โครงการศึกษาก...

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)