การศึกษาพฤติกรรมของกำแพงคอนกรีตเสริมเหล็ก ที่รับแรงกระทำด้านข้างแบบเป็นวัฏจักรด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Abstract

วัตถุประสงค์เบื้องต้นในการศึกษานี้คือการใช้วิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์ในการศึกษาพฤติกรรมของกำแพงคอนกรีตเสริมเหล็กที่รับแรงกระทำด้านข้างแบบเป็นวัฏจักรและศึกษาแบบจำลองวัสดุที่ใช้แทนพฤติกรรมแบบเป็นวัฏจักรของคอนกรีตและเหล็กเสริมในกำแพงด้วย ผลของการวิเคราะห์ด้วยไฟไนต์เอลิเมนต์จะนำมาทำการเปรียบเทียบกับผลการทดสอบ จากผลการศึกษาด้วยวิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์ซึ่งสามารถทำการวิเคราะห์แบบเชิงเส้นและแบบไม่เชิงเส้นซึ่ง ในงานวิจัยนี้ศึกษาถึงความไม่เชิงเส้นทางวัสดุของคอนกรีตและเหล็กเสริมในกำแพงซึ่งมีตัวอย่างวิเคราะห์ 4 ตัวอย่าง มีความหนาของกำแพง 10 เซนติเมตร กว้าง 100 เซนติเมตรและสูง 190 เซนติเมตรตั้งอยู่บนฐานที่มีปลายยึดแน่น โดยที่ถูกล้อมรอบด้วยเสาสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 25 เซนติเมตรที่ด้านข้างทั้งสอง ส่วนด้านบนจะเป็นคานที่มีความหนา 25 เซนติเมตรและมีความลึก 40 เซนติเมตร โดยแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิดคือ แบบที่มีการเสริมเหล็กในกำแพงตามแบบ ACI และแบบที่มีการเสริมเหล็กทแยงในกำแพง โดยในแต่ละชนิดจะมี 2 ตัวอย่างซึ่งมีบริมาณเหล็กเสริมต่างกัน โดยใช้แบบจำลองคอนกรีตในงานวิจัยของ ดร. ธัชชาติ สิทธิพันธุ์ เป็นพื้นฐานเบื้องต้นซึ่งมีหลักการของการจำลองแบบรอยแตกแบบกระจาย ที่มีทิศทางคงที่และแยกความเครียดเฉือนออกจากความเครียดอื่นในระบบพิกัดโกลบัล ซึ่งทำให้แยกฟังก์ชันของหน่วยแรงออกเป็น 2 ฟังก์ชันคือ ฟังก์ชันหน่วยแรงตั้งฉากและฟังก์ชันหน่วยแรงเฉือน และใช้แบบจำลองเหล็กเสริมของวรพงษ์ จีนช้างซึ่งมีหลักการของพฤติกรรมความไม่เชิงเส้นของเหล็กเสริมได้แก่ การคราก การแข็งตัวเพิ่มขึ้นและพฤติกรรมของเหล็กเสริมเมื่อรับแรงแบบเป็นวัฏจักร จากการวิเคราะห์เมื่อเปรียบเทียบกับผลการทดสอบโดย พิขัย ภัทรรัตนกุลแล้วพบว่า การใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์สามารถวิเคราะห์พฤติกรรมของกำแพงคอนกรีตเสริมเหล็กที่รับแรงกระทำแบบเป็นวัฏจักรเช่น ขนาดแรงกระทำด้านข้าง ความสามารถในการสลายพลังงาน และการเสียรูปเนื่องจากแรงเฉือนได้ถูกต้องในระดับหนึ่งก่อนที่กำแพงจะมีรูปแบบการพังทลาย ซึ่งจะมีผลของการโก่งเดาะของเหล็กเสริม และการลดลงของกำลังของกำแพงเข้ามาเกี่ยวข้อง แต่การวิเคราะห์โดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ก็ยังสามารถทำให้ทราบถึงผลของการทดสอบที่ไม่สามารถทราบได้โดยสมบูรณ์ เช่น หน่วยแรงและความเครียดของเหล็กเสริมและคอนกรีต และผลของกำแพงที่เสริมเหล็กทแยงในปริมาณที่ต่างกัน เป็นต้น