許多災害中,民眾們往往因為災害的影響導致流離失所,最近的八 八水災中就是個例子,因為莫拉克颱風帶來強烈且不停的雨勢導致台灣 中南以及東南部地區不只產生了水災、潰堤,甚至連帶山區山坡受到強 烈豪雨雨勢沖刷而產生了土石流造成重大災情,災後人們除了應該反省 輕忽了大自然的力量、災前的準備不足,甚至發生災後提供災民臨時居 所的組合屋嚴重不足以及安裝不及尷尬場面的改進,人們應該記取這慘 痛的教訓,加強災時以及災後的即時緊急救災應變能力以及如何快速進 行災民安置的方面就是一個重要的課題,組合式的結構剛好就擁有快速 機動性便利性高的特性,剛好就符合緊急應變中提供災民臨時居所的條 件。
本研究將針對 PU 三明治防火牆板彎鉤組合結構(圖 1.1)來進行研 究,三明治牆板主要由較為柔軟的PU 心材以及預埋在其中的彎鉤組成,
而 PU 三明治防火牆板組合結構主要是藉由三明治防火牆板利用彎鉤扣 件組合而成。 就整體組合結構的破壞而言,相對於其防火牆板的破壞,
組合扣件的破壞更是其主因,因為彎鉤元件被扯離或者是變形而產生整 體結構完整性不足而產生破壞,本研究將對於PU 三明治防火牆板的心材 以及主要組合彎鉤元件作力學分析,對於 PU 三明治防火牆版的心材部 份,對於其強度的判斷常得要藉助於破壞檢測切割下試體來進行強度試 驗測試其品質,本研究試圖利用孔隙率以及強度的關係建立一個非破壞 的品質判斷的方法。
圖 1.1、三明治防火牆板組合結構
因為一般實驗的力學分析對於試體內部的分析並沒有辦法觀察分 析, (Qin and Wang,2009)利用一個新的數值方法薄膜係數法搭配數值 方法作為驗證,能有效性和簡單分析金屬三明治結構所產生之動態反 應。本文利用有限元素法等效數值模型的建立,幫助研究中分析試體整 體的力學行為。假使能夠先利用電腦輔助工程加上有限元素的數值分 析,對於實際的實驗上能夠讓設計使用者更有效的進行實驗的規劃以及 條件的設定,更能節省下對於實際實驗所需要的花費,後期也能建立一 個三明治防火牆板組合結構整體模型之風力地震力數值分析資料庫,方 便使用者進行材料需求強度數據的取得,增快使用、設計之效率。
本研究流程分為四大部分: 1.PU 性質的判定 2.元件的分析 3.整屋分 析4.資料庫的建立。研究流程如圖 1.2,先進行 PU 性質的鑑定,主要利 用PU 心材試驗試驗求得心材 PU 材料之孔隙率、密度、楊氏係數、降伏 強度,當作數值模型之所需材料係數,以及利用孔隙率與材料性質關係,
建立一可快速判斷心材之材料性質之分析程式,接著利用元件分析取得 組合元件受力時之受力情形以及受力邊界條件,當作元件強度限度並將 受力情形與邊界條件當作元件數值分析之所需條件,建立元件數值模 型,並簡化建立一整屋數值模型進行整屋分析,如果整屋分析結果安全,
後續將建立各元件之受力資料庫,若結構受力超過強度限度即進行元件 之改良,幫助使用者快速且有效率進行設計改良結構,而此四大部份之 詳細流程與內容將在各單元之文章中一一做介紹。
圖 1.2、研究流程圖 判斷元件 受力是否安全
研究流程
鑑定 PU 性質
元件分析
整屋分析
建立資料庫 是 否