應 考 慮:

- 結構 物 或 其一 部 份 失衡 ;

礎 失 去 穩定 性 ;

- 疲勞 或 其 他時 間 相 關效 應 引 致 之破 壞。

3.3 使 用限 度 狀 態(Serviceability Limit States)

(1)P 使 用限 度 狀 態為 結 構 物或 結 構 元 素無 法 滿 足所 指 定 性能 要 求 之限 度 狀態 。

(2)P 結 構物 使 用 性之 要 求 涉及 :

- 工程 或 其 一部 份 之 功能;

- 人體 舒 適 性;

- 外觀 。

(3)P 應 明確 區 分 使用 限 度 狀態 為 可 回 復或 不 可 回復 之 限 度狀 態。

(4) 除 非另 有 規 定, 在 合 約及 ( 或 )設計 中 應 明訂 使 用 性要 求 。 (5) 使 用限 度 狀 態應 考 慮:

- 結構 物變 形與 位移,其 將影響 到 外觀與 有 效使用,或損 及 裝 修與 非 結 構 構件 者 ;

- 結構 物之 振動,其將 使 人體不 適,使 結 構或其 所 支承物 體 損 傷或 失 效 ;

- 損壞(包 含 裂 縫)狀 態 可能 對結 構之 外觀、耐 久 性或功 能 產生不 利 影 響 者;

- 由疲 勞 或 其他 時 間 相關 效 應 引 致可 查 覺 之損 壞。

9. 因 數法 (Partial Factor Method)

9.3 設 計值

9.3.1 作 用 力 設計 值 (1)P 作 用力 設 計 值 Fd

rep

nom

其 中 Ed為作 用 力 效應 之 設 計值 ;

γQi為 第 i 個 可 變 作用 力 係 數

9.5.1 使 用 性 檢核

- 僅考 慮 單 一項 活 載 重, 即

1 1

k j

kj Q

G +

- 考慮 兩 項 或以 上 之 活載 重, 即

+

1 1

9 . 0

i ki j

kj Q

G

表 9.2 建 築物 極 限 限度 狀 態 之部 份 因 子

(4) 若 永 久 作 用 力 之 變 異 性 對 限 度 狀 態 具 有 影 響 時,應 根 據 4.2 (3)P 考 慮 該 作 用

風 載 重 0.62) 0.52) 02)

溫 度 效應 3) 0.62) 0.52) 02)

註: 1)多 層建 築 物 之載 重 組 合見 ENV 1991-2-1。

2)不 同地 區 須 作調 整。

3)參 見 ENV 1991-2-X。

3-2 Eurocode 7

ENV 1997-1: Geotechnical Design Part 1. General Rules

第 二 節 基 本 設 計 原 則

2.1 設 計要 求

(1)P 結 構設 計應 符合 ENV 1991-1 Eurocode 1: "Basis of Design"之 規定。

(2)P 所 採用 大地 工程 調查、計 算及施 工 管制之 程 度及品 質,須 視 各工程 設 計之 複雜 性及 對生 命 財產之 風 險性而 定。設計 時 必須區 分 所設計 結 構物 為一 般簡 單或 重 要而複 雜 之設計,針對不 同 目標而 建 立其最 低 要求 。

(3) 對 於簡 單 而 風險 低 之 地工 設 計 ,可依 簡 化 之設 計 步 驟進 行 。 (4)P 決 定大 地 工 程設 計 要 求時 須 考 慮 下列 因 素 :

- 結構 物 之 性質 、 尺 寸及 特 別 需 求

- 周圍 鄰近 地區 之條 件(建築 物、設施、交通、植 生 及有 害 物質等)

- 基地 地 層 條件

- 地下 水 位 狀況

- 地震 影 響

- 環境 影 響 (水 文 、 地表 水、 沉 陷、 濕 度 變化 等 )

(5) 為 建立 大 地 工程 設 計 要求 , 可 將設 計 種 類 區分 為 下 列三 類:

地 工一 類 (Geotechnical Category 1):

小 規模 而 簡 單之 結 構 物基 礎

- 根據 經 驗 與良 好 之 基地 調 查 即 可滿 足 基 本需 求 者

- 生命 財 產 損失 之 風 險性 很 低 者

- 對基 地之 地層 條件 具 相當多 之 經驗,可 應用一 般 例行性 之 方法直

接 設 計 者

- 開挖 未達 地下 水位 面 以下,或 開挖雖 達 地下水 位 面以下 但 對該地 區 具 有 相當 多 之 經驗 者

地 工二 類 (Geotechnical Category 2):

一 般之 結構 物基 礎,不具 有不 尋 常或特 別 困難之 地 質條件 或 載重情 況 者。此類 地工 設計 須 有充足 之 地工資 料 及分析 以 滿足設 計 之基本 需 求, 使用 一般 之現 地 試驗、 室 內試驗 及 設計步 驟 即可進 行 設計。

