การวิเคราะห์พฤติกรรมไร้เชิงเส้นทางวัสดุของโครงข้อแข็งคอนกรีตเสริมเหล็ก

Abstract

เนื่องจากคอนกรีตเป็นวัสดุที่มีความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดแบบอ่อนตัวลง จึงอาจเป็นสาเหตุให้หน้าตัดคอนกรีตเสริมเหล็กแสดงพฤติกรรมแบบอ่อนตัวลง ซึ่งส่งผลต่อเสถียรภาพและลักษณะการวิบัติของโครงสร้าง งานวิจัยนี้นำเสนอการวิเคราะห์โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กด้วยสมมติฐานไร้เชิงเส้นทางวัสดุและทำการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยใช้แบบจำลองไฟเบอร์ร่วมกับการพิจารณาแบบจำลองทางวัสดุในการจำลองหน้าตัด สติฟเนสเมตริกซ์ของเอลิเมนต์สร้างขึ้นด้วยวิธีการโดยตรง การวิเคราะห์ทำโดยวิธีการควบคุมการกระจัดที่คำนึงถึงพฤติกรรมทั้งก่อนและหลังการรับน้ำหนักบรรทุกสูงสุด กรณีศึกษาประกอบด้วยโครงสร้างคานและโครงข้อแข็งคอนกรีตเสริมเหล็ก แรงที่กระทำต่อโครงสร้างเป็นแบบสถิตในทิศทางเดียว ผลการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่พัฒนาขึ้น สามารถทำนายพฤติกรรมของโครงสร้างได้ใกล้เคียงกับผลจากงานวิจัยในอดีตมากกว่าร้อยละ 99.4 สำหรับโครงสร้างที่เสริมเหล็กแบบน้อยกว่าอัตราส่วนสมดุล และเฉลี่ยร้อยละ 92.14 สำหรับโครงสร้างที่เสริมเหล็กแบบมากกว่าอัตราส่วนสมดุล นอกจากนี้ ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นถึงกลไกการอ่อนตัวลงซึ่งเป็นปรากฎการณ์แบบเฉพาะที่ (Strain Localization) อีกทั้งยังแสดงผลของการแบ่งเอลิเมนต์ที่มีต่อการทำนายพฤติกรรมในช่วงอ่อนตัวลง (Mesh Sensitivity) ความสมเหตุสมผลในการสร้างแบบจำลองทางโครงสร้างที่ต้องคำนึงถึงผลของความไม่สมบูรณ์ตั้งต้น(Non-uniformities) และแนวโน้มของการอ่อนตัวลงที่มากขึ้นของเอลิเมนต์คาน-เสาที่รับแรงอัดแนวแกนสูง