FRP หุ้มคอลัมน์

วิธีการเสริมความแข็งแรงเสาคอนกรีตเสริมเหล็กคือการหุ้ม CFRP รอบเสา ขั้นตอนการเสริมความแข็งแรงของเสาคอนกรีตมีดังนี้:

1. ออกแบบความยาวและความกว้างของผ้าแต่ละผืนให้สอดคล้องกับความสูงของเสา

2. ทำความสะอาดพื้นผิวของเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก และลอกชั้นปูนฉาบที่ผิวทรงกระบอกออกเพื่อทำความสะอาด

3. ปรับระดับพื้นผิวของเสา วางผงสำหรับอุดรูบนพื้นผิวของเสา และปรับระดับพื้นผิวของเสา

4. ใช้แปรงทากาวติดฐาน

5. ทากาวลงบนกาวและเช็ดให้แห้งด้วยกาว

6. ติดผ้าใยแก้วและใช้แปรงพลาสติกชนิดพิเศษขูดพื้นผิวของผ้าให้เป็นผ้าใยวิสโคสซึมผ่านได้

7. ฉาบปูน

เสาคอนกรีตเสริมเหล็กในโครงสร้างต้องรับแรงกดตามแนวแกนและโมเมนต์ดัดที่ปลายเสา ภายใต้แรงกดตามแนวแกนและโมเมนต์ดัดที่ปลายเสา คอนกรีตในบริเวณรับแรงอัดไม่เพียงแต่จะทำให้เกิดการเสียรูปตามแนวแกนเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการขยายตัวตามขวางอันเนื่องมาจากปรากฏการณ์ปัวซองอีกด้วย หากการขยายตัวด้านข้างของคอนกรีตไม่ถูกจำกัด คอนกรีตจะแตกร้าว เมื่อหุ้มผ้าใยสังเคราะห์ไว้บนพื้นผิวด้านนอกของเสา การขยายตัวตามขวางของคอนกรีตจะทำให้เกิดแรงดึงของผ้าใยสังเคราะห์ในชั้นนอก และผ้าใยสังเคราะห์จะจำกัดคอนกรีตเพื่อป้องกันการขยายตัว ทำให้คอนกรีตอยู่ในสภาวะความเค้นสามมิติ ด้วยเหตุนี้ ความแข็งแรงอัดสูงสุดและประสิทธิภาพการเสียรูปของคอนกรีตจึงเพิ่มขึ้น และประสิทธิภาพการเสียรูปพลาสติกของเหล็กเสริมตามยาวในบริเวณรับแรงดึงก็เพิ่มขึ้นอย่างเต็มที่ ดังนั้น การหุ้มผ้าไฟเบอร์บนพื้นผิวของเสาคอนกรีตเสริมเหล็กจึงไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความเหนียวและความต้านทานแผ่นดินไหวของเสาอีกด้วย

ปัจจัยที่มีผลต่อความสามารถในการรับแรงอัดของเสาเสริมแรงหลัง

1.รูปร่างหน้าตัดของคอลัมน์

เสาคอนกรีตเสริมเหล็กในทางวิศวกรรมโดยทั่วไปจะมีหน้าตัดเป็นวงกลม สี่เหลี่ยมผืนผ้า หรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส เมื่อเสาหน้าตัดวงกลมถูกจำกัดด้วยผ้าใยสังเคราะห์ จะเกิดแรงดึงรอบวง และแรงดันด้านข้างที่จำกัดอย่างต่อเนื่องจะถูกส่งไปยังคอนกรีตตามแนวขอบของหน้าตัด เมื่อ FRP ปิดกั้นเสาทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า แรงดันด้านข้างของคอนกรีตจะดัน FRP ออกด้านนอก ซึ่งทำให้ FRP ให้แรงดันด้านข้างสูงสุดที่มุม และแรงดันด้านข้างต่ำสุดที่กึ่งกลางของขอบ ดังนั้น เฉพาะมุมและส่วนกลางของคอนกรีตเท่านั้นที่ถูกจำกัดโดยส่วนโค้งได้ดีกว่า

ชี้ให้เห็นว่ารูปร่างของหน้าตัดมีอิทธิพลอย่างมากต่อความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุดและความสามารถในการเสียรูปของเสาสั้น และระดับการปรับปรุงคือเสาทรงกระบอก เสาสี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือเสาสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีมุมเอียง ทรงรี มุมเอียง เสาสี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือเสาสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ไม่มีมุมเอียงจากสูงไปต่ำ ดังนั้น ในทางปฏิบัติทางวิศวกรรม ควรใช้หน้าตัดวงกลมหรือวงรีในการหุ้มเส้นใย หากจะใช้หน้าตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า ควรสกัดมุมฉากของหน้าตัดให้เป็นมุมมน แล้วเสริมความแข็งแรงด้วยผ้าใยสังเคราะห์

