พฤติกรรมของโครงสร้างระบบผนังคอมโพสิตแบบผสมภายใต้แรงดัดและแรงตามแนวแกนBehaviour of Structural Composite Hybrid Panels Under Combined Bending and Axial Compression Loads

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาประสิทธิภาพการรับแรงภายใต้แรงกระทำร่วมคือแรงอัดตามแนวแกนและแรงดัดของระบบผนัง
คอมโพสิตแบบผสม พัฒนาออกที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลตะวันออก ผนังคอมโพสิตแบบผสมนี้ประกอบไปด้วย วัสดุประกบภายนอก (Sandwich Panel) เป็นไฟเบอร์ซีเมนต์บอร์ด และแกนกลาง (Core Material) ซึ่งเป็นคอนกรีตผสมเม็ดโฟมโพรียูรีเทน (Expandable Polystyrene; EPS) ภายในจัดเรียงเป็นต่อเนื่องเป็นลักษณะวาฟเฟิล การทดสอบประสิทธิภาพของการรับแรงเพื่อศึกษาพฤติกรรมของโครงสร้างของผนังต้นแบบภายใต้แรงกระทำร่วมตามแนวแกนและแรงดัด จำนวน 16 ตัวอย่าง มีความหนา 100 มิลลิเมตร แบ่งออกเป็น สองชนิด คือ Type A คือไม่มีโครงเหล็กเป็นแกนกลาง และ Type B มีโครงเหล็กรีดเย็น C75×45 เป็นแกนกลาง พบว่าค่าการแอ่นตัวของผนัง ชนิด Type A มีค่าสูงกว่าชนิด Type B เมื่อพิจารณาที่ค่าน้ำหนัก P2 เท่ากัน เนื่องจากผนังชนิด Type B มีเหล็กรีดเย็นอยู่บริเวณแกนกลาง จึงมีค่า Stiffness สูงกว่าแบบชนิด Type A และค่าน้ำหนักที่วิบัติของผนังแบบ Type B มีค่าสูงกว่า Type A เมื่อทำการวิเคราะห์ค่าเฉลี่ยของน้ำหนักที่ภาวะใช้งาน (Serviceability Load) ของผนังทดสอบ Type A และ Type B มีค่าเท่ากับ 1.22 kN และ 2.04 kN ตามลำดับ (Type B คิดเป็น 1.2 เท่าของ Type A) จากผลการทดสอบผนังตัวอย่างภายใต้แรงกระทำร่วม คือ แรงอัดตามแนวแกนและแรงดัด และเปรียบเทียบค่าอัตราส่วนระหว่างค่าน้ำหนักในภาวะใช้งาน (Serviceability Load) ต่อค่าน้ำหนักสูงสุด (Ultimate Load) พบว่าค่าเฉลี่ย Serviceability Load/Load at Failure (%) ของตัวอย่างผนังทดสอบ ชนิด Type A และ Type B มีค่าเท่ากับร้อยละ 31.2 และ 36.7 ตามลำดับ ดังนั้นจึงพิจารณากำหนดตัวคูณลดกำลัง (ϕ) เท่ากับ 0.3 ในแผนภูมิปฏิสัมพันธ์ (P-M Interaction Diagram) ระหว่างแรงอัดตามแนวแกนและโมเมนต์ดัดของโครงสร้างผนังคอมโพสิตเพื่อให้ผลการวิเคราะห์ และออกแบบเป็นไปในเชิงอนุรักษ์

This research deals with performance studies of load bearing hybrid composite walls under combined bending and axial compression loads developed at Rajamangala University of Technology Tawan-Ok. The hybrid composite wall consists of fiber cement board as a sandwich-board and light-weight foamed concrete mixed with Expandable Polystyrene foam (EPS) in waffle-arrangement as a core material. The testing programme includes sixteen structural composite panels and were tested under a combination of axial compression and flexural bending loads. Tested specimens were divided into two types; type A - without a steel skeleton and type B - with a cold-form C75×45 skeleton placed in the middle of the panel. Based on the test results, it was found that deflections of panels type A were higher than that of specimen type B due to the presence of a steel skeleton. The maximum failure loads of panel specimen type B exhibited higher loads than that of specimen type A. This is because the presence of cold-form steel in specimen type B caused a higher stiffness and thus a higher load bearing capacity. Moreover, it is also found that the serviceability loads of panel type A and type B are 1.22 kN and 2.04 kN, respectively. Based on the analysis of the test results, the P-M interaction diagram can be obtained by considering the reduction factor for the design procedure. For conservative design, the reduction factor (ϕ) = 0.3 is recommended by comparing the ratio between serviceability load and load at failure which are 31.2% and 36.7% for specimens type A and type B, respectively.