地 工三 類 (Geotechnical Category 3):

凡 不屬 於前 兩類 之結 構 物基礎 均 屬於第 三 類,此 類 包括大 型 或不尋 常 之結 構物,具 有高風 險 性、不 尋常或 特 別困難 之 地質條 件 或 載重 情 況者 , 以 及強 震 區 之結 構 物 之基 礎。

(6)P 所 有地 工 設 計均 須 針 對每 一 設 計 狀況 ( 第 2.2 節 ) 檢 核是 否 超 過相 關 之限 度 狀 態。

(7) 地 工設 計 方 法可 採 用 下列 方 法 之 一或 併 用 之:

- 分析 法

- 依慣 例 或 規範 設 計

- 模型 試 驗 或載 重 試 驗

- 觀測 法

(8)P 所 有地 工 設 計均 應 考 慮土 壤~ 結 構之 互 制 作用 。

(9) 地 工設 計 所 選材 料 性 質須 符 合 材 料在 設 計 限度 狀 態 下所 受 應 變大 小 之情 況 , 對於 具 脆 性 或應 變 軟 化性 質 之 材料 , 尤 須特 別 注 意。

(10)P 建 築物 基 礎 須嚴 防 地 下水 之 滲 漏 或潮 氣 傳 達內 部 壁 面。

(11)P 地 工設 計 結 果應 儘 量 與類 似 之 工 程經 驗 相 互比 較 驗 証。

2.4 分析 法

2.4.1 簡 介

(1)P 採 用分 析 法 進行 設 計 時,必 須 根 據 ENV 1991-1 Eurocode 1: "Basis of Design"中 之 部 份因 數 法 作檢 核 。 此 法包 括 :

- 分析 模 式;

- 作用 力 或 位移 ;

- 土壤 、 岩 石或 其 他 材料 之 性 質 ;

- 幾何 資 料;

- 限度 值 , 如變 形 、 裂縫 及 振 動 等。

(3)P 所 用分 析 模 式須 能 恰 當描 述 地 盤 於所 考 慮 限度 狀 態 下之 行 為 。 (10) 設 計水 位

極 限限 度狀 態- 所有 極 端情況 最 不利之 水 位,通 常 假設達 地 表面,

除非 有 確 實可 靠 之 排水 系 統 及 維護 計 畫。

使 用限 度 狀 態─ 一 般 正常 情 況 下 最不 利 之 地下 水 位 。

(14)P 表 2.1 所列 為 各 種載 重 情 況下 極 限 限度 狀 態 設計 應 採 用之 部 份 因 子,表 中所 列 因 子值適 用 於一般 結 構物及 基 礎之情 況;對 於 不尋常 或 特殊 困難 之地 盤及 載 重情況,應 提高所 用 之因子 值;對 於 設計結 果 可以 証明 者,亦可 採 用 較低 之 因 子值;而 對於 偶發 情況,所 有作 用 力之 部 份 因子 均 應 採用 1.0。

表 2.1 極限 限 度 狀態 在 永 久及 暫 時 作用 力 情 況下 之 部 份因 子 作 用 力 因子 地 層 性 質材 料 因 子 定常 作 用 力 可 變 作 用力

情 況

不 利的 有 利的 不 利 的 tanφ c′ cu q*u 情況 A 1.00 0.95 1.50 1.1 1.3 1.2 1.2 情況 B 1.35 1.00 1.50 1.0 1.0 1.0 1.0 情況 C 1.00 1.00 1.30 1.25 1.6 1.4 1.4

*壓 縮 強度

表 2.1 中所 列 載 重情 況 A、 B 與 C 分別 為 : 情 況 A-上 浮 力 之檢 核 。

情 況 B- 結構 物 及 基礎 構 件 材料 強 度 之檢 核。

情 況 C-基礎 或 邊坡穩 定 之檢核,通常 與 結構物 構 件之材 料 強 度無 關 。

(17) 所 有定 常土 壓力 的作 用 力因子,對 於不利 之 情況 均應 乘以 1.35,而 對 於有 利 之 情況 則 可 乘以 1.0。

(18)P 對 於使 用 限 度狀 態 之 檢核 , 所 有之 作 用 力 因子 均 為 1.0。

2.4.3 地層 性 質

(1) P 設 計用 地 層 性質 定 義 為

m k

d X

X = /γ

其 中 Xk: 地 層性 質 界 定值

γm: 地層 性 質 安全 係 數 (材 料 因 子 )

