Page 1
ส ำนกงำนกองทนสนบสนนกำรวจย (สกว)
โครงการศกษาก าลงตานแผนดนไหวของโครงสรางคอนกรตส าเรจรปและการเสรมก าลงอาคารคอนกรตเสรมเหลกตาน
แผนดนไหว โครงการยอยท 2 การศกษาระบบผนงรบแรงส าเรจรปตานทานแรง
แผนดนไหว
โครงกำรศกษำวจย
ศ.ดร.อมร พมำนมำศ (สถำบนเทคโนโลยนำนำชำตสรนธร)
Page 2
ทมำของปญหำ
• ผนงคอนกรตเปนโครงสรางทมประสทธภาพส าหรบ
การตานทานแรงกระท าดานขางและมกน ามาใชเปน
ระบบหลกในการตานทานแผนดนไหวส าหรบอาคาร
คอนกรตเสรมเหลก
• ระบบโครงสรางผนงคอนกรตมทงแบบหลอในทและ
แบบผนงส าเรจรปท าใหเกด Aftershock มากกวา
1,000 ครง
• ระบบผนงส าเรจรปจะมประสทธภาพในการรบแรง
กระท าดานขางและรบน าหนกบรรทกไดดระบบ
โครงสรางหนงแตมกเกดปญหาทจดตอ
• งานวจยทเ กยวของกบการประยกตใชระบบผนง
ส าเรจรปในพ นททเกดแผนดนไหวยงมงานวจยไมมาก
นก
Page 3
ทบทวนวรรณกรรมทเกยวของ
การศกษาของ Daneil Bedoya-Ruíz et al. 2012 ไดแนะน าระบบผนงคอนกรต
อดแรงส าหรบการกอสรางบานทอยอาศย ผนงคอนกรตส าเรจรปทท าดวย
คอนกรตก าลงสงทมการเสรมเหลกเสนและลวดอดแรง
Page 4
การศกษาของ Daneil Bedoya-Ruíz et al. 2012
การทดสอบประกอบดวยชนทดสอบจ านวน 6 ชนภายใตแรงกระท าดานขาง จากการทดสอบสามารถประเมนก าลงตานแรงเฉอน ความเหนยวการสลายพลงงานและการแตกราวทเกดขนในผนงผลการศกษาสรปไดวาผนงคอนกรตอดแรงส าเรจรปทเสรมเหลกและท าการอดแรงสามารถใชส าหรบการกอสรางทอยอาศยได
Page 5
การศกษาของ Daneil Bedoya-Ruíz et al. 2012
Page 6
โรงเรยน
Maximum Ultimate Drift = 1.0%
Page 7
กำรศกษำของ Ton Holden et al. 2003
Holden et al ไดท าการทดสอบผนง precast concrete cantilever wall 2 ช น
ทดสอบ ภายใตแรงดานขางแบบกงสถต
กระท าเปนวฏจกร
ผลการทดสอบแสดงใหเหนวาผนงส าเรจรป
ธรรมดาทกอสรางเลยนแบบผนงเทในทม
ประสทธทดมากในแงของความเหนยวและ
ความสามารถในการดดซบพลงงานจนถง
ระดบการเคลอนตว 2.5%
Page 8
กำรศกษำของ Ton Holden et al. 2003
การยดระหวางผนงส าเรจรปและคานฐานราก
Page 9
กำรศกษำเชงวเครำะห
งานวจยของ Sriram Aaleti
ศกษาเกยวกบพฤตกรรมของโครงสรางระบบผนงส าเรจรปชนดอดแรงทหลงแบบไรแรงยดเหนยว ภายใตแรงทางดานขาง เนองจากเปนระบบ
กอสรางทท าไดงายและมพฤตกรรมทดในแงของ
การคนศนยดวยตนเอง (Self-Centering)
อยางไรกตามการวเคราะหผนงส าเรจรปดงกลาวไมสามารถใชการวเคราะหหนาตดแบบปกตได เนองจากมความไมสอดคลองของความเครยดระหวางลวดอดแรงแบบไรแรงยดเหนยวและคอนกรต
Page 10
งำนวจยของ Felipe J. Perez 2007
งานวจยน ศกษาเกยวกบผนงคอนกรตอดแรงส าเรจรปแบบไรแรงยดเหนยว (UPT) ทมจดตอในแนวราบส าหรบตานทาน
แรงดานขางในพนททเกด
แผนดนไหว
Page 11
งานวจยนน าเสนอวธวเคราะหอยางงาย (simple model) เพอใชท านายพฤตกรรมรบแรงดานขางของผนงแบบ UPT โดยเปรยบเทยบกบผลการทดสอบดวย และ วธ fiber model
งำนวจยของ Felipe J. Perez 2007
Page 12
