การศึกษาจุดเหมาะสมของการซ่อมบำรุงคานคอนกรีตเสริมเหล็กด้วยวัสดุคอมโพสิต

มาตรฐานการออกแบบโครงสร้างในปัจจุบันได้มีการปรับปรุงพัฒนาเพื่อให้โครงสร้างที่จะออกแบบนอกจากจะต้องรับน้ำหนักบรรทุกปกติแล้ว โครงสร้างยังจะต้องสามารถรับน้ำหนักกระทำจากธรรมชาติได้ด้วย ทำให้โครงสร้างที่ถูกสร้างขึ้นในอดีตไม่สามารถผ่านเกณฑ์การออกแบบปัจจุบันได้ นอกจากนี้การเปลี่ยนลักษณะการใช้สอยของโครงสร้าง การเพิ่มความสามารถให้กับโครงสร้างให้มีกำลังรับน้ำหนักมากขึ้น หรือให้คงสภาพการใช้งานต่อไปได้นั้น จะต้องมีการเสริมกำลังให้กับโครงสร้างเพื่อให้สามารถรับแรงและการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวได้ ซึ่งการเสริมกำลังมีความจำเป็นในแง่ของการเพิ่มขีดความปลอดภัยของโครงสร้างให้สมารถผ่านเกณฑ์มาตรฐานการออกแบบปัจจุบันรวมทั้งเป็นการประหยัดค่าใช้จ่ายโดยไม่ต้องทำการสร้างโครงสร้างใหม่
สืบเนื่องจากราคาของวัสดุคอมโพสิตที่ใช้เสริมกำลังมีราคาสูง ทำให้การหาจุดเหมาะสมในการเสริมกำลังคานคอนกรีตเสริมเหล็กด้วยวัสดุคอมโพสิตจึงมีความจำเป็น ปริญญานิพนธ์ฉบับนี้ จึงได้ศึกษาหาจุดเหมาะสมของการเสริมกำลังโดยใช้เทคนิคทางสถิติที่เรียกว่า Statistical design of experiment (DOE) ในการหาความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร โดยในการศึกษาจะใช้ระเบียบวิธีไฟไนท์อิลิเมนท์ในการวิเคราะห์พฤติกรรมของคานคอนกรีตเสริมเหล็กจำนวน 4 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มที่ไม่ได้เสริมกำลัง กลุ่มที่เสริมกำลังด้วยคาร์บอนไฟเบอร์กลุ่มที่เสริมกำลังด้วยอาระมิด และกลุ่มที่เสริมกำลังด้วยกลาสไฟเบอร์ในการเสริมกำลังให้กับโครงสร้างแบบจำลองเป็นการนำวัสดุคอมโพสิต (Composite-Materials) ชนิด Carbon, Aramid และ Glass เสริมกำลังให้กับแบบจำลองโดยพิจารณาถึงความหนา ความยาว ความกว้าง และคุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิตแต่ละชนิด การสร้างแบบจำลองและวิเคราะห์ในปริญญานิพนธ์ได้ใช้โปรแกรม ABAQUS วิเคราะห์หากำลังความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกของคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่เสริมกำลังด้วยวัสดุคอมโพสิตแต่ละชนิด เพื่อศึกษาผลที่ได้จากการสร้างแบบจำลองนำมาเปรียบเทียบและวิเคราะห์ปัจจัยที่มีผลต่อกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่เสริมกำลังด้วยวัสดุคอมโพสิตแต่ละชนิด จากแบบจำลองที่สร้างขึ้น อย่างไรก็ตามการหาจุดเหมาะสมในการเสริมกำลังจะต้องหาความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต่าง ๆ ที่มีผลต่อกำลังรับน้ำหนักของคาน ดังนั้นปริญญานิพนธ์ฉบับนี้จึงได้นำเทคนิค DOE ในการหาความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยที่มีผลต่อการเสริมกำลังคานคอนกรีตเสริมเหล็กเพื่อหาจุดเหมาะสมของการเสริมกำลังของคานคอนกรีตเสริมเหล็กด้วยวัสดุคอมโพสิต จากการศึกษาพบว่า วัสดุเสริมกำลังชนิดคาร์บอนจะสามารถรับน้ำหนักมากที่สุด รองลงมาคืออาระมิด และกลาสไฟเบอร์ตามลำดับ ส่วนความหนาและความกว้างของวัสดุเสริมกำลังจะมีผลต่อพฤติกรรมของคานเหมือนกัน อย่างไรก็ตามการเพิ่มความหนาหรือความกว้างของวัสดุเสริมกำลังที่มากเกินไปก็ไม่ได้ช่วยให้กำลังรับน้ำหนักของคานสูงขึ้น ส่วนการเพิ่มความยาวของวัสดุเสริมกำลังจะทำให้กำลังรับน้ำหนักของคานสูงขึ้นอย่างไรก็ตามถ้าหากพิจารณาจากภาพรวมของตัวแปรทั้งหมดโดยใช้เทคนิค DOE แล้วจะทำให้ได้จุดเหมาะสมของการเลือกใช้วัสดุคอมโพสิตในการเสริมกำลังทั้งในแง่ของกำลังและค่าใช้จ่ายด้วย