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moea_joint_essay 102年 [土木] 大地工程學、結構設計

第 二 題

📖 題組:
有一平面結構(如【圖 6】所示)承受水平風力,假設各節點為鉸接,其斜撐桿件係由單角鋼所組成,單角鋼尺寸為 L120×120×8(mm) 、Ag= 18.76 cm²,使用鋼材為 A36(Fy=4200 kg/cm²;Fu=4200 kg/cm²),單角鋼之端點螺拴孔直徑為 23mm。假設單角鋼之端點連接板與高拉力螺栓有足夠強度,試根據容許應力設計法(ASD)回答下列問題: 附註:根據容許應力設計法(ASD) 有效斷面積 Ae = UAn ,其中 U 為折減係數,An為淨斷面積,本題假設 U=0.85。 塊狀剪力(Block Shear) 作用於剪力面上之容許剪應力 Fv = 0.3 Fu。
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

試求該平面結構所能承擔之最大水平風力(W),假設該平面結構之設計係由斜撐桿件所控制。(10 分)
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利用靜力平衡求出結構水平風力 W 與斜撐桿拉力 T 之間的關係,進而求得最大容許風力 W。

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  1. 以斜撐桿與整體結構幾何尺寸(高 6m,寬 8m,斜撐長 10m)分析受力。
  2. 由節點或剖面法分析,得出 W 與斜撐拉力 T 的關係(如 W = T × 8/10)。
  3. 代入前一題求得的最大容許拉力 T,即可算出系統能承受的最大水平風力 W。

小題 (一)

試求該斜撐桿件所能承擔之最大容許拉力(T)。(10 分)
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ASD中拉力桿需檢核:(1)全斷面降伏、(2)淨斷面斷裂、(3)塊狀剪力破壞,取其最小值作為容許拉力 T。

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  1. 檢核全斷面降伏:T1 = 0.60 Fy × Ag。
  2. 檢核淨斷面拉斷:計算淨面積 An = Ag - t × (孔徑),求出有效面積 Ae = 0.85 An。拉斷力 T2 = 0.50 Fu × Ae。
  3. 檢核塊狀剪力破壞:依圖示孔位計算剪力淨斷面積與拉力淨斷面積,計算塊狀剪力強度。

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