พฤติกรรมเสาคอนกรีตที่มีกำลังอัดต่ำเสริมกำลังโดยวิธีการโอบรัดด้วยเหล็กแผ่นเหนียวอัดแรงภายหลัง
Experimental Study of Low Strength Concrete Columns Strengthened with High Ductile Post-tensioned Metal Straps
Abstract
งานวิจัยนี้ศึกษาประสิทธิภาพของระบบเสริมกำลังโดยวิธีการโอบรัดด้วยเหล็กแผ่นเหนียวภายใต้แรงอัดแบบเยื้องศูนย์ มีวัตถุประสงค์เพื่อทำการศึกษาประสิทธิภาพของการเสริมกำลังเสาคอนกรีตกำลังอัดต่ำโดยวิธีการโอบรัดด้วยเหล็กแผ่นพืดกำลังสูง โดยแบ่งช่วงการทดสอบออกเป็น 2 ระยะ คือระยะที่ 1 ทำการทดสอบประสิทธิภาพการเสริมกำลังตัวอย่างคอนกรีตรูปทรงกระบอกที่มีกำลังอัดประลัยต่ำ (15 MPa) จากการศึกษาพบว่าตัวอย่างที่มีการรัดรอบโดยมีระยะห่างการรัดรอบเท่ากับ 0 มีค่ากำลังอัดประลัยเพิ่มขึ้นร้อยละ 262 และมีค่าดัชนีประสิทธิภาพเท่ากับ 1.655 ซึ่งนำมาใช้ในการเสริมกำลังเสาคอนกรีตกำลังประลัยต่ำจำนวน 12 ตัวอย่าง ในระยะที่ 2 ภายใต้แรงอัดแบบเยื้องศูนย์ ซึ่งผลจากการศึกษาพบว่าการเสริมกำลังเสาคอนกรีตกำลังอัดต่ำด้วยวิธีการโอบรัดด้วยแผ่นเหล็กเหนียวมีผลต่อการเพิ่มความสามารถในการรับโมเมนต์ดัดของเสาน้อยมากจนไม่มีนัยสำคัญ แต่เมื่อเปรียบเทียบกับความสามารถในการรับน้ำหนักของเสาตามแนวแกนที่เพิ่มขึ้นคิดเป็นร้อยละ 28 และอิทธิพลการรัดรอบเสาทดสอบด้วยวิธีการเสริมกำลังดังกล่าว พบว่าการเสริมกำลังเสาคอนกรีตกำลังต่ำโดยโอบรัดด้วยเหล็กพืดกำลังสูงสามารถเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกตามแนวแกนอย่างมีนัยสำคัญ โดยแปรผันตามจำนวนชั้นของการรัดรอบด้วยแผ่นเหล็กเหนียว
This research studies the performance of the lateral confined concrete columns under eccentric compression by the application of strapping technique with high-ductile metal straps. The objective is to study the efficiency of strengthening technique for low-strength concrete columns using high-strength metal straps as lateral confinement. The experimental testing program consists of two phases. Phase 1 features the examination of the effectiveness of lateral confinement using metal straps of cylindrical concrete samples with low compressive strength (15 MPa). The result shows an increase of compressive strength by up to 262% for a confined specimen with metal spacing = 0 and the performance index = 1.655. The performance index with a similar strengthening scheme from Phase 1 is used to strengthen 12 low strength concrete columns in Phase 2. All of the test specimens were subjected to a combination of axial compression and bending. The results of this study show that the lateral confinement using metal strapping technique has a little effect on increasing the flexural capacity of the sections. However, the confined sections show a significant increase in the axial capacity by up to 28% compared with an unconfined specimen. Based on the present study, it shows that the application of highly ductile metal straps for lateral confinement of low-strength concrete columns significantly improves axial compression capacity of low strength concrete columns with the numbers of strapping layers.
Keywords
[1] T. Imjai and R. Garcia, “Performance of damaged RC beams repaired and/or strengthened with FRP sheets: An experimental investigation,” in Proceedings of the 24th Australian Conference on the Mechanics of Structures and Materials (ACMSM24), At Perth, Australia, vol. 1, 2016, pp. 115.
[2] B. J. Bett, R. E. Klingner, and J. O. Jirsa, “Lateral load response of strengthened and repaired reinforced concrete columns,” ACI Structural Journal, vol. 85, no. 5, pp. 499–508, 1988.
[3] Y. H. ChaiI, M. J. N. Priestley, and F. Seible, “Seismic retrofit of circular bridge columns for enhanced flexural performance,” ACI Structural Journal, vol. 88, no. 5, pp. 572–584, 1991.
[4] M. Frangou, K. Pilakoutas, and S. Dritsos, “Structural repair strengthening of RC columns,” Construction Building Materials, vol. 9, no. 5, pp. 259–266, 1995.
[5] M. Frangou, “Strengthening of concrete by lateral confinement,” Ph.D. thesis, Department of Civil and Structural Engineering, The University of Sheffield, UK, 1996.
[6] T. Imjai, U. Chaisakulkiet, R. Garcia, and K. Pilakoutas, “Strengthening of RC members using post-tensioned metal straps: State of the research,” Lowland Technology International Journal, vol. 20, no. 2, pp. 187–196, 2018.
[7] C.K. Ma, A.Z. Awang, W. Omar, M. Liang, S.W. Jaw, and M. Azimi, “Flexural capacity enhancement of rectangular high-strength concrete columns confined with post-tensioned steel straps: Experimental investigation and analytical modelling,” Structural Concrete Journal of the Fib. vol. 17, no. 4, pp. 668–676, 2016.
[8] B.M. Johnson and A.H. Wilson, Building Code Requirements for Structural concrete and Commentary. Terminology of Building Conservation Industry, Division of Building Research, NRC Canada, ACI 318-14, 2015.
[9] Commission of the European Communities, “Eurocode No. 8: Structures in seismic regionsdesign part 1. generala and building,” Report EUR 12266 EN, May 1988.
[10] E. C. Bentz, “Sectional analysis of reinforced concrete,” Ph.D. thesis, Department of Civil Engineering, University of Toronto, 2000.
[11] F.J. Vecchio and M.P. Collins, “The modified compression field theory for reinforced concrete elements subjected to shear,” ACI Journal, Proceedings, vol. 83, no. 2, pp. 219–231, 1986.
[12] F. J. Vecchio and M. P. Collins, “Compression response of cracked reinforced concrete,” ASCE Journal of Structural Engineering, vol. 119, no. 12, pp. 3590–3610, 1993.
[13] T. Imjai, M. Setkit, R. Garicia, and F. Figueiredo, “Flexural strengthening of damaged low strength concrete beams using PTMS and/or NSM techniques,” Case Studies in Construction Materials, in press, 2020.
DOI: 10.14416/j.kmutnb.2021.05.012
ISSN: 2985-2145
Email this article 
Hide
Show all