การทำนายพฤติกรรมการดัดของคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่เสื่อมสภาพได้รับการซ่อมและเสริมกำลังด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ Prediction of Flexural Behavior of Degraded Beam Repaired and Strengthened by CFRP Sheets Using Finite Element Method

Abstract

บทความนี้นำเสนอการทำนายพฤติกรรมการดัดของคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่เสื่อมสภาพ ได้รับการซ่อมและเสริมกำลังด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ โดยวิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์ ด้วยโปรแกรม ANSYS โดยนำผลวิเคราะห์ที่ได้มาเทียบกับผลจากงานวิจัยในอดีตที่ได้ทำการทดสอบในห้องปฏิบัติการ เปรียบเทียบในรูปแบบความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักบรรทุกกับการแอ่นตัวที่กึ่งกลางคาน ผลการศึกษาพบว่า แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์สามารถทำนายพฤติกรรมของคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่เสื่อมสภาพ ได้รับการซ่อมและเสริมกำลังด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยให้ผลสอดคล้องกับผลการทดสอบของงานวิจัยในอดีต อีกทั้งแบบจำลองที่ได้พัฒนาขึ้นนี้ยังสามารถทำการศึกษาผลกระทบของตัวแปรอื่นที่มีผลต่อพฤติกรรมและกำลังของคาน โดยตัวแปรที่ศึกษาได้แก่ กำลังอัดคอนกรีต กำลังรับแรงดึงของเหล็กเสริม และจำนวนของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งพบว่า กำลังอัดคอนกรีตมีผลค่อนข้างน้อยต่อการรับน้ำหนักบรรทุกสูงสุดของคานที่สภาวะประลัย กำลังรับแรงดึงของเหล็กเสริมมีผลต่อการรับน้ำหนักบรรทุกสูงสุดที่สภาวะประลัยอย่างมีนัยสำคัญ และจำนวนชั้นของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้คานคอนคอนกรีตเสริมเหล็กที่เสื่อมสภาพแล้วถูกซ่อมแซมด้วยซีเมนต์ไม่หดตัวและเสริมกำลังด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีการแอ่นตัวลดลงและกำลังรับน้ำหนักที่สภาวะประลัยสูงขึ้น

The paper presents the prediction of the flexural behavior of deteriorated concrete beams reinforced with carbon fiber sheets by a finite element model. The program ANSYS was chosen for the analysis. The results from the finite element model in terms of the load-deflection relationship are compared to results tested by the previous researcher, it was found that analytical results consistent with test results. Therefore, the model can effectively predict the flexural behavior of deteriorated reinforced concrete beams strengthened by carbon fiber sheets. The developed finite element model was used to analyze the effect of other variables on the beam flexural behavior, namely the compressive strength of concrete, tensile strength of reinforcing steel, and number of carbon fiber sheets. The results show that the effect of concrete compressive was not significant for maximum carrying load capacity for beams in all cases. The tensile strength of steel has a significant effect on the load-carrying capacity. As the number of CFRP layers has been increased, the deflection of the degraded reinforced concrete beam repaired and strengthened with CFRP sheet decreased and load load-carrying capacity of the beam significantly increased.