โครงการศึกษาก...
TRANSCRIPT
ส ำนกังำนกองทุนสนบัสนุนกำรวิจยั (สกว)
โครงการศึกษาก าลังต้านแผ่นดินไหวของโครงสร้างคอนกรีตส าเร็จรูปและการเสริมก าลังอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กต้าน
แผ่นดินไหว โครงการย่อยที่ 3 การศึกษาการเสริมก าลงัโครงสรา้งตา้นแผ่นดินไหว
ดว้ยวสัดุเสริมเสน้ใยธรรมชาติ
โครงกำรศึกษำวิจยั
ศ.ดร.อมร พิมำนมำศ (สถำบนัเทคโนโลยนีำนำชำติสิรินธร)
2
Sisal Plant (Agave Sisalana)
3
Sisal Fiber
4
Sisal Fiber Strip
5
Sisal Plant (Agave Sisalana) Sisal Fiber Sisal Fiber Strip
Use of Sisal Fiber
Ropes Carpets Wall Tiles
กำรเสริมก ำลงัคำน คสล.
8
9
Sisal Fiber
+
Epoxy
Properties Values
Mixed ratio A : B = 2 : 1 by weight
Pot life @ 25 °C 40 - 60 minutes
Flexural Strength 75 MPa
Tensile Strength 50 MPa
Compressive Strength 650 kgf/cm²
Pull out Strength 2.11 N/mm²
Elongation at break 2.5 %
ResinHardener
Strengthening Scheme
1. Sisal Fiber at Bottom 2. U-Shape Sisal Fiber 3. Sisal Fiber Rod
No. of Sisal Fiber Layer
1. One Layer 2. Two Layers
Anchorage System
1. Sisal Anchorage system 2. Epoxy Anchorage system
Flexural Reinforcement Ratio
1. Low Reinforcement 2. High Reinforcement
Fiber Type
1. Sisal Fiber 2. Carbon FRP
10
รำยละเอียดช้ินทดสอบ
Beam size 2700x250x150
2DB10 tensile reinforcement
2RB9 compressive reinforcement
RB6@50mm c/c shear reinforcement
11
Low Reinforcement (LR) group
Low Reinforcement
(LR) group13
รำยละเอียดช้ินทดสอบ
Beam size 2700x250x150
2DB16 tensile reinforcement
2DB10 compressive reinforcement
RB6@50mm c/c shear reinforcement
14
High Reinforcement (LR) group
High Reinforcement
(HR) group
16
กำรเตรยีมช้ินทดสอบ
1. เตรียมแบบและเหล็ก
เสริม
17
2. เทคอนกรีต
3. การเตรียมผิวและลบมุม
18
กำรเตรยีมช้ินทดสอบ
4. การเตรียมอีพอกซี 5. ทาอีพอกซีบนไฟเบอร์
กำรเตรยีมช้ินทดสอบ19
6. การติดตั้งไฟเบอรบ์นผิวคาน
กำรตดิตัง้อุปกรณว์ดั20
2 point loading
6 LVDTS to measure deflections
2 strain gauges to measure strain in tension reinforcement
1 strain gauge to measure strain in fiber
กำรทดสอบ21
ผลทดสอบ LR Group A
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70
Load
(kN
)
Deflection (mm)
LR-L2LR-L1LR-CON
ผลกำรทดสอบ LR Group A
LR-Con
คานควบคุม
LR-L1
LR-L2
ผลทดสอบ LR Group B
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Load
(kN
)
Deflection (mm)
LR-L2-U
LR-L1-U
LR-CON
ผลกำรทดสอบ LR Group B
LR-L1-U
LR-L2-U
ผลทดสอบ LR Group C
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Load
(kN
)
Deflection (mm)
LR-L2-S2-AN
LR-L2-S-AN
LR-L2-E-AN
LR-CON
ผลกำรทดสอบ LR Group C
LR-L2-S-AN
LR-L2-S2-AN
LR-L2-E-AN
ผลทดสอบ LR Group D
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70
Load
(kN
)
Deflection (mm)
LR-2R-L1
LR-2R
LR-CON
ผลกำรทดสอบ LR Group D
LR-2R
LR-2R-L1
ผลทดสอบ LR Group E
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70
Lo
ad (
kN
)
Deflection (mm)
LR-C1
LR-CON
ผลกำรทดสอบ LR Group E
LR-C1
ผลทดสอบ HR Group F
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Load
(kN
)
Deflection (mm)
HR-L1
HR-CON
ผลกำรทดสอบ HR Group F
HR-Con
คานควบคุม
HR-L1
ผลทดสอบ HR Group G
0
20
40
60
80
100
120
140
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Load
(kN
)
Deflection (mm)
HR-L2-UHR-L1-UHR-CON
ผลกำรทดสอบ HR Group G
HR-L1-U
HR-L2-U
ผลทดสอบ HR Group F
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Load
(kN
)
Deflection (mm)
HR-L2-E-AN
HR-L2-S2-AN
HR-CON
ผลกำรทดสอบ HR Group F
HR-L2-S2-AN
HR-L2-E-AN
กำรเปรียบเทียบ LR Group ทั้งหมด
