ประโยชน์ของวัสดุ FRP ในการก่อสร้างและโครงสร้างต้านแผ่นดินไหว​

การเสริมพลาสติกไฟเบอร์เสริมความแข็งแรง (FRP)นั้น ในด้านการเสริมทั้งแนวตั้งและแนวขวาง ต่างก็กำลังพัฒนาเพื่อใช้ในการสร้างอาคารและสะพานใหม่ๆ สิ่งที่ขับเคลื่อนการพัฒนาในครั้งนี้คือประสิทธิภาพของFRPที่แสดงออกมาในพื้นที่การผุกร่อน การเสริมFRPนั้นมีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักสูง มีความต้านทานต่อความล้าตัวที่ดี ไม่รบกวนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และมาการคลายตัวต่ำเมื่อเทียบกับการเสริมด้วยเหล็กกล้า ทำให้มันกลายเป็นตัวเลือกที่ดีและปลอดภัยสำหรับหลายๆอย่าง

พลาสติกไฟเบอร์เสริมความแข็งแรงด้วยเส้นใยแก้ว(GFRP) สร้างจากการนำเส้นใยแก้วมารวมกันในมัดเมทริกซ์ที่ทำมาจากไวนิลเอสเตอร์ ได้ถูกใช้ในการบูรณภาพมาแล้วเป็นจำนวนมาก โดยเฉพาะในการใช้เสริมการต้านแผ่นดินไหว การเสริมการต้านแผ่นดินไหวนั้นเป็นเทคนิคที่ปรับแต่งตัวอาคารคอนกรีตที่ถูกสร้างไว้อยู่แล้ว ปกป้องมันจากอาการดินทรุดและการสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว ด้วยการป้องกันการสึกกร่อน อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักที่สูง และความสะดวกในการขนย้ายและติดตั้งทำให้แท่งไฟเบอร์กลาสเป็นวัสดุตัวเลือกอันดับต้นๆในโปรเจคจำนวนมากที่จำเป็นจะต้องมีความสามารถในการแปรรูปแบบไม่ยืดหยุ่นและมีความแข็งแรงสูง

อย่างไรก็ตาม การเสริมFRPนั้นไม่มีประสิทธิภาพในการรับความเค้นและความเครียดในแนวตรงเนื่องจากไม่มีความเหนียว ผลการทดลองได้แสดงให้เห็นว่า แม้แท่งGFPRจะเจอกับแรงกดดันขีดสุดที่ประมาณ50%ของขีดจำกัดการทนแรงดึง สาเหตุที่ทำให้มันไม่สามารถทำงานได้เต็มทีก็เพราะมันขาดคุณสมบัติความเหนียวไป คุณสมบัติความเหนียวต่ำของFRPนั้นเป็นข้อสงสัยอย่างมากต่อการที่จะเอาไปใช้ในการป้องกันผลกระทบจากแผ่นดินไหวให้กับอาคารมีแบบโมเดลหลายรูปแบบที่แนะนำให้ติดตั้งการเสริมด้วยคอนกรีตเสริมเหล็กกล้าเช่น ทำเป็นคอลัมน์จำกัดเพื่อเพิ่มความเหนียวให้กับโครงสร้าง แต่มันไม่สามารถใช้ได้กับการใช้การเสริมแบบFRPเนื่องจากมันไม่มีความเหนียว แท่งFRPนั้นมีความเหนียวที่ต่างออกไปตามวัสดุที่ใช้ และรุ่นใหม่ก็เริ่มพัฒนาให้มีความเหนียวเพิ่มขึ้นเพื่อความยืนหยุ่นและดีกว่าคอนกรีตล้วน

ผลจากการทดสอบได้แสดงให้เห็นว่า คานคอนกรีดที่เสริมด้วยแท่งGFRPนั้นมีความยืดหยุ่นมากขึ้นอย่างมีนัยยะในระยะหลังจุดแตกหัก ดังนั้นวิธีนี้จึงได้ถูกเสนอเพื่อไปใช้ในการเพิ่มความเหนียวให้กับคานแท่งFRPเสริมความแข็งแรง พฤติกรรมของการประสานงานของแท่งเสริมกับคอนกรีตและการเชื่อมต่อกัน เป็นเรื่องที่ยากต่อการตัดสินใจมานับทศวรรษ และคำนึงถึงความแตกต่างของอิทธิพลของพารามิเตอร์

สิ่งสำคัญจากการค้นคว้า

มีความไม่มั่นใจเกี่ยวกับFRPที่ใช้ในอาคารก่อสร้างใหม่เกิดขึ้น เพราะว่าความสามารถในการยืดหยุ่นก่อนที่วัสดุจะถึงจุดแตกหักนั้นค่อนข้างที่จะน้อย หมายความว่าวัสดุค่อนข้างที่จะเปราะ ดังนั้น กฎที่เกี่ยวกับโครงสร้างเสริมอาคารด้วยFRP เช่น มาตรฐานรองรับความปลอดภัยแห่งแคนนาดา CSA 806-02 และ สถาบันคอนกรีตแห่งอเมริกา ACI-440 ได้กำหนดการทดแทนการเสริมเหล็กกล้าด้วยการเสริมFRPได้เฉพาะการเสริมเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นและเสริมการรับแรงเฉือนเท่านั้น

