การเสริมกำลังโมเมนต์ดัดของคานคอนกรีตด้วยวิธีอัดแรงภายนอก

Abstract

ศึกษาพฤติกรรมการรับโมเมนต์ดัดของคานคอนกรีต ที่เสริมกำลังด้วยวิธีอัดแรงภายนอกโดยวิธีการเชิงเลข ตัวแปรที่นำมาพิจารณาได้แก่ พื้นที่หน้าตัดลวดอัดแรง หน่วยแรงดึง ระยะเยื้องศูนย์ แนวการวางตัวของลวดอัดแรง จำนวนและตำแหน่งของดีวิเอเตอร์ ขอบเขตของการศึกษาครอบคลุมเฉพาะการเสริมกำลัง ในกรณีที่แนวการวางตัวของลวดอัดแรงอยู่ต่ำกว่า ระดับท้องคานไปไม่เกินสองเท่าของความลึกคาน คานที่ใช้ในการศึกษาเป็นรูปแบบของโครงสร้างสะพานได้แก่ RC SLAB, PC PLANK GIRDER, PC BOX GIRDER และ PC I GIRDER จากการศึกษาการเสริมกำลังโมเมนต์ดัดของคานคอนกรีต ด้วยวิธีอัดแรงภายนอกพบว่า เมื่อเพิ่มพื้นที่หน้าตัดลวดอัดแรงภายนอก คานจะมีกำลังรับโมเมนต์ดัดและสติฟเนสเพิ่มขึ้น แต่ความเหนียวของคานจะลดลง โดยหน่วยแรงดึง (prestressing stress) ที่ใช้ในการดึงลวดอัดแรงภายนอก ไม่มีผลต่อกำลังรับโมเมนต์ดัดและความเหนียวของคาน แต่ถ้าเพิ่มแรงดึงที่ใช้ในการดึงลวดอัดแรง จะทำให้คานมีสติฟเนสและน้ำหนักแตกร้าวเพิ่มขึ้น การเพิ่มระยะเยื้องศูนย์ทำให้คานมีกำลังรับโมเมนต์ดัดเพิ่มขึ้น แต่ไม่มีผลต่อความเหนียว เมื่อระยะเยื้องศูนย์เพิ่มขึ้น และใช้หน่วยแรงดึงมากคานจะมีสติฟเนสลดลง ในขณะที่เมื่อใช้หน่วยแรงดึงน้อยคานจะมีสติฟเนสเพิ่มขึ้น การลดจำนวนดีวิเอเตอร์จะมีผลน้อยต่อการลดลงของระยะเยื้องศูนย์ เมื่อเสริมกำลังโดยใช้ระยะเยื้องศูนย์มาก การลดจำนวนดีวิเอเตอร์จะทำให้กำลังรับโมเมนต์ดัด ลดลงน้อยกว่าเมื่อเสริมกำลังโดยใช้ระยะเยื้องศูนย์น้อย แนวการวางตัวของลวดอัดแรงภายนอกมีผลต่อกำลังรับโมเมนต์ดัด สติฟเนส และความเหนียวของคาน โดยในการกำหนดแนวการวางตัวของลวดอัดแรงภายนอก ต้องคำนึงถึงการเพิ่มขึ้นของหน่วยแรงดึงในลวดอัดแรง เมื่อมีน้ำหนักกระทำและรูปแบบของน้ำหนักกระทำ แนวการวางตัวของลวดอัดแรงเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมู ให้กำลังรับโมเมนต์ดัด สติฟเนสและความเหนียวได้ดีกว่า แนวการวางตัวของลวดอัดแรงเป็นรูปตัววี นอกจากนี้พบว่าคานสะพานทุกประเภทที่นำมาศึกษา มีพฤติกรรมคล้ายคลึงกันเมื่อเสริมกำลังรับโมเมนต์ดัด ด้วยวิธีอัดแรงภายนอก