การเกิดหน่วยแรงบริเวณอุปกรณ์ถ่ายแรงในคานคอนกรีตเสริมเหล็กจำลองที่เสริมกำลังหรือซ่อมแซมด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์โดยวิธี Active

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาการเกิดหน่วยแรงบริเวณอุปกรณ์ถ่ายแรง ในคานคอนกรีตเสริมเหล็กจำลองซึ่งได้รับการเสริมกำลังด้วยวิธี Active โดยการทำให้เกิดหน่วยแรงอัดในคอนกรีตด้วยการดึงส่วนปลายที่เป็นสมอของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) โดยการใช้แม่แรงไฮดรอลิคส์ จนได้ระยะการยืดตัวตามที่ได้คำนวณไว้ และทำการยึดรั้งส่วนปลายของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เข้ากับอุปกรณ์ถ่ายแรงรูปทรงกระบอกที่ถูกฝังไว้ในคอนกรีต ณ ตำแหน่งที่ต้องการให้เกิดการถ่ายแรงจากแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ไปยังคอนกรีต โดยการศึกษานี้ได้ใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อทำการวิเคราะห์และทำนายพฤติกรรมการเกิดหน่วยแรงบริเวณที่เกิดการถ่ายแรงและรอยแตกร้าวของคอนกรีต โดยใช้อุปกรณ์ถ่ายแรงซึ่งมีอัตราส่วนของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความสูงต่างๆ สำหรับคอนกรีตที่มีค่ากำลังอัดประลัยต่างๆกัน
การสร้างแบบจำลองได้อาศัยโปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์สำเร็จรูป ANSYS โดยทำการจำลองคานคอนกรีตเสริมเหล็ก, อุปกรณ์ถ่ายแรงและแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ด้วยเอลิเมนต์สามมิติ (Solid Element) และพิจารณาคุณสมบัติของคอนกรีตแบบไม่เชิงเส้น (Nonlinear) ซึ่งผลจากการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง และอัตราส่วนของความสูงต่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์ถ่ายแรง รวมถึงกำลังอัดประลัยของคอนกรีต ล้วนมีผลต่อขนาดของหน่วยแรงดึง (Tensile Stresses) และหน่วยแรงอัด (Compressive Stresses) ที่เกิดขึ้นบริเวณอุปกรณ์ถ่ายแรงซึ่งสามารถประเมินได้โดยการใช้สมการความสัมพันธ์อย่างง่ายที่มีค่าอัตราส่วนความสูงต่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง และค่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์ถ่ายแรง รวมถึงค่ากำลังอัดประลัยของคอนกรีตเป็นตัวแปรอิสระ (Independent Variables) และค่าขนาดของหน่วยแรงดึงและแรงอัดที่เกิดขึ้นบริเวณอุปกรณ์ถ่ายแรงเป็นตัวแปรตาม (Dependent Variables)