การแก้ไขปัญหาคานแบน (Band-Beam) ที่ไม่เสริมเหล็กล่างหรือเหล็กปลอก ด้วยวัสดุ CFRP

        ถึงแม้ว่าคุณสมบัติของคอนกรีต จะสามารถรับแรงอัดได้ดี แต่ในขณะเดียวกันก็สามารถรับแรงดึงได้น้อยมาก ดังนั้นแล้ว ในการออกแบบของวิศวกรจึงนิยมออกแบบโครงสร้างให้คอนกรีตรับเฉพาะแรงอัดเป็นหลัก และเสริมเหล็กเพื่อต้านทานแรงดึง

        จากหน้าที่และคุณสมบัติดังกล่าวของคอนกรีตที่รับแรงอัด และเหล็กเสริมในคอนกรีตถูกออกแบบมาเพื่อรับแรงดึงนั้น  ในการออกแบบคาน วิศวกรจึงต้องวางตำแหน่งของเหล็กเสริมต้านทานแรงดึงด้านล่างของคาน ส่วนแรงอัดที่เกิดขึ้นบริเวณขอบบนของคาน คอนกรีตสามารถรับแรงอัดได้ดีอยู่แล้ว จึงมีการเสริมเหล็กด้านบนของคานเพียงเล็กน้อย เพื่อรองรับเหล็กปลอกเท่านั้น

        ดังนั้นแล้ว หากโครงสร้างคานคอนกรีต ไม่มีการเสริมเหล็กด้านล่างคาน แรงดึงที่เกิดขึ้นอาจทำให้เกิดรอยร้าวบริเวณท้องพื้น ในบริเวที่รับโมเมนต์บวกได้ ซึ่งแสดงถึงการรับโมเมนต์บวกที่เกินกำลัง

ในการเสริมกำลังโครงสร้างเพื่อแก้ปัญหารอยร้าวที่ Band-Beam นั้น สามารถเสริมกำลังได้หลายรูปแบบ เช่น
1.การเสริมกำลังโครงสร้างด้วยการหุ้มด้วยคอนกรีต (Concrete Jacketing)
2.การเสริมกำลังโครงสร้างด้วยการหุ้มด้วยแผ่นเหล็ก (Steel Jacketing)
3.การเสริมกำลังโครงสร้างด้วย CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer)

การเสริมกำลังโครงสร้างอาคาร สามารถเสริมกำลังได้ในหลายๆรูปแบบ ซึ่งการเลือกใช้การเสริมกำลังโครงสร้างด้วย CFRP หรือ เรียกว่า เสริมกำลังด้วยคาร์บอนไฟเบอร์  เป็นการเสริมกำลังโครงสร้างที่ทำให้ไม่เสียรูปทรงทางสถาปัตยกรรม เนื่องจากคุณสมบัติที่ดีของคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber) ติดตั้งง่าย น้ำหนักเบา มีความสามารถในการรับแรงสูง และมีความต้านทานการผุกร่อนสูง

กรณีตัวอย่าง การเสริมกำลังโครงสร้างด้วย CFRP ของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก ชั้นเดียวที่เกิดรอยร้าว เนื่องจากคานแบน (Band-Beam) ไม่เสริมเหล็กล่างหรือเหล็กปลอกเกือบทุกช่วงเสา

        โครงสร้างอาคาร เป็นหลังคาคอนกรีตก่อสร้างแบบพื้นไร้คาน (Flat Slab) ขนาด 24x49ม. เป็นขนาดพื้นทั่วไปที่ความหนา 200มม. มีคานแบนในแนวเสาหนา 400มม. คานแบนไม่เสริมเหล็กล่างหรือเหล็กปลอกเกือบทุกช่วงเสาบริษัท สมาร์ท แอนด์ ไบร์ท จำกัด เข้าทำการสำรวจ พบรอยร้าวที่กึ่งกลางท้องคานในทิศทางขวาง แสดงถึงการรับโมเมนต์บวกที่เกิดกำลัง (Flexural Overstressing) และพบรอยร้าวลักษณะเดียวกันจำนวน 17 ช่วงคาน และวิเคราะห์ปัญหาโครงสร้างด้วยวิธี Finite Element Method (FEM) แบบ 2 มิติ และคิดผลของ Load Patterns เพื่อความแม่นยำ

