新竹紅土剪力模數、阻尼比及設計反應譜特性之研究

Abstract

新竹紅土台地為台灣特殊地層構造之一, 其最大特色係表土僅二∼三公尺為紅棕色粘 土層, 以下數十公尺則皆為未風化的卵礫石層, 本文即在探討紅土層之動態剪力模數 、阻尼比之特性及此種地層受地震作用之反應，求取此一地層的彈性設計反應譜適用 式，並與結構設計常用Newmark-Hall設計反應譜及我國建築規範比較，以供耐震工程 設計之參考。 本文以位於新竹紅土台地之上的科學園區建築基址內鑽取不擾動粘土土樣以振動三軸 儀進行不同圍壓下，多階段動態載重試驗及靜態不排水剪力試驗，求取粘土的剪力模 數(G) 、阻尼比 (D)及不排水剪力強度(Su)，並蒐集基址附近大規模地震加速度歷時 記錄，將之調整地表最大加速度為1.0g後輸入SHAKE-5 計算機程式做單向度的地震動 反應分析, 以求取單一自由度結構物, 阻尼比分別為2%, 5%, 10% 彈性設計反應譜。 本研究得到此種地層受地震動之反應： 1.土層顯著頻率: 0.65HZ附近 2.自然振動周期0∼4秒彈性設計加速度反應譜 (地表最大加速度為1.0g) 以下列式子 表示: 阻尼比2% S = 3.35 T 0.75 秒, S = T＞0.75秒 阻尼比5% S = 2.65 T 0.65秒, S = T＞0.65秒 阻尼比10% S = 1.8 T 0.65秒, S = T＞0.65秒