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80 100
Load (kN
)
Deflection (mm)
Load Vs Deflection
LR-CON LR-L1 LR-L2 LR-L1-U LR-L2-U LR-L2-S-AN
LR-2R LR-2R-L1 LR-L2-M-AN LR-C1 LR-L2-S2-AN
กำรเปรียบเทียบ HR Group ทั้งหมด
0
20
40
60
80
100
120
140
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Load (kN
)
Deflection (mm)
Load Vs Deflection
HR-CON HR-L1 HR-L2-E-AN HR-L2-U HR-L2-S2-AN HR-L1-U
Summary of Experimental Work
Beam
Designation
Peak
Load
(kN)
Strengthening
Effect
(%)
Deflection
(mm)
Failure mode
Low Reinforcement ((LR) Group
LR-CON 38.92 - 53.82 Fail in flexural
LR-L1 50.65 30.1 45.73 Sisal fiber composites layer ruptured
LR-L2 53.58 37.7 32.28 Debonding of sisal fiber composites layers
LR-L1-U 61.87 59.0 71.08 Sisal fiber composites layer ruptured
LR-L2-U 72.59 86.5 76.65 Sisal fiber composites layers ruptured
LR-L2-S-AN 56.82 46.0 78.58Debonding and then rupture of bottom
layers of sisal fiber composites
LR-L2-S2-
AN63.04 62.0 77.56 Sisal fiber composites layers ruptured
LR-L2-E-AN 56.51 45.2 71.37Debonding and then rupture of bottom
layers of sisal fiber composites
LR-2R 53.48 37.4 48.07 NSM Sisal fiber rods ruptured
LR-2R-L1 63.95 64.3 49.85Sisal fiber composites layer and NSM rods
ruptured
LR-C1 60.79 56.2 24.26 Debonding of carbon FRP layer
40
Summary of Experimental Work
Beam
Designation
Peak Load
(kN)
Strengthening
Effect
(%)
Deflection
(mm)
Failure mode
High Reinforcement ((LR) Group
HR-CON 90.78 - 55.13 Fail in flexural
HR-L1 101.90 12.3 68.95 Sisal fiber composites layer ruptured
HR-L1-U 105.62 16.4 84.01 Sisal fiber composites layer ruptured
HR-L2-U 119.34 31.5 85.96 Sisal fiber composites layers ruptured
HR-L2-S2-
AN106.76 17.6 89.82 Sisal fiber composites layers ruptured
HR-L2-E-AN 112.51 24.0 88.51Debonding and then rupture of bottom layers
of sisal fiber composites
41
ประสิทธิภำพของ LR Group
130.1
137.7
130.1
146
130.1
159 1
86.5
137.7 1
62
156.2
137.4
164.3
159
145.2
186.5
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
EFFECT OF STRENGTHENING
SCHEMES (1 LAYER)
EFFECT OF STRENGTHENING
SCHEMES (2 LAYERS)
EFFECT OF NO. OF LAYERS
EFFECT OF ANCHORAGE SYSTEM
EFFECT OF FIBER TYPE
Norm
alized p
eak load a
s %
age r
atio
of
contr
ol
beam
Normalized peak load
of control beam LR
-L1
LR-L
1-U
LR-2
R
LR-L
2
LR-L
2-U
LR-2
R-L
1
LR-L
1
LR-L
2
LR-L
1-U
LR-L
2-U
LR-L
2-S
-AN
LR-L
2-S
2-A
N
LR-L
2-E
-AN
LR-L
1
LR-C
1
ประสิทธิภำพของ HR Group
112.3
116.4
117.6
116.4
131.5
124
0
20
40
60
80
100
120
140
160
EFFECT OF STRENGTHENING SCHEMES
EFFECT OF NO. OF LAYERS EFFECT OF ANCHORAGE SYSTEM
Norm
alized p
eak load a
s %
age r
atio
of
contr
ol
beam
Normalized peak load
of control beam
HR
-L1
HR
-L1
-U
HR
-L1
-U
HR
-L2
-U
HR
-L2
-S2
-AN
LR-L
2-E
-AN
กำรวิเครำะหด์ว้ยวิธีไฟไนตเ์อลิ
เมนต ์(โปรแกรม VecTor2)44
VecTor2 is a nonlinear finite element analysis (NLFEA) program for
the analysis of two-dimensional RC structures
VecTor2
45
108 Elements
10
Ele
men
ts
25x25 mm Concrete Element
Concrete Type 2
Concrete Type 1
Reinforcement Type 1
Reinforcement Type 2
Reinforcement Type 3
VecTor2
46
VecTor2
47
VecTor2
48
49
BeamPeak Load
(kN)
Analytical
Experimental
LR-CON (FEM) 40.00
1.04
LR-CON (EXP) 38.92
เปรยีบเทียบผลกำรวิเครำะหแ์ละไฟไนตเ์อลิเมนต์
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70
Lo
ad (
kN
)
Deflection (mm)
LR-CON (FEM)
LR-CON (EXP)