5.2 具梯形接合板斜撐構材之分析評估
5.2.3 局部行為
斜撐構材
上節已藉由實驗結果驗證分析模型準確性，本節將利用以von-Mises 降伏準則下的等值應力與等值塑性應變來探討斜撐構材與接合板之局 部行為與反應。經實驗測試，試體 TGP1 之面外挫屈方向與分析之挫 屈模態 1 所得之結果相反，又由於挫屈行為乃依據挫屈模態下之面外 變形乘上一比例係數，此係數即為引導斜撐挫屈之初始缺陷值，故為 使應力分析之正負號與實驗相符，於引入初始缺陷值為負值，即可得 到與挫屈模態相反方向之挫屈行為。圖 5.7 為試體 TGP1 於 0.25% 弧 度 IDA 至 3.00% 弧度 IDA 受壓下之試驗行為與分析結果比較圖，由 圖顯示斜撐構材中央翼板邊緣之等值應力於0.25% 弧度 IDA 時已有達 降伏應力401 MPa (即為等值應力值指標) ，於 0.30% 弧度 IDA 左右 產生整體挫屈，已有明顯降伏現象出現，等值應力已超過 414 MPa (60 ksi)，於 IDA=3.00% 弧度時最大等值應力已達 601 MPa，此時斜撐中 央翼板已有些微局部挫屈產生。再由圖5.8 斜撐構材 PEEQ 分佈中可看 出產生初始整體挫屈時之斜撐中央處翼板 PEEQ 為 0.0147 已大於翼板 降伏應變 (
ε
yf =0.002)亦表示其狀態已由降伏進入塑性，此處有極大的 塑性變形需求；3.00% 弧度 IDA 時斜撐中央處翼板之 PEEQ 已達 1.45 (725ε
yf )，但未達 H-型斷面斜撐構材產生斷裂或撕裂行為之門檻值 2.83 (陳誠直等人，2009)，故不會有斷裂之行為產生，試驗結果亦是如此。圖 5.9 為試體 TGP2 之斜撐構材實驗行為與分析結果比較，分析結 果與試體 TGP1 類似，IDA=0.25%~0.50%時斜撐構材中央處即產生降 伏後整體挫屈，當於 5.00% 弧度 IDA 時，此時斜撐構材中央處翼板之 等值應力達631 MPa。由試體 TGP2 斜撐構材分析模型之 PEEQ 分佈，
如圖 5.10 所示，斜撐構材中央處翼板初始挫屈產生時之 PEEQ 為 0.0158，是
ε
yf之7.9 倍；5.00% 弧度 IDA 下，此處之 PEEQ 已達 2.319 (1159.5ε
yf) ，亦未達構材破裂之門檻值，亦如實驗後只產生些許翼板 局部挫屈之結果相符。梯形接合板
圖5.11 為試體 TGP1 之梯形接合板於 3.00% 弧度 IDA 受壓下之石 膏剝落紋路與分析模型之等值應力與 PEEQ 分佈比較，由圖顯示實驗 中接合板偏移區域有著大量剝落紋路產生，代表此處有著降伏現象產 生，經等值應力分佈中亦顯示此區域之等值應力已超過 401 MPa，等 值應力已介於 414 MPa~483 MPa (70 ksi)；PEEQ 分佈中顯示著偏移區 域亦有塑性之需求，梯形接合板則隨著斜撐構材挫屈產生之面外變形 於斜撐端部提供凹折，3 個塑鉸機制則分別於上、下接合板凹折區域與 斜撐構材中央區域。圖5.12 為試體 TGP2 之梯形接合板於 5.00% 弧度 IDA 受壓下之石膏剝落紋路與分析模型分別於 0.50% 弧度 IDA 與 5.00% 弧度 IDA 之等值應力與 PEEQ 分佈比較，由圖可發現於 0.50%
弧度 IDA 之等值應力分佈中可看出梯形接合板之偏移區域於斜撐一產 生整體挫屈後即有降伏行為產生，而梯形接合板與梁之接合銲道端部 則有較大應力集中於此，這些行為與實驗過程相吻合；IDA=5.00% 弧 度時，由等值應力分佈圖可看來 2t 偏移區域中等值應力雖已大於 414 MPa 但尚未有破壞產生，其耐震性能已超過 4% 弧度的最大層間位移 角。由 PEEQ 分佈亦顯示出梯形接合板凹折區域具有塑性需求。
縱觀以上之結果，採 ABAQUS 分析軟體所建立之有限分析模型對 於 H-型斜撐構材與梯形接合板接合之試驗整體反應與局部行為模擬皆 具相當準確性，採等值應力探討降伏行為及以 PEEQ 判斷各部位塑性 需求與斜撐破裂行為由實驗結果驗證下具有相當之可信度。
0.25% rad. IDA
(Compression)
0.50% rad. IDA
(Compression)
1.00% rad. IDA
(Compression)
圖5.7 試體 TGP1 之斜撐構材試驗行為與分析結果比較
2.00% rad. IDA
(Compression)
3.00% rad. IDA
(Compression)
圖5.7 試體 TGP1 之斜撐構材試驗行為與分析結果比較 (續)
0.50% rad. IDA
(Compression)
1.00% rad. IDA
(Compression)
2.00% rad. IDA
(Compression)
3.00% rad. IDA
(Compression)
圖5.8 試體 TGP1 斜撐構材分析模型之 PEEQ 分佈
0.50% rad. IDA
(Compression)
1.00% rad. IDA
(Compression)
2.00% rad. IDA
(Compression)
圖5.9 試體 TGP2 之斜撐構材試驗行為與分析結果比較
3.00% rad. IDA
(Compression)
4.00% rad. IDA
(Compression)
5.00% rad. IDA
(Compression)
圖5.9 試體 TGP2 之斜撐構材試驗行為與分析結果比較 (續)
0.50% rad. IDA
(Compression)
1.00% rad. IDA
(Compression)
2.00% rad. IDA
(Compression)
3.00% rad. IDA
(Compression)
4.00% rad. IDA
(Compression)
5.00% rad. IDA
(Compression)
圖5.10 試體 TGP2 斜撐構材分析模型之 PEEQ 分佈
3% rad. IDA
(Compression)
TEST
Mises PEEQ
圖5.11 試體 TGP1 之梯形接合板實驗與分析之行為比較
5% rad. IDA
(Compression)
TEST
Mises
0.5% rad. IDA 5.00% rad. IDA
0.5% rad. IDA PEEQ 5.00% rad. IDA
圖5.12 試體 TGP2 之梯形接合板實驗與分析之行為比較