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鋼筋混凝土設計與預力混凝土設計
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111年 - 111 專技高考_結構工程技師:鋼筋混凝土設計與預力混凝土設計#111977
> 申論題
二、混凝土斷面寬度 30 cm ,深度 50 cm ,承受設計彎矩 M
u
= 19.5 tf-m 。假設 有效深度 d = 43.5 cm,可選用之混凝土強度分別為 f 'c =210、280 kgf/cm
2
; 鋼筋降伏強度分別為 f
y
= 4200、5600 kgf/cm
2
。若拉力鋼筋限用 D25 鋼筋,請設計所需最經濟之材料強度與拉力鋼筋支數,及對應之材料強度, 並請評論材料強度對拉力鋼筋用量之影響。(25 分)
相關申論題
一、下圖所示梁斷面之拉力筋為 3-D25 和 2-D22,壓力筋為 2-D19。混凝土 抗壓強度 f'c = 280 kgf/cm2 、鋼筋降伏強度 f y= 5600 kgf/cm 2 ,淨保護層 c = 4 cm ,試求該斷面之設計彎矩強度 ΦM n 。(25 分)
#479828
三、如下圖所示之簡支預力混凝土梁跨徑 L = 20 m,鋼筋混凝土之單位重 γ = 2.4 tf/m 3 、 混 凝 土 強 度 f'c= 420 kgf/cm2 , 主 筋 降 伏 強 度 f y =4200 kgf/cm 2 、 肋 筋 降 伏 強 度 = 2800 kgf/cm 2 , 有 效 預 力 Fe = 200 tf 。今於地震後發現距離梁端支承約水平距離為一倍有效深度 處出現腹剪裂縫,經查原設計階段所採用之垂直肋筋為 D10@15 cm,使 用載重包括:自重WG 、均佈靜載重WD = 1.1 tf/m、集中活載重 PL = 25 tf , 但未考慮垂直向地震力。今擬重新檢討,假設垂直向地震力為均佈載重, 其值為自重WG 與均佈靜載重WD 兩者相加後的 25%,且仍使用 D10 當作 垂直肋筋,請問肋筋間距 s 宜如何配置以避免產生腹剪破壞?(25 分)
#479830
四、某鋼筋混凝土柱之斷面尺寸 80 ✖ 80 cm 、淨高度 6.4 m ,混凝土強度 f'c= 280 kgf/cm2、鋼筋降伏強度 f' y=4200 kgf/cm 2,縱向主筋使用 D32 鋼 筋。已知該柱於軸壓力分別為 P = 180 tf 及 P = 360 tf 作用時,柱底彎矩塑 鉸性質分別如表 3 所示,皆為雙線性曲線。該柱底今承受軸壓力 P = 270 tf ,彎矩 M = 232.5 tf-m ,假設其彎矩塑鉸性質可由表 3 數值作 線性內插,且反曲點位於淨高度一半位置。請根據民國 109 年 12 月交 通部頒「公路橋梁耐震評估與補強設計規範」所列公式如下,以撓曲變 形為主,評估反曲點下方柱視作單曲率柱時之曲率韌性需求 μΦ 、轉角韌 性需求 μθ ,與位移韌性需求μ 。(25 分)
#479831
四、一簡支預力混凝土梁之跨度 l = 12 m ,斷面 b = 40 cm , h = 120 cm ,鋼鍵有效預力比 = 0.85 ,初始預力 Pi = 200 tf ,混凝土的初、終強度分別為 = 320 kgf/cm 2, = 420 kgf/cm 2,此梁承受均布活載重= 1.5 tf/m。 試求梁中央點鋼鍵配置之偏心距限制。
#557797
三、一鋼筋混凝土矩形梁斷面(如圖 2) ,配置下層 4 支 D32 拉力筋,上層 2 支 D29 壓力筋,閉合箍筋使用 D13,間距15 cm ,淨保護層為 4 cm 。若 箍筋僅用於抵抗扭矩,試求此斷面之扭矩強度 (tf - m) 。
#557796
二、一連接於兩內柱間之耐震梁,其淨跨距為 9 m ,斷面如圖 1 所示。此梁跨距內承受重力均布載重 = 2 tf/m ,並於柱面處配置 8-D32 頂層鋼筋 及 6-D32 底層鋼筋。試以耐震設計規範,以及採用 D13,設計此梁於靠 近柱端所需之剪力筋。
#557795
一、一方形柱 40 cm × 40 cm,承受靜載重 80 tf 及活載重 75 tf ,其下由一位於地表下1.5 m 處之正方形獨立基腳支持,該基腳為 3 m × 3 m ,有效深度 50 cm,基腳內二向之鋼筋量均為 50 cm2,試檢核該基腳承受彎矩與穿孔剪力之適當性,已知 = 4200 kgf/cm2 ,鋼筋混凝土單位重 2.4 tf/m3 ,土壤單位重 2 tf/m3 ,土壤承載力為 25 tf/m2 。
#557794
四、某一後拉預力梁結構系統,一端為固定端,一端為輥支承;梁全長為12 m,梁全長具統一對稱矩形斷面,斷面深度為 60 cm,寬度為 40 cm。今配一拋物線鋼腱,其在固定端斷面鋼腱偏心距為混凝土形心上方25 cm,梁中央斷面偏心距為混凝土形心下方 15 cm,輥支承端處則無偏心,如圖 4 所示。假設鋼腱預力大小為 120 噸,請繪製由該預力所產生之壓力作用線、計算由該預力引起固定端與輥支承端之受力,以及如何調整鋼腱使其成為「同位鋼腱」。(25 分) 圖 4 預力梁結構與鋼腱配置示意圖(未依照比例尺繪製)
#526964
三、某一正方形(40 cm×40 cm)柱斷面如圖 3 所示。若採用 8-#8(D25)主筋(db=2.54 cm,Ab=5.07 cm2、 fy =4200 kgf/cm2、 Es =2.04×106 kgf/cm2)、混凝土( fC' =280 kgf/cm2、εu=0.003)。此柱受軸力與單向彎矩。若柱破壞時,拉力鋼筋的應變恰為零。請計算斷面承受之軸力與破壞時承受之彎矩。(25 分)圖 3 方形柱斷面(未依照比例尺繪製)
#526963
二、懸臂梁斷面示意圖如圖 2a,若採用中強度鋼筋( fy = 4200 kgf/cm2、Es = 2.04×106kgf/cm2)、#10(D32)與#3(D10)鋼筋之斷面積分別為8.14 cm2、0.71 cm2;混凝土性質( fC' = 210 kgf/cm2、εu = 0.003);下方斷面為受壓力,若考慮壓力鋼筋之貢獻,請計算採斷面彎矩強度及壓力鋼筋應力大小。若相同斷面之懸臂梁長度為 3 m(示意圖如圖 2b),請計算最大因數化均佈載重ωu(含自重、靜載重、活載重等)。(示意圖未依照比例尺繪製)(25 分)
#526962
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