การประเมินเสาคอนกรีตเสริมเหล็กที่ถูกเสริมกำลังด้วยแผ่นไฟเบอร์ลามิเนตด้วยแบบจำลองไฟไนอิเลเมนต์ประเภทแสดงรายละเอียด

Abstract

การศึกษานี้เป็นการประยุกต์ใช้วิธีไฟไนอิลิเมนต์ในการวิเคราะห์หาแรงอัดและพฤติกรรมการรับแรงของเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก โดยเริ่มจากการพัฒนาแบบจําลองไฟไนอิลิเมนต์วัสดุคอนกรีต (Exp.1, Exp.2) ทรงกระบอกขนาด 15x30 ซม. และแบบจําลองไฟไนอิลิเมนต์เสาคอนกรีตเสริมเหล็ก (RC1) หน้าตัดสี่เหลี่ยมขนาด 20x20 ซม. เปรียบเทียบผลการวิเคราะห์แบบจําลองกับผลการทดสอบตัวอย่างในห้องปฏิบัติการ ทําการศึกษาผลของขนาดหน้าตัดเสาต่อการรับแรงอัดและความยืดหยุ่นด้วยแบบจําลองไฟไนอิลิเมนต์ (SC1-SC4) หน้าตัดสี่เหลี่ยมขนาด 15x15, 20x20, 30x30, และ 40x40 ซม. ผลการวิเคราะห์แบบจําลอง Exp.1 และ Exp.2 เทียบกับผลการทดสอบตัวอย่างพบว่าแบบจําลองมีความถูกต้องแม่นยําสูง สามารถทํานายกําลังอัดของคอนรีตได้ดีมาก โดยเฉพาะเมื่อใช้ข้อมูลค่าความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดอัดของคอนกรีตจากผลการทดสอบคอนกรีตในห้องปฏิบัติการ แบบจําลองเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก RC1 สามารถทํานายแรงอัดสูงสุดของเสาได้ค่อนข้างดีมีค่าคลาดเคลื่อนจากผลการทดสอบเท่ากับ 2.09% และ 11.15% แต่ทำนายค่าการยุบตัว ณ ตําแหน่งแรงอัดสูงสุดได้น้อยกว่า ผลการทดสอบพอสมควร นอกจากนี้ยังสรุปได้ว่าการใช้สมการหาค่าความสัมพันธ์ระหว่างค่าความเค้นและความเครียดอัดของคอนกรีตโดย Desayi & Krishnan [4] กับแบบจําลองไฟไนอิลิเมนต์เสาคอนกรีต เสริมเหล็ก สามารถทํานายค่าแรงอัดสูงสุดได้ดีมาก แต่อาจไม่สามารถทานายค่าการยุบตัวได้ดีเท่าที่ควรในส่วนของแบบจําลอง SC1-SC4 นั้นสรุปว่าแบบจําลองเสาให้ค่าแรงอัดสูงสุดใกล้เคียงกับค่าที่คํานวณจากสมการการออกแบบเสาคอนกรีตเสริมเหล็กตาม ACI ที่ใช้ค่าสัมประสิทธิ์ตัวคูณความเค้นอัดสูงสุดของคอนกรีต (C ) เทาก่ ับ 1.0 และเมื่อคอนกรีตเกิดการแตกร้าวเหล็กยืนของเสาที่มีหน้าตัดขนาดเล็กมีส่วนร่วมในการรับแรงอัดได้ดีกว่าเหล็กยืนในเสาหน้าตัดขนาดใหญ่และเมื่อเสาคอนกรีตที่เสริมกําลังด้วยแผ่นไฟเบอร์จะมีกําลังรับแรงอัดเพิ่มขึ้นตามจํานวนชั้นของแผ่นไฟเบอร์ที่เสริมกําลัง นอกจากนี้ยังมีการหดตัวหลังรับแรงอัดสูงสุดได้มากกว่าเสาที่ไม่เสริมกําลังแผ่นไฟเบอร์