รอยแตกร้าวคอนกรีตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์

ภาพรวมโครงการ

อาคารโรงงานอุตสาหกรรมเบาสองชั้นมีโครงสร้างคาน-เสาที่ชั้นล่าง มีช่วงคานหลัก 9 เมตร และระยะห่างคาน 6 เมตร ชั้นบนเป็นโครงสร้างอิฐ-คอนกรีต คานหลักใช้คานคอนกรีตเสริมเหล็กสำเร็จรูป ณ สถานที่ก่อสร้าง และปลายด้านบนเชื่อมกับแผ่นเหล็กฝังที่ด้านข้างเสาผ่านชิ้นส่วนฝัง พื้นทำจากพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กสำเร็จรูป ระหว่างการใช้งาน พบว่าพื้นผิวคานสองแห่งมีรอยแตกร้าวแนวทแยงมุมที่เจาะทะลุใกล้ปลายคานทั้งสองข้าง รอยแตกร้าวมีความกว้างสูงสุด 5 มิลลิเมตร และมีความยาวตั้งแต่ 20 ถึง 200 มิลลิเมตร ดังแสดงในรูปที่ 1

การวิเคราะห์ความเสียหาย

1 การตัดสินรูปแบบการพังทลาย จากพื้นผิว รูปแบบการพังทลายของคานหลักของโครงสร้างมีความคล้ายคลึงกับการเกิดการพังทลายจากแรงเฉือนมาก การวินิจฉัยเบื้องต้นคือการเกิดการพังทลายจากแรงเฉือนที่เกิดจากกำลังรับแรงเฉือนของคานไม่เพียงพอ เนื่องจากปูนฉาบที่พื้นผิวคานอาจส่งผลเสียต่อการวิเคราะห์และการตัดสินใจ จึงตัดสินใจที่จะทำการตรวจสอบและวิเคราะห์เพิ่มเติมหลังจากนำปูนฉาบออกแล้ว เมื่อนำปูนฉาบออกแล้ว ไม่พบรอยแตกร้าวที่ปลายคาน พบรอยแตกร้าวเล็กๆ หลายจุดในคานใกล้ช่วงกลาง ทิศทางตั้งฉากกับแกนคาน ระยะห่างเท่ากัน และความยาวของรอยแตกร้าวอยู่ที่ประมาณ 1/3 ถึง 1/2 ของความสูงคาน จากการเกิดการแตกร้าวของคาน สรุปได้ว่าคานได้รับความเสียหายเนื่องจากกำลังรับแรงดัดไม่เพียงพอ และตัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดความเสียหายเนื่องจากกำลังรับแรงเฉือนไม่เพียงพอออกไป

2. การวิเคราะห์สาเหตุความเสียหาย

เนื่องจากโครงสร้างเดิมไม่มีแบบก่อสร้าง จึงทำให้การระบุสาเหตุของความเสียหายของโครงสร้างเป็นเรื่องยาก หลังจากการตรวจสอบ ณ สถานที่ก่อสร้างพบว่ามีการดำเนินการก่อสร้างคานหลักโดยมิชอบ คนงานภาคสนามรายงานว่าคานไม่เป็นไปตามระยะเวลาบำรุงรักษาที่กำหนด จึงดำเนินการยกของ ความเสียหายของคานและการโก่งตัวของคานขนาดใหญ่ อาจทำให้ความแข็งแรงของคอนกรีตลดลง ซึ่งอาจเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้การผลิตปศุสัตว์ล้มเหลว หลังจากการตรวจสอบสถานที่ก่อสร้างอย่างละเอียด พบว่าผนังอิฐสองชั้นถูกสร้างบนพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กโดยตรง ซึ่งไม่มีน้ำหนักบรรทุกดังกล่าวในแบบก่อสร้างเดิม เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักบรรทุกของโครงสร้างโดยเทียม ทำให้แรงกระทำจริงของโครงสร้างไม่สอดคล้องกับน้ำหนักบรรทุกที่ออกแบบไว้

หลังจากการทดสอบคาร์บอไนเซชันของคอนกรีตแล้ว ไม่พบสิ่งผิดปกติใดๆ เนื่องจากความแข็งแรงของคอนกรีตอาจเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดความเสียหาย จึงใช้การทดสอบความแข็งแรงของคอนกรีตร่วมกับคลื่นอัลตราโซนิกและแรงสะท้อนกลับ หลังจากการแปลงสภาพตามวิธีที่ระบุไว้ในข้อกำหนดแล้ว กำลังอัดของคอนกรีตที่ได้จะเป็นไปตามข้อกำหนดของแบบร่าง C25

จากผลการสำรวจในสถานที่และการวิเคราะห์ข้อมูลการทดลอง พบว่าสาเหตุหลักของความเสียหายต่อโครงสร้างมีดังนี้: (1) การเปลี่ยนแปลงการใช้โครงสร้างโดยเทียมส่งผลให้เกิดความแตกต่างอย่างมากระหว่างภาระจริงและภาระการออกแบบ (2) แบบจำลองการคำนวณโครงสร้างที่เรียบง่ายในระหว่างการออกแบบ ได้รับการบำบัดด้วยคานคงที่ที่ปลายทั้งสองด้าน ส่งผลให้การกำหนดค่าเหล็กเสริมดัดขวางไม่เพียงพอ

วิธีการเสริมโครงสร้างคาน

เนื่องจากอาคารโรงงานมีการใช้งานอยู่และพื้นที่ภายในมีจำกัด จึงไม่เหมาะที่จะใช้วิธีการเพิ่มขนาดหน้าตัดที่มีระยะเวลาก่อสร้างนาน เนื่องจากมีวัสดุไวไฟในอาคารโรงงาน อุปกรณ์เชื่อมจึงไม่เหมาะสม จากข้อดีและข้อเสียของวิธีการข้างต้น จึงตัดสินใจใช้ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์แบบทิศทางเดียวเพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับคานที่เสียหาย

ในจำนวนนี้ ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ 300 กรัม ใช้สำหรับต้านทานการดัดงอ ซึ่งเทียบเท่ากับเหล็กเส้นตามยาวในคอนกรีตเสริมเหล็ก ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ 200 กรัม ใช้สำหรับยึดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ 300 กรัม ขณะเดียวกันก็มีความต้านทานแรงเฉือนในระดับหนึ่ง เพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างจะไม่เกิดการแตกหักจากแรงเฉือนภายใต้แรงกดโดยไม่ได้ตั้งใจก่อนเกิดการแตกหักจากการดัดงอ

สรุปแล้ว

การใช้ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อเสริมแรงโครงสร้างเป็นวิธีการเสริมแรงโครงสร้างแบบใหม่ ด้วยโครงสร้างที่เรียบง่าย ทนทานต่อการกัดกร่อนและทนต่อความล้าได้ดี จึงเหมาะสำหรับโครงสร้างเสริมแรงรูปทรงต่างๆ มีข้อดีมากมาย เช่น ความแข็งแรงสูง น้ำหนักโครงสร้างไม่เพิ่มขึ้น และไม่กินพื้นที่ ถือเป็นวัสดุก่อสร้างชนิดใหม่ที่สามารถส่งเสริมการเสริมแรงโครงสร้างและบูรณะอาคารเดิมได้เป็นอย่างดี