2. พารามิเตอร์มิติของหน้าตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้า

อัตราส่วนของหน้าตัดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อความสามารถในการรับน้ำหนักตามแนวแกนของเสา พบว่าเมื่ออัตราส่วนความยาวต่อความกว้างของคอนกรีตเปลี่ยนจาก 1:1 เป็น 6:1 การเพิ่มขึ้นของความสามารถในการรับน้ำหนักจะลดลงจาก 1.17 เป็น 1.08 หรือเกือบ 10% เมื่ออัตราส่วนความยาวต่อความกว้างเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง การเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนความยาวต่อความกว้างจะส่งผลต่อการปรับปรุงความสามารถในการรับน้ำหนักน้อยลงเรื่อยๆ เนื่องจากข้อจำกัดของ FRP จะเล็กลงเรื่อยๆ เมื่ออัตราส่วนของหน้าตัดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเพิ่มขึ้น และอิทธิพลของอัตราส่วนก็จะน้อยลงเรื่อยๆ

นอกจากอัตราส่วนของหน้าตัดแล้ว รัศมีของร่องลิ่มของหน้าตัดยังส่งผลต่อความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาอีกด้วย ยิ่งรัศมีร่องลิ่มมีขนาดใหญ่เท่าใด ข้อจำกัดของคอนกรีตก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความสามารถในการรับน้ำหนักก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม รัศมีของร่องลิ่มมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก

3. จำนวนสติ๊กเกอร์ผ้าใยขวาง

เหตุผลที่เสาคอนกรีตเสริมเหล็กสามารถปรับปรุงความสามารถในการรับน้ำหนักและความเหนียวได้นั้น เป็นเพราะคอนกรีตถูกยึดด้วยผ้าใยสังเคราะห์ขวาง จากแรงทางเดียวเป็นแรงสามทางเชิงซ้อน ดังนั้น จำนวนชั้นของเส้นใยจึงเพิ่มขึ้น แรงยึดเกาะคอนกรีตเพิ่มขึ้น และความสามารถในการรับแรงอัดของคอนกรีตก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน จะเห็นได้ว่ายิ่งอัตราส่วนด้านเล็กลง อิทธิพลของจำนวนชั้นยึดเกาะก็ยิ่งมากขึ้น

ในทางปฏิบัติวิศวกรรม จำนวนชั้นของผ้าใยแก้วควรคำนวณจากการคำนวณการออกแบบ สำหรับเสาคอนกรีตเสริมเหล็กที่มีความยาวและความกว้างต่างกันมาก การปรับปรุงประสิทธิภาพของการเสริมแรงด้วยการใช้ผ้าใยแก้วเป็นเรื่องยาก และควรพิจารณาวิธีการอื่นๆ

4. ผลของการรับน้ำหนักก่อนการเสริมเหล็ก

การเสริมเหล็กมักจะดำเนินการภายใต้ภาระบางอย่าง เว้นแต่จะใช้ตัวรองรับชั่วคราวอื่นเพื่อถ่ายโอนภาระภายนอก ควรพิจารณาอิทธิพลของภาระก่อนการเสริมเหล็ก นั่นคือ อิทธิพลของแรงทุติยภูมิที่กระทำต่อเสา ก่อนการเสริมกำลังเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก คอนกรีตจะอยู่ในสถานะความเครียดเริ่มต้นภายใต้ภาระภายนอก หลังจากการเสริมเหล็ก จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เกิดขึ้นกับส่วนเสริมเหล็กก่อนการรับน้ำหนัก และจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เกิดขึ้นกับส่วนเสริมเหล็ก ดังนั้น CFRP จึงอยู่ในสถานะความเครียดเป็นศูนย์และไม่มีผลต่อการยึดเกาะคอนกรีต

5. การคืบคลานของคอนกรีต

การคืบของคอนกรีตจะส่งผลต่อความสามารถในการรับน้ำหนักและความสามารถในการเสียรูปของเสาคอนกรีตเสริมเหล็กภายใต้การรับน้ำหนักในระยะยาวด้วย

นอกจากนี้ อัตราส่วนความเพรียวบางของเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก ความแข็งแรงในการบีบอัดของคอนกรีต การกัดกร่อนของเหล็กเส้น คุณสมบัติเชิงกลของ FRP และปัจจัยอื่นๆ จะส่งผลต่อความแข็งแรงในการบีบอัดของเสาคอนกรีตเสริมเหล็ก