การกระจายของอุณหภูมิบนหน้าตัดคอนกรีตรูปกล่องที่อยู่กลางแจัง

Abstract

การวิจัยนี้เป็นการศึกษาถึงลักษณะการกระจายของอุณหภูมิบนหน้าตัดคานคอนกรีตรูปกล่องโดยโครงสร้างตั้งอยู่กลางแจ้งซึ่งได้ทำการทดลองที่คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยในช่วงเวลาระหว่างเดือนพฤศจิกายน 2525 – ธันวาคม 2526 ในการศึกษาได้ทำการหล่อแบบทดลองขึ้นโดยกำหนดความหนาของแผ่นพื้นบนเป็น 20 ซม. แผ่นพื้นล่างหน้า 30 ซม. สันคานหนา 40 ซม. ตัวคานลึก 1.00 ม. พร้อมทั้ง ติด Thermocouple ไว้ที่ผิวรอบในและในที่ตลอดความหนาของแผ่นพื้นบนช่วงเวลากลางเพื่อทำการวัดอุณหภูมิช่วงเวลา ส่วนอุณหภูมิที่ผิวนอกอื่นๆ ได้จากการใช้ Thermocouple แบบจ่อกับจุดที่ต้องการสำหรับอุณหภูมิที่มีจุดต่างๆ ภายในหาได้จากวิธีไฟไนท์เอเลเมนท์ ซึ่งการคำนวณเริ่มจากการจำลองโครงสร้างจริงให้ประกอบด้วยชิ้นส่วนย่อยๆ รูปสี่เหลี่ยมต่อกันที่ขั้ว โดยมีข้อสมมติฐานให้การไหลของความร้อนเป็นแบบ 2 ทางตลอดหน้าตัด ในขณะที่อุณหภูมิตามความยาวมีค่าสม่ำเสมอ ผลการเปรียบเทียบลักษณะการกระจายของอุณหภูมิตลอดความหนาของแผ่นพื้นบนระหว่างการทดลองกับการวิเคราะห์ได้ผลใกล้เคียงกันตลอดทุกช่วงเวลา ซึ่งพบว่าการกระจายมีลักษณะเป็นแบบเส้นตรงในขณะที่การวิเคราะห์ให้ลักษณะการกระจายของอุณหภูมิตลอดความลึกของตัวคานเป็นแบบเส้นโค้ง การศึกษาพบว่าการกระจายของอุณหภูมิบนหน้าตัดคานคอนกรีตรูปกล่องขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอากาศภายนอก และความร้อนจากแสงอาทิตย์ ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิผิวของแผ่นพื้นกับอุณหภูมิอากาศนั้น มีลักษณะแทนได้ด้วยเส้นตรง ค่าอุณหภูมิที่แตกต่างกันระหว่างผิวบน กับผิวล่างของแผ่นพื้นบนมีค่าต่างกันประมาณ 5 - 6ํซ ส่วนความแตกต่างของอุณหภูมิที่ผิวบนและผิวล่างของคานจะมีค่าต่างกันประมาณ 7-8ํซ และอุณหภูมิที่ผิวบนแผ่นพื้นและภายในตัวคานจะต่างกันประมาณ 8-9ํซ นอกจากนี้ยังพบว่าการกระจายของอุณหภูมิในแนวราบของหน้าตัดนั้นมีความแตกต่างกันน้อยมาก ค่าอุณหภูมิเฉลี่ยของหน้าตัดในช่วงที่ทำการทดลองมีค่าระหว่าง 21.7-34ํซ ซึ่งทำให้เกิดการขยายตัว-หดตัวในแนวราบตามความยาวของโครงสร้างได้เพียง 1.37x10⁻⁴ ม./ม. เท่านั้น