ผลการวิเคราะห์ : พบว่าคานแบน (Band-Beam) ทุกช่วงเสา ต้องเสริมกำลังโครงสร้างเพื่อต้านทานโมเมนต์บวก โดยการเสริมกำลังด้วย CFRP โดยใช้แผ่น คาร์บอนไฟเบอร์ ชนิด Sheet Carbon Fiber รุ่น SmartFiber Sheet UT70-30

        แนวทางการซ่อมแซม : ทำการติดตั้ง Sheet Carbon Fiber (SmartFiber Sheet UT70-30) ตลอดแนวคาน โดยเสริมกำลังด้วย CFRP เพื่อแทนการเสริมเหล็กล่าง และ ทำการเสริมแผ่น CFRP Sheet ในแนวขวางของคานในลักษณะ U-Wrap เพื่อทดแทนเหล็กทางขวางหรือเหล็กปลอกที่ขาดไป และเพื่อความปลอดภัย

ก่อนติดตั้งแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber) จะต้องทำการค้ำยันก่อน และ ซ่อมรอยร้าวที่มีความกว้างมากกว่า 0.3มม. ด้วย Epoxy Injection (SmartInjection EP21) เพื่อป้องกันน้ำรั่วซึมและเหล็กเสริมเสื่อมสภาพ โดยมีขั้นตอนการเสริมกำลังบริเวณ Band-Beam ดังนี้

1. ดำเนินการซ่อมรอยร้าวคอนกรีตด้วย Epoxy Injection โดยใช้วัสดุ SmartInjection EP21
2  ดำเนินการขัดเจียร Band Beam และลบมุมอย่างน้อย 13 มม. เป็นมุมโค้ง เพื่อป้องกันไม่ให้ แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ( Carbon Fiber ) หักงอและไม่สามารถ ถ่ายแรงได้
3. เคลือบวัสดุ Epoxy ชั้นรองพื้น เพื่อสร้างการยึดเกาะที่ดีระหว่าง Band Beam และ แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ( Carbon Fiber)
4. การเสริมกำลังด้วย CFRP โดยการนำแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ปูให้เรียบและเคลือบทับด้วย Epoxy Resin กลิ้งด้วยลูกกลิ้งไล่ฟองอากาศเพื่อ ให้ปริมาณฟองอากาศน้อยที่สุด
5. หากจำเป็นต้องทาสีทับ CFRP ให้จัดทำ Shop Drawing โดยละเอียด เพื่อให้ทราบระยะและตำแหน่งที่ เสริมกำลังคาร์บอนไฟเบอร์ จริง

อย่างไรก็ตาม การคัดเลือกวัสดุเพื่อนำมาเสริมกำลังโครงสร้างอาคารที่ดี จึงควรต้องเหมาะสมกับอาคารมากที่สุด อีกทั้ง ความเชี่ยวชาญของผู้ออกแบบและติดตั้ง วัสดุที่ใช้เสริมกำลังโครงสร้าง วัสดุที่ใช้ในการยึดเหนี่ยวที่เหมาะสมกับสภาพของคอนกรีต เทคนิคในการติดตั้งก็เป็นปัจจัยที่สำคัญที่ควรพิจารณาและนอกเหนือจากนั้นควรพิจารณาปัจจัยในด้านอื่นๆ นอกเหนือจากเทคนิคเพียงอย่างเดียว เช่น ราคาต้นทุน ระยะเวลา ประสิทธิภาพของโครงสร้างเดิม รูปแบบการใช้งานและประโยชน์ที่ต้องการ ผลกระทบต่อสถาปัตยกรรมและความสวยงามของอาคาร เหล่านี้ล้วนเป็นปัจจัยในการเลือกใช้วัสดุเพื่อนำมาเสริมกำลงโครงสร้างอาคารทั้งสิ้น

