第四章 分析結果與討論
4.3 參數影響
4.3.1 拉力鋼筋量之影響
如表4.2,試體S5與 S6之拉力鋼筋含量分別為0.6 %與1.95 %, 其含量之比值為0.3。試體S5之極限彎矩強度分別為750 MPa,當試 體在極限時其拉力鋼筋所提供之彎矩強度為140 MPa,與極限彎矩強 度之比值為18 %;試體S6 之極限彎矩強度為1019 MPa,此時拉力 鋼筋所提供之彎矩強度為338 MPa,佔極限彎矩強度之33 %。
拉力鋼筋量之增加更導致中性軸下移量增加,進而增加在極限彎 矩強度發生時圍束區混凝土面積,如表4.2,試體S6 之側面部份圍束 區混凝土對極限彎矩強度之貢獻為S型斷面之試體裡最高者,而高圍 束區之貢獻甚至超過 D 型斷面之試體。如圖 4.42,比較兩試體可知 拉力鋼筋量之提升不僅可以提升極限彎矩強度,對於整體彎矩強度之 貢獻亦十分顯著。
4.3.2 鋼骨深度之影響
試體 S7 鋼骨深度佔斷面高度之 35%,為所有試體中最小者,由 表4.3 可知,當達極限強度時,側面部分圍束區與高圍束區混凝土所 提供之彎矩強度皆為零,因為鋼骨深度太小,導致此時中性軸位於鋼 骨上翼板上方,鋼骨整體皆承受拉力,可以發現其拉力筋之貢獻是所 有試體中最高者,主要也是因為中性軸過於上移之關係。
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D型斷面試體,鋼骨深度佔斷面高度之 75%,所以上層部分圍束 混凝土沒有面積,如表 4.3所示,在極限彎矩強度發生時,上層部分 圍束混凝土對於極限彎矩強度無貢獻,鋼骨深度之增加除了增加翼板 提供之彎矩強度之外,主要影響圍束區之面積,試體D1與 D1-T2之 下翼板對彎矩強度之貢獻為20.64%與20.47%,在所有試體中佔最大 比重,而兩試體之側面部分圍束區與高圍束區對極限彎矩強度之貢獻 也高過其他組試體。在延展性方面,由局部彎矩-區率圖觀察可知,D 型斷面之鋼骨上翼板隨著曲率之增加其彎矩強度皆明顯增加,鋼骨上 下翼板貢獻之彎矩強度更是佔總彎矩強度大部分,導致D形斷面之 延展性明顯較S型斷面要好。
4.3.3 箍筋間距之影響
試體S1-T1 與S2-T2,箍筋間距分別為200 mm 與100 mm,試體 D1與D1-T2,箍筋間距分別為152 mm 與76 mm。如圖 4.41所示。
比較試體S1-T1與S1-T2之分析結果可以發現,兩組數據的初始勁度 與極限彎矩強度皆相差不大,是因為箍筋間距影響混凝土圍束力,但 影響整體之極限彎矩強度之材料,主要為拉力筋與未圍束區混凝土,
由表4.3 可知,圍束區混凝土除了上層部分圍束區混凝土對極限彎矩 強度貢獻較大有 1.3%,側面圍束區混凝土與高圍束區混凝土之貢獻 皆不到 0.1%。延展性方面,在保護層混凝土壓碎之後,隨著混凝土 強度之劣化,中性軸逐漸下降,部分圍束區混凝土及高圍束區混凝土 之面積漸漸增加,此時箍筋間距之影響漸漸明顯,導致試體S1-T2 彎 矩強度之衰減較S1-T1 緩和,此現象也發生在D1與D1-T2 試體。
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4.3.4 加勁鋼板之影響
試體S4 之拉力鋼筋量並不如試體S1,但試體S4 有在上下翼板各 加裝一塊加勁鋼板,如圖 4.43 所示,試體 S4 之極限彎矩強度比 S1 要大,保護層混凝土壓碎之後,混凝土漸漸劣化,此時有加勁鋼板之 試體S4,其彎矩強度之衰減明顯比 S1來得緩和,當加勁鋼板達應變 硬化,其彎矩強度甚至提高,證明加勁鋼板對整體韌性之重要。
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