106年10月03日11:45~14:00
到鋼筋廠取樣要求裁切SD280的#4鋼筋120cm,該鋼筋取樣的實際長度是145cm、SD280及#4(D13)的鋼筋1支。鋼筋彎曲實驗為延展性要求,檢驗合格無異議。鋼筋拉伸實驗降伏應力是4872kgf/cm2(電腦螢幕是顯示該數字),此降伏強度相當於SD420介於420~540N/mm2,不過鋼筋紋身的字樣是SD280,應該是採用SD420的鋼筋原料配比,並使用SD280的鋼筋紋身製作熱軋鋼筋。簡而言之,此為SD420的鋼筋,但是紋身標示SD280。我有要求材料實驗室的鋼筋實驗人員,使用數位相機拍下鋼筋紋身SD280的字樣。委託檢驗的材料實驗室,屬於國內的中大型實驗室,TAF。
4872/4200=1﹒16
根據結構可靠度的第5章表示,「The generalized imprecision material strengths satisfy the Type-1 Gumbel Distribution in statistics, and the material strength ranges are standardized, 𝛾𝑀, to lie in between −4% and +16% for the imprecision calculations.」,其結構用途的工程材料強度符合「一型極值分布」,該監造或品管允收的標準範圍值為-4%至+16%,相當於範圍值4032~4872kgf/cm2,亦為營建工程類技師用於結構設計的範圍。不過,該檢驗鋼筋是SD280,並不是高拉筋SD420。SD280的允收範圍值,將是2688~3248kgf/cm2。
檢驗一支奇怪的鋼筋
鋼筋降伏強度低於4032kgf/cm2,在結構處於營運期間會因強度不足導致損壞;鋼筋降伏強度高於4872kgf/cm2,在結構處於營運期間會導致混凝土脆性破壞,將導致結構發生無預警性的崩塌性破壞。其次,SD280W和SD420W(可銲),其鋼筋的降伏比要求不低於1﹒25,亦即鋼筋的抗拉強度和降伏強度的比值,不小於1﹒25以使結構擁有足夠的彈塑性變形量,此議題不屬於結構可靠度涉定義材料的範疇,純粹是工程材料本身在耐震設計的要求。混凝土抗壓強度高於+16%,會導致撓曲強度的混凝土壓力區縮小範圍(Cc的a值),將導致結構設計人無法預期結構強度和結構損壞。
在工程材料中,涉及土木工程的鋼筋、混凝土及型鋼,都符合結構可靠度對一型極值分布的定義,其誤差計算材料強度誤差,如下所示。
結構可靠度誤差計算材料強度誤差
即使先進國家的鋼筋製造,例如:日本、美國、…等;仍然會考慮收購廢鐵作為鋼筋的原料,如此將導致鋼筋的材料強度偏向於不穩定。純粹用鐵礦砂在生產鋼鐵,都是以型鋼和鋼板為主要產物,鋼筋的製造過程一定會採用廢鐵。我認為,廢鐵收購要加強廢鐵原料的分類,以便鋼筋廠提高鋼筋原料的穩定性,如此得降低鋼筋的材料強度變異性。中華民國政府乃提及資源回收有提升,然而經資源回收後應加強鐵鋁罐分類,甚至於許多鋼鐵類物品都應加強分類。
106年10月05日材料實驗室出具《鋼筋混凝土用竹節鋼筋試驗報告》(TAF)
降伏點是380N/mm2,抗拉強度是547N/mm2。材料實驗室表示,雖然拉伸試驗機顯示的單位是kgf/cm2,但是實際上是拉伸試驗機的拉力值。此鋼筋的拉伸數據是4911kgf,除以其標稱斷面積是1﹒267cm2,其降伏點為3876kgf/cm2,經換算為SI單位制是380N/mm2,以相同算法得知抗拉強度是547N/mm2。材料實驗室為方便作業,確實可能設定斷面積是1cm2,因而將是拉伸試驗機的拉力值。
根據CNS560 A2006表12的規定,SD280的降伏點是280~420N/mm2,SD280W的降伏點是280~380N/mm2。鋼筋試驗報告的數據在範圍內,但是該鋼筋的數據顯然偏高過多,已經超出結構可靠度的+16%,我以審查公文是10月06日為由,不應該在10月03日做鋼筋拉伸實驗,要求重新取樣D13的SD280鋼筋。SD280經重新取樣的鋼筋降伏點,要是仍然是降伏強度偏高的情形,我必須根據當前的材料規範核准,因為結構可靠度不是現行工程規範。在10月03日取樣的SD280鋼筋,其材料實驗的其餘各項數據都符合規定。本鋼筋試驗報告作廢,將依據重新取樣的鋼筋試驗報告做核定。
References