3. กำรกอสรำงระบบชนสวนส ำเรจรปในประเทศไทย
• อตสาหกรรมการกอสรางระบบชนสวนส าเรจรปในประเทศไทยไดเรมตนข นเมอ
ประมาณ 40 ปกอน
• โครงการในยคแรกทโดดเดนไดแก การกอสรางอาคารคอนโดมเนยมในโครงการ
เมองทองธาน โครงการกอสรางหอพกเอเชยนเกมสภายใน
มหาวทยาลยธรรมศาสตร ศนยรงสต
• ในชวงหลายสบปทผานมา เทคนคการกอสรางอาคารทใชช นสวนส าเรจรปไดถก
น ามาใชอยางกวางขวางในประเทศไทย
• การกอสรางแบบใชชนสวนส าเรจรปสามารถน ามาใชกอสรางบาน อพารทเมนท
คอนโดมเนยม โครงสรางสะพาน โรงงาน
• ช นสวนส าเรจรปถกผลตโดยบรษทกอสรางตางๆ เชน VCON Thai, Sino-Thai Engineering Pathum Thani Precast Concrete Factory, กลมบรษท SCG,บรษทพฤกษา และบรษทรบสรางบานอกๆหลายแหง เปนตน
Page 13
3.1 ระบบโครง คำน เสำ พ น ส ำเรจรป
1. main spandrel beam)2. (plank or hollow core slab)3. (Internal rectangular
beam)4. (gable spandrel beam)5. gable beam)6. main edge beam)7. landing support beam)8. staircase and landing)9. ground beam)10. column)11. wall)12. double-tee unit)13. internal beam)14. main edge
spandrel beam)
Page 14
ตวอยำงระบบโครงคำน เสำ พ นส ำเรจรป
Page 15
3.2 ระบบผนงคอนกรตรบแรง (bearing wall)
• ระบบโครงสรางนจะรบน าหนกบรรทกจากพนเปนแบบทศทางเดยว
• ระบบนมขอเสยคอขาดความยดหยนทางสถาปตยกรรม เนองจากผนงรบแรงจะตองวางตวเปนรปสเหลยมตามแนวกรด
• ขอไดเปรยบของระบบนคอ ประหยดเวลาในการกอสราง เนองจากไดท าการตกแตงผวภายนอกอาคารและท าส ส าเรจเรยบรอยแลวจากในโรงาน
• นอกจากนนยงมการวางงานระบบไฟฟา และประปาฝงในผนงคอนกรตเรยบรอยแลว
Page 16
ตวอยำง กำรกอสรำงระบบผนงคอนกรตรบแรง
Page 17
ตวอยำงระบบกำรกอสรำงส ำหรบอำคำรสง 1-2 ชน
ตวอยางผงพน
Page 18
ตวอยำงระบบกำรกอสรำงส ำหรบอำคำรสง 1-2 ชน
Page 19
ตวอยำงระบบกำรกอสรำงส ำหรบอำคำรสง 1-2 ชน
Page 20
ตวอยำงระบบกำรกอสรำงส ำหรบอำคำรสง 1-2 ชน
รายละเอยดการเสรมเหลกในแผนส าเรจรปทมชองเปด
Page 21
ตวอยำงกำรกอสรำงอำคำรในประเทศไทยทใชผนง
ส ำเรจรปมควำมสง 5-8 ชน
• ในการกอสรางอาคารทมความสงตงแต 5 ชนขนไปหรอทเรยกวาอาคารทมความสงปานกลาง นยมกอสรางมากในปจจบนส าหรบเปนอาคารพกอาศย เชน แฟลต อพารตเมนท เปนตน
• การกอสรางตองการความรวดเรวและมรปแบบทซ าๆในหลายๆชนไดเนองจากความตองการเปนทอยอาศยในแตละยนตซงตองมการกอก าแพงกนระหวางยนตอยแลว
• การกอสรางดวยระบบผนงส าเรจรปจงตอบสนองความตองการไดเปนอยางดเนองจากสามารถใชผนงเปนทงโครงสรางและผนงกน (Partition Wall) ไดภายในตว
• ท าใหประหยดเวลาและแรงงานในการกอสรางและตดตงผนงส าเรจรปเพอประกอบเปน
โครงสรางอาคาร
• อยางไรกตามในปจจบนไดมการพยายามลดน าหนกของตวผนงส าเรจรปลงเพอใหสะดวก
ตอการขนยายและการยกตดตงโดยใชเครน ซงจะยงชวยประหยดทงคอนกรตและ
คาใชจายในการขนสงและตดตงอกดวย
• ในปจจบนจงเหนมการใชเทคนคการลดน าหนกผนงส าเรจรปดวยวธตางๆ เชน การใส
