實驗過程與結果

本實驗之人工外力施予方式是藉由重錘(240kg)以擺動方式施力於試 體上(如圖 5-20)。重錘所產生之衝量大小與磚牆試體受力後之加速度則 推導如下:

(一)已知 M=240kg、初始速度為 V₁=0、石頭拉高 30cm、擺長為 2m，求重錘 撞擊產生之衝量大小?

根據機械能不滅定律: T₁+U₁=T₂+U₂ 因自由落下 ∴ V1=0

∴ 0+Mgh1 = ½ MV2 +Mgh2

V₂= √2g(h₁-h₂) = √2g(0.3) = √5.886 ≒ 2.426 (m/s) 衝量= M×V= 240×2.426=582.24 (kg‧m/s)

(二)磚牆試體受力後之加速度則是藉由強震儀量測其受力期間之加速度歷 時紀錄。將重錘拉高 30cm 以擺動方式施力於試體上，由試體上量測出 其垂直壁體方向牆體反應最大加速度為 2185.4gal，平行壁體方向牆體 反應最大加速度為 891.8gal。

30cm M2m

圖 5-20 人工外力施予方式圖 圖 5-21 人工外力推導簡化圖

V

圖 5-22 由強震儀量測試體之加速度 圖 5-23 試體之加速度歷時紀錄圖

差進行撞擊測試，期間並分別紀錄其受不同高度差之最大加速度、基本振動 週期變化與磚牆試體之裂縫發展。第三部份是將重錘以 30cm 高度差(以強震 儀紀錄其最大加速度)分別敲擊磚牆試體三次、六次、九次、十二次後，紀 錄其裂縫發展，並微振量測其基本振動週期。因各部份之量測過程相似，以 下茲以第一部份與第二部份實驗過程說明量測之標準程序，如表 5-8 所示。

1.微振量測儀器與工作平臺架設 2.佈設微振動感測器(試體上端平臺)

3.佈設微振動感測器(試體下端地面) 4.強震儀器架設

5.佈設強震感測器(試體上端平臺) 6.將實驗所有儀器進行測試

(續表 5-8)

7.量測試體未受力前之基本振動週期 8.架設量測重錘高度差之木尺

9.重錘高度差標定 10.利用人力拉高重錘

11.重錘分次進行撞擊(5cm、10cm、

15cm、20cm)

12.分別強震量測磚牆試體受力時 之加速度

13.分別微振量測磚牆試體受力後 之基本振動週期

14.分別描繪紀錄磚牆試體受力後 之裂縫發展

(二)實驗結果

1.第一部份與第二部份

第一部份內容為量測磚牆試體未受人工外力前之基本振動週期。第 二部份是將石頭重錘分 5cm、10cm、15cm、20cm 高度差進行撞擊測試，

期間並分別紀錄其受不同高度差之最大加速度、基本振動週期(自然振 動頻率倒數)變化與磚牆試體之裂縫發展，實驗結果則如表 5-9 所示。

表 5-9 第一部份與第二部份實驗之結果表

編號

237.60 平行:901.6gal

垂直: 803.6gal 120

B.磚牆試體受重錘高度差 10cm 撞擊後受力面右側之裂縫發展 圖 5-25 磚牆試體受重錘高度差 5cm 撞擊後受力面右側之裂縫描繪圖

圖 5-26 磚牆試體受重錘高度差 10cm 撞擊後受力面右側之裂縫照片

累加裂縫總長度:約 120cm (由 auto cad 向量圖統計)

圖 5-27 磚牆試體受重錘高度差 10cm 撞擊後受力面右側之裂縫描繪圖

累加裂縫總長度:約 175cm (由 auto cad 向量圖統計)

D.磚牆試體受重錘高度差 20cm 撞擊後受力面右側之裂縫發展

圖 5-29 磚牆試體受重錘高度差 15cm 撞擊後受力面右側之裂縫描繪圖

圖 5-30 磚牆試體受重錘高度差 20cm 撞擊後受力面右側之裂縫照片

累加裂縫總長度:約 313cm (由 auto cad 向量圖統計)

圖 5-31 磚牆試體受重錘高度差 20cm 撞擊後受力面右側之裂縫描繪圖

累加裂縫總長度:約 537cm (由 auto cad 向量圖統計)

(3)微振量測資料判別

第二部份為將重錘分 5cm、10cm、15cm、20cm 高度差進行撞擊測試，

撞擊後分別紀錄其基本振動週期。以下以重錘拉高 5cm 之微振量測資料 判別為例，其他高度差之微振量測資料判別詳見附錄十四。

垂直壁體 max:803.6gal

平行壁體 max:901.6gal

圖 5-33 磚牆試體受重錘高度差 5cm 撞擊後之平行壁體第一筆資料富利葉頻譜圖 k

k

地 表牆 體 上 端牆體上端除以地表

25.83Hz

第五章 仿古磚牆試體之實驗

121

地 表 體 上 端牆體上端除以地表 牆 體 上 端

圖 5-35 磚牆試體受重錘高度差 5cm 撞擊後之垂直壁體第一筆資料富利葉頻譜圖

26.56Hz

2.第三部份

第三部份內容是將重錘以 30cm 高度差(以強震儀紀錄牆體反應最大 加速度)分別敲擊磚牆試體三次、六次、九次、十二次後，紀錄其裂縫發 展，並微振量測其基本振動週期，實驗結果則如表 5-10 所示。

地 表牆 體 上 端牆體上端除以地表

10.39Hz

表 5-10 第三部份實驗之結果表

編號

B.第三部份(3-2)磚牆試體受力面右側之裂縫發展

圖 5-38 第三部份(3-1)磚牆試體受力面右側之裂縫描繪圖

圖 5-39 第三部份(3-2)磚牆試體受力面右側之裂縫照片

累加裂縫總長度:約 1367cm (由 auto cad 向量圖統計)

圖 5-40 第三部份(3-2)磚牆試體受力面右側之裂縫描繪圖

累加裂縫總長度:約 2781cm (由 auto cad 向量圖統計)

D.第三部份(3-4)磚牆試體受力面右側之裂縫發展

圖 5-42 第三部份(3-3)磚牆試體受力面右側之裂縫描繪圖

圖 5-43 第三部份(3-4)磚牆試體受力面右側之裂縫照片

累加裂縫總長度:約 3555cm (由 auto cad 向量圖統計)

圖 5-44 第三部份(3-4)磚牆試體受力面右側之裂縫描繪圖

累加裂縫總長度:約 4566cm (由 auto cad 向量圖統計)

(3)微振量測資料判別

第三部份內容是將重錘以 30cm 高度差(以強震儀紀錄牆體反應最 大加速度)分別敲擊磚牆試體三次、六次、九次、十二次，撞擊後分別 紀錄其自然振動頻率(基本振動週期之倒數)。下以重錘撞擊三次後之微 振量測資料判別為例，其他撞擊次數之微振量測資料判別見附錄十四。

垂直壁體 max:2185.4gal

平行壁體 max:891.8gal k

k

牆 體 上 端

地

表

牆 體 上 端 除 以 地 表

22.49Hz

圖 5-46 第三部份(3-1)平行壁體之第一筆資料富利葉頻譜圖

牆 體 上 端 除 以 地 表

23.22Hz

圖 5-48 第三部份(3-1)垂直壁體之第一筆資料富利葉頻譜圖

牆 體 上 端

地

表

牆 體 上 端 除 以 地 表 9.77Hz

第三節 實驗結果分析