Page Header

Home > Vol 34, No 1 (2024) > Kasor

ประสิทธิภาพของคานคอมโพสิตสำเร็จรูปภายใต้แรงดัดในภาวะใช้งานและภาวะสุดขีด
Service and Ultimate Performance of Simply-Support Precast Composite Beams

Affan Kasor, Kan Srisuwan, Nitisak Madden, Thanongsak Imjai, Jakkapol Tipsuwan

Abstract


งานวิจัยนี้ศึกษาทำการทดลองและเชิงตัวเลขตรวจสอบประสิทธิภาพของคานคอมโพสิตสำเร็จรูปที่ทำจากเหล็กแผ่นรีดร้อนและคอนกรีต การผสมผสานระหว่างเหล็กและคอนกรีตทำได้โดยรูปแบบการตัดแผ่นเอวที่คานเหล็กที่แตกต่างกันรูปร่างของการตัด มีสามแบบประกอบด้วย การตัดครีบฉลาม (SF-cut) การตัดเดือย (TN-cut) และก้นหอย (MCL-cut) เพื่อสร้างคานคอนกรีตสำเร็จรูป จากผลการทดสอบคานเสริมเหล็กคอมโพสิตหน้าตัด MCL-cut มีความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุก และรับโมเมนต์สูงสุด รองลงมาเป็น SF-cut และ TN-cut จากศึกษาประสิทธิภาพของคานทดสอบเมื่อพิจารณาค่าการโก่งตัวที่กลางคานต่อน้ำหนักบรรทุกของคานคอมโพสิตทั้งสามแบบแล้ว SB-1(TN-cut) มีค่ามากที่สุด รองลงมา คือ SB-2(SF-cut) และที่น้อยที่สุด คือ SB-3(MCL-cut) ดังนั้น SB-3(MCL-cut) ที่มีค่าการโก่งตัวที่กลางคานน้อยที่สุดจึงเป็นคานคอมโพสิตที่ดีที่สุด การทำนายค่าโมเมนต์ดัดประลัยจากการวิเคราะห์แบบจำลองทางไฟไนต์เอลิเมนต์ที่ใช้การจำลองการวิบัติของคอนกรีตแบบ CDP Model (Concrete Damaged Plasticity) สำหรับคานคอมโพสิตให้ผลการทำนายใกล้เคียงกับผลการทดสอบที่น้ำหนักสูงสุด และมีค่าน้อยกว่าผลที่ได้จากการทดสอบหลังจากน้ำหนักสูงสุด 5%

This paper aims to carry out an experimental and numerical investigation of the performance of simply supported precast composite beams made of a hot-rolled steel section fixed in concrete. The composite action between steel and concrete was achieved by different web-cutting configurations. Three different web shapes consisting of shark fin- cut, tenon cut and modified clothoidal- cut of web dowel were used to construct the precast concrete beams. Based on the test result, the precast beam with modified clothoidal-cut of web dowel yields the highest characteristics of both stiffness and ultimate capacity as compared with the tenon, and shark-fin cuts, respectively. Predicted loads from non-linear FEA using a concrete damage plasticity model showed a good agreement with the experimental results at peak loads. After the post- peak, the numerical predictions was found to underestimate the load by up to 5%.


Keywords



[1] R. Zanon, J. Berthellemy, G. Seidl and W. Lorenc. (2014, June). An innovative solution for small span bridges –precobeam, [Online]. Available: https://www.researchgate.net/profile/Jacques- Berthellemy/publication/324038919_An_ innovative_solution_for_small_span_bridges_-_ Precobeam/links/5aba4860a6fdcc0e3d9eac50/ An-innovative-solution-for-small-span-bridges- Precobeam.pdf

[2] T. Imjai, P. Bangriang, T. Tohsoh, and M. Setkit, “Service and ultimate behaviour of slim floor composite beams Built-up form hot rolled coil steel,” Engineering Joumal of Research and Development, vol. 32, no. 2, pp. 115–128, 2021 (in Thai).

[3] P. Harnatkiewicz, A. Kopczyński, M. Kożuch, W. Lorenc and S.Rowiński, “Research on fatigue cracks in composite dowel shear connection,” Engineering Failure Analysis, vol. 18, no. 5, pp. 1279–1294, 2011.

[4] H. Sinaei, M. Shariati, H. Abna, M. Aghaei, and A. Shariati, “Evaluation of reinforced concrete beam behaviour using finite element analysis by ABAQUS,” Scientific Research and Essays, vol. 7, no. 21, pp. 2002–2009, 2012.

[5] W. Lorenc, “Concrete failure of composite dowels under cyclic loading during full-scale tests of beams for the “Wierna Rzeka” bridge,” Engineering Structures, vol. 209, 2020.

[6] ABAQUS. (2016). FEA software and User’s Manual version 6.14. Hibbitt, karlsson Sorensen Inc., Rhode Island, USA. [Online]. Available: http://www.abaqus.com

[7] Standard Test Method For Compressive Strength Of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-In. Or [50-Mm] Cube Specimens), ASTM International, 2013.

[8] Rolled steels for general structure, JIS G3101, 2015.

[9] W. Lorenc, E. Kubica, and M. Kozuch, “Testing procedures in evaluation of resistance of innovative shear connection with coposite dowel,” Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 10, no. 3, pp. 51–63, 2010.

[10] B. Sainey, L. Yeou-Fong, H. Tseng-Hsing, and W. Chai-Hao, “Three-point bending test and Finite Element Analysis on FRP Bridge Deck,” Tokyo Institute Steel of Technology, Tokyo, Japan, 2012.

[11] Sahaviriya Steel Industries PLC. (2013). S400 steel is a structural hot Rolled steel. SSI. Bangkok., Thailand. [Online]. (in Thai). Available: https:// ssi-steel.com/index

[12] Building code requirements for reinforced concrete and commentary, ACI Committee 318 – 11, 2011.

[13] D. Carreira and K. Chu, “Steel strain relationship for plaine concrete intension,” ACI Journal, no. 82–72, pp. 797–804, 1985.

Full Text: PDF

DOI: 10.14416/j.kmutnb.2023.12.006

ISSN: 2985-2145