類 別 : 土 木 節 次 : 第 三 節 科 目 : 1 . 大 地 工 程 學 2 . 結 構 設 計

全文

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1.大地工程學 2.結構設計 第 1 頁,共 3 頁

經濟部所屬事業機構 107 年新進職員甄試試題

類 別 : 土 木 節 次 : 第 三 節 科 目 : 1 . 大 地 工 程 學 2 . 結 構 設 計

注 意 事 項

1.本試題共 3 頁(A3 紙 1 張)。

2.可使用本甄試簡章規定之電子計算器。

3.本試題分 6 大題,每題配分於題目後標明,共 100 分。須用藍、黑色鋼筆或原子筆在答 案卷指定範圍內作答,不提供額外之答案卷,作答時須詳列解答過程,於本試題或其他 紙張作答者不予計分。

4.本試題採雙面印刷,請注意正、背面試題。

5.考試結束前離場者,試題須隨答案卷繳回,俟本節考試結束後,始得至原試場或適當處 所索取。

6.考試時間:120 分鐘。

一、簡答題:(15 分)

(一)「地基調查」係指專為建築物基礎設計需要所做之地質調查,請簡述其目的為何?

(5 分)

(二)「地基調查報告」應分為紀實與分析兩部分,其內容依設計需要決定之。請簡述紀實 及分析包括哪些內容?(10 分)

二、某土層由砂土、黏土組成,其各土層工程性質及組成剖面如【圖 1】所示。請就下列條 件,試求 A、B、C 三點的總應力 σ、孔隙水壓力 u、有效應力 σ'。(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)(15 分)

(一)地下水位面位於 A 點時。(10 分)

(二)地下水位面降至 B 點時。(此時 A 與 B 之間砂土層飽和度 60 %)(5 分)

【圖 1】

砂土

黏土

A B

C 3m

3m

1m Gs = 2.65; e = 0.5 Gs = 2.65;e = 0.65

Gs = 2.70;w = 40%

【請翻頁繼續作答】

(2)

1.大地工程學 2.結構設計 第 2 頁,共 3 頁 三、某均質砂土層建置方形基礎,基礎底面邊長 2 m×2 m,座落深度為 1.5 m,如【圖 2】所

示。砂土層工程特性 ψ' = 30 °,水面上土壤單位重為 20 kN/m3,水面下土壤飽和單位重為 23 kN/m3。以 Terzaghi 承載力理論,試求以下情況下土壤之容許承載力 Qall。(計算至小數 點後第 2 位,以下四捨五入)(20 分)

(一)水位面在基礎底面下 3 m。(5 分)

(二)水位面在地表下 3 m。(5 分)

(三)水位面在地表下 1 m。(10 分)

註:1.承載力公式形狀修正:

矩形:𝑞𝑞ult= �1 + 0.3𝐵𝐵𝐿𝐿� C𝑁𝑁𝐶𝐶+ γ1Df𝑁𝑁𝑞𝑞+ �0.5 − 0.1𝐵𝐵𝐿𝐿� γ2B𝑁𝑁𝛾𝛾

2. ψ' = 30 °時,Nq = 22,Nγ = 20 3.安全係數採 FS = 3.0

【圖 2】

四、懸臂梁構件配置如【圖 3】所示,試求:(計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)(20 分)

(一) A-A 剖面之有效深度值 d。(5 分)

(二) A-A 剖面之設計彎矩強度 ψMn。(15 分)

註:保護層厚度採 4 cm,主鋼筋垂直淨間距 2.5 cm,混凝土強度 fc' = 280 kgf/cm2 鋼筋 D10:db = 10 mm,Ab = 0.71 cm2,fy = 2800 kgf/cm2

D25:db = 25 mm,Ab = 5.07 cm2,fy = 4200 kgf/cm2

Q

all

2 m

1.5 m

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1.大地工程學 2.結構設計 第 3 頁,共 3 頁

【圖 3】

五、鋼筋混凝土結構強度設計法(strength design method)之基本要求為:

(強度折減因數)×(計算強度) ≥ (載重因數) ×(使用載重) 試問上式中「強度折減因數」其目的為反應哪幾種情況?(10 分)

六、某簡支鋼梁 H700×200×12×25 為結實斷面,跨距為 8 m,跨距中點承受集中活載重,忽略 鋼梁自重,梁斷面性質如下,試以 LRFD 設計法,分析下列問題。(20 分)

(一)鋼梁全長均有側撐,計算鋼梁設計彎矩強度 ψMn。(5 分)

(二)若鋼梁僅跨距中點及支承位置具側向支撐時,計算此鋼梁所能承受之最大集中活載 重。(15 分)

H700×200×12×25:Fy = 3.5 tf/cm2,Fr = 1.16 tf/cm2,A = 178 cm2,d = 70cm

tw = 1.2 cm,bf = 20 cm,tf = 2.5 cm,Ix = 141421 cm4,Iy = 3343 cm4,Sx = 4040.6 cm3 Sy = 334.3 cm3,rx = 28.19 cm,ry = 4.33 cm,Zx = 4642.5 cm3,Zy = 523.4 cm3

J = 245.77 cm4,Cw = 3807536.63 cm6,X1 = 145.98,X2 = 1.973 參考公式:

𝐿𝐿𝑝𝑝 = 80𝑟𝑟�𝐹𝐹𝑦𝑦

𝑦𝑦,𝐿𝐿𝑟𝑟 = 𝑟𝑟𝑦𝑦𝐹𝐹𝑋𝑋1

𝐿𝐿 �1 + �1 + 𝑋𝑋2𝐹𝐹𝐿𝐿2,𝑀𝑀𝑝𝑝 = 𝐹𝐹𝑦𝑦𝑍𝑍𝑥𝑥,𝑀𝑀𝑟𝑟 = 𝐹𝐹𝐿𝐿𝑆𝑆𝑋𝑋,𝐹𝐹𝐿𝐿 = 𝐹𝐹𝑦𝑦−𝐹𝐹𝑟𝑟

𝐶𝐶𝑏𝑏 = 1.75 + 1.05𝑀𝑀𝑀𝑀1

2+ 0.3(𝑀𝑀𝑀𝑀1

2)2 ≤ 2.3,ψ𝑀𝑀𝑛𝑛 = ψ𝐶𝐶𝑏𝑏�𝑀𝑀𝑝𝑝− �𝑀𝑀𝑝𝑝− 𝑀𝑀𝑟𝑟𝐿𝐿𝐿𝐿𝑏𝑏−𝐿𝐿𝑝𝑝

𝑟𝑟−𝐿𝐿𝑝𝑝� ≤ ψ𝑀𝑀𝑝𝑝

ψ𝑀𝑀𝑛𝑛 = ψ𝐶𝐶𝑏𝑏 𝑆𝑆𝑥𝑥𝑋𝑋1√2

𝐿𝐿𝑏𝑏𝑟𝑟𝑦𝑦 �1 +�𝑋𝑋1

2𝑋𝑋2

2�𝐿𝐿𝑏𝑏𝑟𝑟𝑦𝑦2 ≤ ψ𝑀𝑀𝑝𝑝 A

A

4-D25 2-D25

3-D25

60cm

30cm

D10@15 2-D25 4-D25

3-D25

A-A 剖面

數據

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參考文獻

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