ความเหนียวนั้นได้รับความสำคัญมากขึ้น โดยเฉพาะในโครงสร้างที่จะต้องต้านแรงสั่นสะเทือนและแผ่นดินไหว ดังนั้นการลงทุนในการศึกษาคุณสมบัติความไม่ยืดหยุ่นของโครงเสริมแบบFRPจึงเป็นเรื่องจำเป็นเพื่อทำความเข้าใจเรื่องการป้องกันการสั่นสะเทือนของพื้นโดยรวมของโครงเสริมแบบFRP การวิเคราะห์ความไม่ยืดหยุ่นของโครงสร้างนั้นซับซ้อนและคำนวณได้ยาก โปรแกรมคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ได้ถูกพัฒนามาเพื่อใช้ในการวิเคราะห์พลวัตรที่ไม่ใช่เชิงเส้นของคอนกรีตเสริมเหล็กกล้า แต่ยังขาดโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่สามารถคำนวนพลวัตรที่ไม่ใช่เชิงเส้นของคอนกรีตเสริมFRPอยู่

การอนุมานการออกแบบ

การเปรียบเทียบความสัมพันธ์ของโมเมนต์กับความโค้งจากรูปข้างต้น ได้แสดงให้เห็นว่า รูปแบบการออกแบบที่ใช้กับคอนกรีตเสริมเหล็กกล้าทั่วไปสามารถใช้ได้กับคอนกรีตเสริมFRPเช่นกัน การนำการวิเคราะห์หน้าตัดไปใช้กับการดีไซน์โครงเสริมFRPก็สามารถยืนยันได้ว่าเป็นจริง แกนความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับโมเมนต์ของคอลัมน์ถูกสร้างขึ้นมา2ครั้ง ครั้งแรกมาจากการใช้คอนกรีตที่ไม่มีการเสริมใดๆ และครั้งที่สองเป็นคอนกรีตที่ถูกเสริมแล้ว ซึ่งผลลัพท์ได้ถูกแสดงออกมาในรูปข้างล่าง โดยได้แสดงข้อมูลของทั้งสองคอลัมน์เอาไว้

จากกราฟนี้ได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า การใช้การวิเคราะห์หน้าตัดแบบทั่วไป เทียบกับการคำนวนแกนความสัมพันธ์ของแรงต่อโมเมนต์สำหรับคอนกรีตเสริม FRP จากคอมพิวเตอร์

ทำไม FRP จึงได้ชื่อว่าเป็นวัสดุต้านแผ่นดินไหวที่ดีที่สุด FRP นั้นได้ชื่อว่าเป็นวัสดุต่อต้านแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวที่ได้ผลดีสำหรับอาคารคอนกรีตทั้งใหม่และเก่า การออกแบบการต้านแผ่นดินไหวของคอนกรีตเสริม FRP นั้นตั้งอยู่บนความสามารถในการยืดของอาคารและใช้ประโยชน์จากความสามารถในการงอของวัสดุ FRP และคอนกรีตเสริม FRP และช่วยเพิ่มความสามารถในการยืดหยุ่นให้กับช่วงฐานสำคัญของอาคาร ทำให้เกิดความเร่งลดลงเมื่อพูดถึงความน่าเชื่อถือของการเสริมไฟเบอร์กลาสในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อแผ่นดินไหวแล้ว ญี่ปุ่นเป็นประเทศชั้นนำในด้านการใช้งานเสริมไฟเบอร์กลาสให้กับคอนกรีต ซึ่งไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจเพราะทุกคนก็ทราบดีว่าญี่ปุ่นเป็นหนึ่งในประเทศที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อยที่สุด

การวิจัยเพื่อตรวจสอบข้อบกพร่องของโครงสร้างคอนกรีตในพื้นที่ที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อยได้แสดงให้เห็นว่า สาเหตุของการแตกหักหลักๆเกิดจากมีคุณสมบัติการยืดตัวและแรงตัดไม่เพียงพอ ประสิทธิภาพของวัสดุไฟเบอร์กลาสในการนำไปเสริมในคอนกรีตนั้น เป็นที่รับรู้ได้ในระดับโลก อาคารที่มีโครงสร้างที่ประสิทธิภาพในการต้านแผ่นดินไหวต่ำนั้นเป็นปัญหาใหญ่ของพื้นที่ อย่างไรก็ตาม คอนเซปต์ของการสร้างโครงสร้างที่ต้านแผ่นดินไหวนั้นก็ยังไม่เก่าเกินไป ในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อแผ่นดินไหวสูงนั้น การเสริมอาคารที่ประสิทธิภาพในการต้านทานแผ่นดินไหวต่ำได้พิสูจน์ความสามารถการใช้งานของวัสดุไฟเบอร์กลาสว่าได้ผล