(2) ~(8) 地層 性 質 界定值 之 選 取應 考 慮 各種 影 響 因素 、 不 確定 性 及 規模效 應 等, 選 取 較保 守 之 界定 值 , 以 情況 更 差 之機 率 小 於 5%為原 則 。 (9)P 表 2.1 中之 材 料 因子 適 用 於一 般 之 極限 限 度 狀態 設 計,惟 對 偶 發情

況 則可 取γm =1.0。

(10)P 地 層材 料 性 質若 對 基 礎設 計 而 言 是不 利 之 情況 時 , 應取γm <1。 (13)P 針 對所 有 使 用限 度 狀 態設 計 之 材 料因 子γm均 應 取 為 1.0。

2.4.6 基 礎位 移 限 度

(3)P 基 礎設 計 必 須分 別 檢 核在 極 限 及 使用 限 度 狀態 時 之 基礎 位 移 是否 超 過其 限 度 值。

(4)~(5)P 基 礎位 移限 度須 視結 構物 型式、材料種 類、基礎 型 式、地 盤 種 類、

變 形模 式以 及工 程經 驗 而定,並 且必須 與 上部結 構 設計所 採 用者一 致 。

(7) 一 般結 構 物 之最 大 容 許相 對 轉 角 ,對 於 使 用限 度 狀 態通 常 約 在 1/2000~ 1/300,而 對 於 極限 限 度 狀態 則 約 為 1/150。

獨 立基 礎之 最大 容許 總 沉陷量 約 為 5 公 分,最大 容 許差異 沉 陷量約 為 2 公 分 。

第 六 節 展 式 基 礎

6.1 一般

(1)P 本 節規 定適 用於 展式 基 礎,包 括 版 式,條式 或筏 式基 礎,其 中部份 規 定亦 適 用 於深 基 礎 如沉 箱 等。

6.2 限度 狀 態

(1)P 設 計時 應 考 量之 限 度 狀態 包 括:

- 整體 穩 定 性失 衡 ;

- 承載 破 壞;

- 滑動 破 壞;

- 地層 與 結 構物 同 時 破壞 ;

- 基礎 移 動 導致 結 構 破壞 ;

- 超量 沉 陷;

- 超量 隆 起;

- 不可 接 受 之振 動;

6.5 極限 限 度 狀 態設 計

6.5.1 整 體 穩 定

u

d AC

S = ′

其 中 A'為 有 效接 觸 面 積 ;

Cu為 土壤 之 不 排水 剪 力 強度 。

在 地下 水或 空隙 有可 能 存在於 基 礎底面 與 粘土基 層 間時, 應 檢核:

d

d V

S ≤0.4

其 中Vd為作 用 於 基礎 之 垂 直載 重 。

6.5.4 偏 心 載 重

(2)P 偏 心載 重 之 作用 位 置 超出 矩 形 基 腳寬 度 之 中央 1/3 或 圓形 基 腳 半徑 之 0.6 倍時 , 應 特別 注 意 下列 事 項:

- 仔細 驗 核 載重 設 計 值;

- 考慮 基 礎 邊緣 線 在 施工 時 可 能 產生 之 誤 差。

(3)P 在 承載 力 檢 核時 , 至 少應 考 慮 10 公 分 之 可能 施 工 誤差。

6.5.5 基 礎 移 動引 致 結 構破 壞

(1)P 基 礎設 計時 應檢 核所 有 可能情 況 之垂直 及 水平向 差 異位移,所支承 之 結構 物 不 致產 生 極 限限 度 狀 態 的破 壞。

6.6 使 用限 度 狀 態設 計

(1)P 基 礎位 移 之 檢核 應 包 括整 體 位 移 及基 礎 不 同位 置 之 相對 位 移 。 (2)P 使 用限 度 狀 態位 移 之 檢核 應 根 據 使用 限 度 狀態 之 設 計載 重。

(3)P 評 估所 得 之 垂直 與 水 平位 移 應 與 第 2.4.6 節 所 列 之限 度 值 作比 較 。 (6) 沉 陷量 之 計 算不 應 視 為絕 對 精 確 ,僅 能 提 供作 為 概 略的 標 示 。

6.6.1 沉 陷 量

(1) 飽 和土 壤 之 總沉 陷 量 包含 下 列 三 項:

- 不排 水 沉 陷量S0

- 壓密 沉 陷 量S1

- 潛變 S 2

所 考慮 壓縮 土壤 之深 度 應視基 礎 尺寸與 形 狀、土 壤 勁度隨 深 度之變 化、以 及基 礎 單 元之間 距 而定。通常須 達 基礎載 重 引致土 壤 垂 直應

所 考慮 壓縮 土壤 之深 度 應視基 礎 尺寸與 形 狀、土 壤 勁度隨 深 度之變 化、以 及基 礎 單 元之間 距 而定。通常須 達 基礎載 重 引致土 壤 垂 直應