หากพบรอยร้าวหรือต้องการเปลี่ยนแปลงการใช้งานโครงสร้างอาคาร ท่านจึงควรติดต่อผู้เชี่ยวชาญ เพื่อทำการสำรวจ วิเคราะห์ ออกแบบวางแผน และทำการติดตั้ง โดยผู้เชี่ยวชาญ มีประสบการณ์ และมืออาชีพ

Concrete Repair​ing​

• การเสริมกำลังพื้นถนนด้วย CFRP เพื่อรับน้ำหนักจรจาก 800 กก เพิ่มเป็น 1,250 กกด้วย SmartFiber-Sheet UT70-30 คาร์บอนไฟเบอร์ชนิดแผ่น
  
• ซ่อมแซมโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กของเสาสะพานข้ามคลอง
  
• รู้จักและเข้าใจพฤติกรรมรอยร้าวของคอนกรีต
  
• เสริมกำลังเสาด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber Reinforce Polymer : CFRP)
  
• เสริมกำลังโครงสร้างอาคาร เปลี่ยนแปลงจากพื้นที่สำนักงาน (Post tension) เป็นพื้นที่ Data center ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP)
  
• เสริมกำลังโครงสร้างคานที่รับกำลังได้ต่ำกว่าที่ออกแบบไว้ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์(CFRP)
  
• มาทำความรู้จัก “ คาร์บอนไฟเบอร์ ” (Carbon Fiber) กันครับ
  
• การแก้ไขปัญหาคานแบน (Band-Beam) ที่ไม่เสริมเหล็กล่างหรือเหล็กปลอก ด้วยวัสดุ CFRP
  
• เส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร​
• การพัฒนาและการประยุกต์ใช้งานคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)​
• เทคนิคการออกแบบงานเสริมกำลังพื้น "ระบบพื้นคอนกรีตอัดแรง" (Post-Tensioned) เพื่อแก้ปัญหาลวดอัดแรงขาด ด้วยวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ (SmartFiber Sheet UT70-30)​
• การซ่อมรอยร้าวพื้นคอนกรีตด้วย Epoxy Injection
• กำแพงกันระเบิด โดย คาร์บอนไฟเบอร์ และ Pure Polyurea Spray
• ประโยชน์ของวัสดุ FRP ในการก่อสร้างและโครงสร้างต้านแผ่นดินไหว​
• การเสริมกำลังโครงสร้างเสาคอนกรีตเสริมเหล็กด้วย CFRP เพื่อต้านทานแผ่นดินไหว​
• รอยร้าวที่เกิดจากโครงสร้างรับน้ำหนักบรรทุกเกินกำลัง ซ่อมแซมเสริมกำลังอย่างไร?​
• การเสริมกำลังรอยร้าวบนพื้นยื่นที่เกิดจากการเสริมเหล็กไม่เพียงพอ ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์และการซ่อมแซมรอยร้าวที่เกิดจากการหดตัวแบบแห้งของคอนกรีต (Dry Shrinkage)
• ความหมายและคำนิยามของคำศัพท์ที่ใช้ในงานเสริมกำลังด้วย คาร์บอนไฟเบอร์(CFRP Strengthening Vocabulary)
  
• กรณีศึกษา : อาคารจอดรถ 8 ชั้น มหาวิทยาลัยแห่งหนึ่ง
  
• ตอนที่ 2 : วิวัฒนาการของคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)
  
• การเสริมกำลังสะพานคอนกรีตด้วยคาร์บอนไฟเบอร์
  
• การออกแบบเสริมความแข็งแรงของพื้นไร้คานท้องเรียบระบบ Unbonded Post-tensioned ลวดเกลียว(Strand) ขาดและหลุดออกมาจากสมอ
  ยึดลวด (Anchorage) ด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber)
  
• การออกแบบเสริมกำลังของพื้นโรงพยาบาลเพื่อรับเครื่องมือแพทย์​
  
• งานเสริมความแข็งแรงพื้น ที่ลวดอัดแรงขาดด้วยคาร์บอนไฟเบอร์( Carbon Fiber ) SmartFiber Strip TL512​