第四章 RC 圓柱試體撓曲試驗結果分析
本研究共製作8 座圓形柱試體，並配合本所之大型試驗構架及 600 噸與 200 噸 油壓致動器(參見圖 4-1)，進行撓曲試驗，探討大尺寸 RC 圓柱在不同繫筋配置方式 下之撓曲行為，提供國內工程實務界參考。本研究共規劃R、S33、S17 及 D33 等 4 個系列，R 系列試體採用雙層高強度圓形閉合箍筋，不配置繫筋。S33 系列試體採 用雙層低強度圓形閉合箍筋，另配置十字形低強度雙層繫筋。S17 系列試體亦採用 雙層圓形閉合箍筋(含低強度及高強度各 1 層)，另配置十字形低強度單層繫筋。至 於D33 系列試體則採用雙層低強度圓形閉合箍筋，另配置井字形低強度單層繫筋。
鋼筋試樣於9 月 21 日進行試驗，結果參見表 4-1。混凝土 28 天抗壓強度試驗結果 參見表4-2。
第一節 圓柱試體撓曲試驗結果
本研究撓曲試驗中所施加的軸力為標稱軸力強度30%，其中標稱軸力強度
P ，
0 以P
0 f
cA
g計算之，f 為混凝土 28 天標稱強度；
cA 為柱斷面積。計算而得之
gP 為
0 10.78 MN，因此施加的軸力為 3.23 MN。此外，撓曲試驗中所採用的側向位移歷時圖，如圖4-2 所示。本研究之試驗流 程為首先針對柱試體施加軸力(試驗過程中軸力維持不變)，再以位移控制模式 (Displacement Control Mode)進行側向位移歷時，其中側向位移速率為 1 mm/sec，另 設定本試驗停止的條件為當側向載重大約衰減至最大載重之75%時，即停止試驗。
藉由圖4-3，對於 R1 及 R2 試體細部破壞圖的觀察得知，R 系列試體的破壞現 象主要是由於主筋挫曲致使圓箍筋 90 度彎鉤脫離核心混凝土。R 系列試體側向載 重及位移關係圖及包絡圖，如圖4-4 及圖 4-5 所示。
S 系列試體(S33 及 S17)細部破壞圖，參見圖 4-6，S 系列試體的破壞，亦是由 於主筋挫曲致使圓箍筋 90 度彎鉤脫離核心混凝土，此外，組合繫筋直線段被混凝 土穩固地包覆住，並未發生滑移的現象。S 系列試體側向載重及位移關係圖及包絡 圖，如圖4-7 及圖 4-8 所示。
另D 系列試體(D33)細部破壞圖，參見圖 4-9，D 系列試體的破壞，亦是由於主 筋挫曲致使圓箍筋 90 度彎鉤脫離核心混凝土，組合繫筋直線段亦被混凝土穩固地
包覆住，並未發生滑移的現象。D 系列試體側向載重及位移關係圖及包絡圖，如圖 4-10 及圖 4-11 所示。
第二節 小結
(1) 本研究 R、S33、S17 及 D33 等 4 個系列，所有 8 個試體之極限側向位移角均可 達到8%以上，耐震性能良好。
(2) 觀察本研究 4 個系列之試體側向載重包絡圖(圖 4-5、圖 4-8 及圖 4-11)，所有 8 個試體共通的現象，為實際量測正向側向位移較 200 噸油壓致動器預設位移值 小(最大差距約為 10 mm)，實際量測負向側向位移則與 200 噸油壓致動器預設位 移值相當接近；而隨著側向位移的增加，正向側向強度並未有顯著衰減的現象，
而負向側向強度則有增強的趨勢。
(3) 觀察 R 系列 2 個試體(R1 及 R2)之試體側向載重包絡圖(圖 4-5)，發現 R1 及 R2 試體的包絡圖相當接近，因此可將兩試體的試驗結果平均，做為對照比較的基 準。
(4) 觀察 S 系列 4 個試體(S33-d00、S33-d45、S17-d00 及 S17-d45)之試體側向載重 包絡圖(圖 4-8)，發現 S33-d00 及 S33-d45 試體以及 S17-d00 及 S17-d45 的包絡圖 皆相當接近，因此得知配置十字形繫筋之RC 圓柱，具有均勻方向性的側向耐震 性能，且比較S33 及 S17 等 2 組試體之包絡線，發現對於十字形的組合繫筋配 置，計算橫向鋼筋等值體積比時，可加入1 根繫筋的圍束效應。
(5)觀察 D 系列 2 個試體(D33-d00 及 D33-d45)之試體側向載重包絡圖(圖 4-11)，發現 D33-d00 及 D33-d45 試體包絡圖相當接近，因此得知配置井字形組合繫筋之 RC 圓柱，具有均勻方向性的側向耐震性能，而對於井字形的組合繫筋配置，計算 橫向鋼筋等值體積比時，可加入2 根繫筋的圍束效應。
(6)比較 S 及 D 等 2 組試體之包絡線，發現對於十字形及井字形的組合繫筋配置，
可以發揮方形柱繫筋類似的圍束效應，納入橫向鋼筋等值體積比計算。
第四章 RC 圓柱試體撓曲試驗結果分析
表 4-1 竹節鋼筋試驗表
鋼筋號數 規格 編號
f (MPa)
yf 之平均值
y (MPa)試驗日期
D10 (#3) SD 280W 1 367 357 2015/09/21 2 356
3 349
D10 (#3) SD 420W 1 449 457 2015/09/21 2 459
3 462
D13 (#4) SD 420W 1 476 477 2015/09/21 2 476
3 478
D22 (#7) SD 420W 1 466 469 2015/09/21 2 463
3 478
D25 (#8) SD 420W 1 444 451 2015/09/21 2 443
3 465 註1：
f 為鋼筋之降伏強度；試驗方法： CNS 560 (2005)。
y 註2：本試驗假大慶維土木技師事務所進行。註3：見證人：內政部建築研究所(李台光)及鼎台工程(李家嘉)。
(資料來源：本研究)
表 4-2 圓形柱試體 28 天混凝土強度彙整表
圓柱試體編號 c