Study and Application of Toughness and Energy Dissipation Behaviors of Reactive Powder Concrete Composite Plate
Date Issued
2006
Date
2006
Author(s)
Chen, Yen-Jui
DOI
zh-TW
Abstract
本研究主要是將點焊鋼絲網與三種金屬板加入RPC中，配合製作流程的改進，製作出品質穩定的加勁活性粉混凝土複合板(Reinforced Reactive Powder Concrete composite plate, RRPC)，進行相關的力學試驗，探討不同材質與力學特性的加勁材料，對於RRPC在靜態彎曲載重與反覆循環彎曲載重下的強度與韌性消能特性，以期同時達到提高材料韌性與尺寸薄製化的目的。
本研究以RRPC為消能材料，採用彎曲力學形式設計出能量消散系統(Energy Dissipation System, EDS)，透過縮小尺寸實驗了解其特性，並以數值模擬與分析方式評估應用在實際結構的可行性。
本研究利用鋼絲網、金屬薄板，與RPC疊層交互澆置的方法製作薄板抗彎試體，解決了鋼纖維分佈不均勻的情形。從抗壓強度與經濟的角度觀之，2%鋼纖維體積添加量為最佳添加量。由本研究彎曲試驗結果得知，以消散外加能量的觀點觀之，並非愈高的鋼纖維體積含量有絕對的正面影響，對於各種強度或不同組成材料的基材而言，皆有其最佳的纖維含量。以能夠消散最多的外加能量為觀點，RRPC的最佳鋼纖維體積含量為2%。
鋁合金板與RPC間的變形協合效果最佳，同時添加鋁合金板與鋼纖維，在不同加勁材料的諧合作用下，主要的消能機制為鋁合金板降伏變形與鋼纖維的拉脫摩擦，其中，鋼纖維能夠有效抑制漿體裂縫的迅速成長，而加勁材料與RPC疊層的設計，亦有效阻擋主裂縫的傳播，使得消能過程更趨穩定。ACI抗彎構件計算流程所計算之初裂彎矩值及極限彎矩值，可作為ALRPC(ALuminum alloy plate reinforced Reactive Powder Concrete composite plate, ALRPC)之計算方式。
本研究所設計之EDS，雖然消能機制是以薄板受到彎曲載重的形式，但整體消能元件猶如受到軸向載重的軸力桿件，並且無任何桿件挫屈的疑慮。EDS猶如一個二力桿件，藉由消能薄板以彎矩力學型式產生消能機制，只要知道此消能機制的力與位移關係，以及強度、勁度衰減特性，即可據此模型設計出二力消能元件。本研究利用程式中Nonlinear link的多重線性塑性模式(Pivot model)，可準確模擬其遲滯迴圈的形狀與特性。
Subjects
活性粉混凝土
韌性
消能
多重裂縫
reactive powder concrete
tougness
energy dissipation
multiple cracks
Type
thesis
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