Shear Behavior of Reinforced Concrete Deep Beams Strengthened with Carbon Fiber under Static Loadingพฤติกรรมการรับแรงเฉือนของคานลึกคอนกรีตเสริมเหล็กเสริมกำลังด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ภายใต้น้ำหนักบรรทุกแบบสถิตย์

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาพฤติกรรมการรับแรงเฉือนของคานลึกคอนกรีตเสริมเหล็กเสริมกำลังด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์โดยทำการทดสอบคาน 2 กลุ่ม ได้แก่คานที่มีอัตราส่วนช่วงการเฉือนต่อความลึกประสิทธิผล (a/d Ratio) เท่ากับ 1.00 และ 2.00 จำนวนทั้งหมด 6 ตัวอย่าง คานทดสอบมีขนาด 0.20 x 0.45 x 2.4 เมตร รูปแบบการเสริมกำลังมี 2 แบบ ได้แก่ U-wrap และ Fully wrap ผลการทดสอบพบว่าการเสริมกำลังแบบ Fully wrap สามารถเพิ่มกำลังรับแรงเฉือนซึ่งแสดงในรูปของกำลังรับน้ำหนักบรรทุกประลัยได้มากกว่าแบบ U-wrap นอกจากนี้ยังพบว่าอัตราการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักบรรทุกประลัยเมื่อเทียบกับคานอ้างอิงในคานกลุ่มที่ 2 มีมากกว่าคานกลุ่มที่ 1 แสดงให้เห็นถึงประสิทธิผลของการเสริมกำลังรับแรงเฉือนของคานลึกจะเห็นเด่นชัดเมื่อคานมีค่า a/d Ratio สูง และมีผลน้อยเมื่อคานมี a/d ratio ต่ำอันเป็นผลจากเมื่อคานที่มีค่า a/d ratio ต่ำคอนกรีตจะมีบทบาทสำคัญในการรับแรงเฉือนสูงอันเป็นผลจากพฤติกรรมแบบกลไกอาร์ช (Arch Action) ซึ่งการถ่ายแรงเฉือนจะประกอบไปด้วย Compression Strut และ Tension Tie ทำให้กำลังรับแรงเฉือนส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับกำลังอัดของคอนกรีตในแนว Compression Strut

This study investigates the shear behavior of reinforced concrete (RC) deep beams strengthened with carbon fiber reinforced polymer (CFRP). The experiment was divided into two groups of deep beams, which had a shear span to effective depth ratios (a/d ratios) of 1.00 and 2.00. In total, six identical specimens with dimensions of 0.20 x 0.45 x 2.4 meters were applied by two techniques to strengthen the RC deep beams: U-wrap and Fully wrap. Experimental results reveal that shear strength, in terms of load carrying capacity of the beams strengthened by Fully wrap type CFRP was higher than that of the beams strengthened by U-wrap type CFRP. The increase in the load carrying capacity compared to the reference beam in Group 2 beams was greater than that in Group 1 beams, indicating that the effectiveness of shear strengthening was evident when the beams had a/d ratio was high and it was little effected when the beam was a low a/d ratio. As a result, when the beam has a lower a/d ratio, the more concrete will play an important role in resisting high shear force as a result of Arch action behavior. The shear force transfer consists of Compression strut and Tension tie. The most of shear strength depended on the compressive strength of the concrete in the compression strut.