到鋼筋廠取樣要求裁切SD280的#4鋼筋120cm,該鋼筋取樣的實際長度是145cm、SD280及#4(D13)的鋼筋1支。鋼筋彎曲實驗為延展性要求,檢驗合格無異議。鋼筋拉伸實驗降伏應力是4872kgf/cm2(電腦螢幕是顯示該數字),此降伏強度相當於SD420介於420~540N/mm2,不過鋼筋紋身的字樣是SD280,應該是採用SD420的鋼筋原料配比,並使用SD280的鋼筋紋身製作熱軋鋼筋。簡而言之,此為SD420的鋼筋,但是紋身標示SD280。我有要求材料實驗室的鋼筋實驗人員,使用數位相機拍下鋼筋紋身SD280的字樣。委託檢驗的材料實驗室,屬於國內的中大型實驗室,TAF。
根據結構可靠度的第5章表示,「The generalized imprecision material strengths satisfy the Type-1 Gumbel Distribution in statistics, and the material strength ranges are standardized, 𝛾𝑀, to lie in between −4% and +16% for the imprecision calculations.」,其結構用途的工程材料強度符合「一型極值分布」,該監造或品管允收的標準範圍值為-4%至+16%,相當於範圍值4032~4872kgf/cm2,亦為營建工程類技師用於結構設計的範圍。不過,該檢驗鋼筋是SD280,並不是高拉筋SD420。SD280的允收範圍值,將是2688~3248kgf/cm2。
鋼筋降伏強度低於4032kgf/cm2,在結構處於營運期間會因強度不足導致損壞;鋼筋降伏強度高於4872kgf/cm2,在結構處於營運期間會導致混凝土脆性破壞,將導致結構發生無預警性的崩塌性破壞。其次,SD280W和SD420W(可銲),其鋼筋的降伏比要求不低於1﹒25,亦即鋼筋的抗拉強度和降伏強度的比值,不小於1﹒25以使結構擁有足夠的彈塑性變形量,此議題不屬於結構可靠度涉定義材料的範疇,純粹是工程材料本身在耐震設計的要求。混凝土抗壓強度高於+16%,會導致撓曲強度的混凝土壓力區縮小範圍(Cc的a值),將導致結構設計人無法預期結構強度和結構損壞。
在工程材料中,涉及土木工程的鋼筋、混凝土及型鋼,都符合結構可靠度對一型極值分布的定義,其誤差計算材料強度誤差,如下所示。
即使先進國家的鋼筋製造,例如:日本、美國、…等;仍然會考慮收購廢鐵作為鋼筋的原料,如此將導致鋼筋的材料強度偏向於不穩定。純粹用鐵礦砂在生產鋼鐵,都是以型鋼和鋼板為主要產物,鋼筋的製造過程一定會採用廢鐵。我認為,廢鐵收購要加強廢鐵原料的分類,以便鋼筋廠提高鋼筋原料的穩定性,如此得降低鋼筋的材料強度變異性。中華民國政府乃提及資源回收有提升,然而經資源回收後應加強鐵鋁罐分類,甚至於許多鋼鐵類物品都應加強分類。
106年10月05日材料實驗室出具《鋼筋混凝土用竹節鋼筋試驗報告》(TAF)
降伏點是380N/mm2,抗拉強度是547N/mm2。材料實驗室表示,雖然拉伸試驗機顯示的單位是kgf/cm2,但是實際上是拉伸試驗機的拉力值。此鋼筋的拉伸數據是4911kgf,除以其標稱斷面積是1﹒267cm2,其降伏點為3876kgf/cm2,經換算為SI單位制是380N/mm2,以相同算法得知抗拉強度是547N/mm2。材料實驗室為方便作業,確實可能設定斷面積是1cm2,因而將是拉伸試驗機的拉力值。
根據CNS560 A2006表12的規定,SD280的降伏點是280~420N/mm2,SD280W的降伏點是280~380N/mm2。鋼筋試驗報告的數據在範圍內,但是該鋼筋的數據顯然偏高過多,已經超出結構可靠度的+16%,我以審查公文是10月06日為由,不應該在10月03日做鋼筋拉伸實驗,要求重新取樣D13的SD280鋼筋。SD280經重新取樣的鋼筋降伏點,要是仍然是降伏強度偏高的情形,我必須根據當前的材料規範核准,因為結構可靠度不是現行工程規範。在10月03日取樣的SD280鋼筋,其材料實驗的其餘各項數據都符合規定。本鋼筋試驗報告作廢,將依據重新取樣的鋼筋試驗報告做核定。
References
- 黃慶民(2017.01.07)結構可靠度NSTE/NDI:TWSR一型極值分布函數的參數,黃慶民土木
- 黃慶民(2017.01.15)結構可靠度NSTE/NDI:TWSR一型極值分布函數的真實概率高低,黃慶民土木