เทคนิคการซ่อมแซมและเสริมคอนกรีตแบบดั้งเดิมนั้น ไม่ได้เป็นทางออกที่ดีอีกต่อไปแล้ว การซ่อมแซมอาคารที่เสียหายด้วยเหล็กกล้านั้นต้องใช้เวลามาก นอกจากนั้นเหล็กกล้ายังเสี่ยงต่อการผุกร่อน และยังทำให้ตัวคอลัมน์แข็งขึ้น ซึ่งทำให้ส่งต่อแรงสั่นสะเทือนมากขึ้นไปอีก ในขณะที่การเสริมด้วยพลาสติกไฟเบอร์จะทำให้วิศวะกรซ่อมโครงสร้างที่ไม่ค่อยมีประสิทธิ์ภาพได้ดีขึ้นและใช้เวลาอย่างมีประสิทธิภาพ

การปรับปรุงความเสื่อมของโครงสร้างภายในในวิศวกรรมโยธานั้นจำเป็นต้องใช้เงินเป็นจากผู้สร้างจำนวนมาก ทั้งแผ่นดินไหว เสื่อมสภาพตามเวลา ภัยพิบัติต่างๆ และสภาพทางภูมิศาสตร์นั้นเป็นสาเหตุหลักๆในปัญหาของโครงก่อสร้างภายในทั่วโลก ในตอนนี้ การบูรณะอาคารคอนกรีตด้วยวัสดุไฟเบอร์กลาสนั้นเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการพิมพ์ประสิทธิภาพในการต้านแผ่นดินไหว

การปรับปรุงความเสื่อมของโครงสร้างภายในในวิศวกรรมโยธานั้นจำเป็นต้องใช้เงินเป็นจากผู้สร้างจำนวนมาก ทั้งแผ่นดินไหว เสื่อมสภาพตามเวลา ภัยพิบัติต่างๆ และสภาพทางภูมิศาสตร์นั้นเป็นสาเหตุหลักๆในปัญหาของโครงก่อสร้างภายในทั่วโลก ในตอนนี้ การบูรณะอาคารคอนกรีตด้วยวัสดุไฟเบอร์กลาสนั้นเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการพิมพ์ประสิทธิภาพในการต้านแผ่นดินไหว

โครงสร้างคอนกรีตเสริมFRPนั้น สามารถออกแบบให้ใช้ได้สำหรับความยืดหยุ่น โดยใช้การวิเคราะห์หน้าตัดที่ใช้ในการคำนวนสำหรับคอนกรีตเสริมเหล็กกล้า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการต้านแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว การใช้วัสดุไฟเบอร์พลาสติกเสริมความแข็งแรงในวัสดุก่อสร้างนั้นเพิ่มขึ้นเป็นอย่างมากในไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา สาเหตุหลักๆมาจากความคงทนที่มากกว่าและต่อต้านการสึกกร่อน ซึ่งเป็นสาเหตุให้เส้นไฟเบอร์กลาสกลายเป็นวัสดุก่อสร้างที่นิยมในการบูรณาการ เสริมประสิทธิภาพในการต้านแผ่นดินไหว และใช้ในการสร้างอาคารต้านภัย​

Source :
https://scialert.net/fulltextmobile/?doi=ajaps.2009.211.222
https://www.tuf-bar.com/how-is-frp-the-best-earthquake-resistant-material

Concrete Repair​ing​

• การจัดการรอยร้าวที่เกิดจากการบรรทุกเกินพิกัดในโครงสร้าง Flat Slab โดยใช้ SmartInjection EP 21
  
• ซ่อมไซโลคอนกรีตร้าวด้วย SmartInjection EP21 โดย บริษัท สมาร์ท แอนด์ ไบร์ท จำกัด
  
• การซ่อมแซมรอยร้าวในโครงสร้างคอนกรีต
  
• Epoxy Injection สำหรับการซ่อมแซมรอยร้าวของโครงสร้างคอนกรีต 
  
• แก้ไขปัญหารอยร้าวและรั่วซึมดาดฟ้าคอนกรีตอาคารโรงงานขนาดใหญ่ 
  
• ซ่อมแซมโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กของเสาสะพานข้ามคลอง
  
• รู้จักและเข้าใจพฤติกรรมรอยร้าวของคอนกรีต
  
• การซ่อมแซมพื้นคอนกรีตอุตสาหกรรมหรือการปรับพื้นผิวคอนกรีต (Concrete Resurfacing)​
  
• Cement Polymer Case - งานพื้นคอนกรีต Bleeding ผิวยุ่ย นิ่ม
  
• น้ำยาอีพ็อกซี่ซ่อมแซมรอยร้าว
• กรณีศึกษา : การยิง พียูโฟม ซ่อมแท้งค์คอนกรีตรั่วซึมบริเวณ Form ties
• การยกคอนกรีตด้วยโฟมโพลียูรีเทน