แผนโฟมเพอแทนคอนกรตบางสวน
Page 22
กำรกอสรำงผนงส ำเรจรปแบบทมกำรใชแผนโฟม
Page 23
หนำตดผนงส ำเรจรปทมโฟมอยดำนใน
Page 24
ขอพจำรณำกำรน ำแผนโฟมใชในงำนโครงสรำง
การน าโฟมเขามาเปนสวนหนงของการกอสรางจะตองไดรบการพสจนในทางวศวกรรมหลายๆดาน เพอใหเกดความปลอดภย แตกมขอดอยหลายประการดวยกนดงน• โครงสรางทไดมน าหนกเบา ท าใหประหยดฐานราก และลดแรงแผนดนไหว• การน าไปใชงานตองผานการทดสอบคณสมบตทางวศวกรรมจากสถาบนท
นาเชอถอ• ประหยดเวลาและแรงงานทใชในการกอสราง• ลดตนทนในการกอสราง• การกอสรางทเปนมตรตอสงแวดลอม• สามารถกนไฟไดเปนอยางด ภายใตการมผลทดสอบรองรบ• ผนงทมโฟมดานในมความเปนฉนวนความรอนสง ชวยเรองการประหยดพลงงาน • มความสามารถในการเปนฉนวนปองกนเสยงไดด
Page 25
ขนตอนกอสรำงโครงสรำงระบบผนงส ำเรจรปในประเทศไทย
1. Cast
. Install
2. Transport
. Connect
3. Survey
5. Shore
Page 26
ระบบกำรยดตอระหวำงผนงส ำเรจรป
การยดระหวางแผนส าเรจรปโดยใชเหลกวง
Page 27
ระบบกำรยดตอระหวำงผนงส ำเรจรป
การยดโดยใชเหลกเดอยแลวเชอมเหลกเขาดวยกน เนองจากการยดเหลกโดยใชวธการทาบแลวเทคอนกรตลงไปเพอใหเหลกสามารถถายแรงระหวางกนโดยผานคอนกรตนน จ าเปนตองระยะทาบเหลกทยาวท าใหการท างานไมสะดวก จงมการคดวธยดเหลกโดยใชการเชอมเหลกเพอลดระยะทาบลง
Page 28
กำรเชอมตอทำงกลระหวำงชนสวนโดยใชกำรเชอม
แผนเหลกฝงเขำไปในชนสวนผนงส ำเรจรป
2
twlw
lw
Page 29
กำรทดสอบผนงส ำเรจรป
ตวอยางชนทดสอบผนงและฐานราก
สกดคอนกรตเพอใหเหนเหลกในผนงส าเรจรป ท าการเชอมเหลกในผนงกบเหลกทยนจากคานฐานราก
Page 30
ชนทดสอบผนง
ส ำเรจรปแบบตน
Page 31
ชนทดสอบผนง
ส ำเรจรปแบบโฟม
Page 32
กำรทดสอบระบบผนงเดยว
Page 33
กำรทดสอบระบบผนงควบแนวนอน
Page 34
กำรทดสอบระบบ
ผนงควบแนวตง
Page 35
กำรทดสอบระบบผนงควบแนวนอนและแนวตง
Page 36
น ำหนกบรรทกแบบ REVERSE CYCLIC LOAD
Page 37
กำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต VECTOR2
• ท าการศกษาพฤตกรรมของผนงส าเรจรปดวยวธไฟไนตเอลเมนตอกทางหนง เพอใหน าผลทไดจากการวเคราะหมาเปรยบเทยบกบผลทดสอบ
• การวเคราะหไฟไนตเอลเมนตในโครงการน จะใชโปรแกรม VECTOR2 ซงเปนโปรแกรมไฟไนตเอลเมนตแบบไรเชงเสน (Nonlinear FEM) ทมพ นฐานการวเคราะหจากแบบจ าลอง Disturbed Stress Field Model (DSFM) ซงเปนแบบจ าลองทพฒนาและปรบปรงมาจากทฤษฎ Modified Compression Field Theory (MCFT)
Page 38
กำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต VECTOR2
• ในวธนจะพจารณาพฤตกรรมของรอยราวเปนแบบ Smeared Rotating Crack • โปรแกรม VECTOR2 ใชแบบจ าลองทละเอยด คอประกอบดวยจ านวนเอล
เมนตทมาก แตเปนเอลเมนตทเปน Low-powered elements ซงท าใหการค านวณมประสทธภาพสงและรวดเรว
• เอลเมนตทใชในการจ าลองผนงส าเรจรปประกอบดวยเอลเมนตรปสามเหลยม
ทม 3 โหนด และเอลเมนตสเหลยมผนผาทม 4 โหนด
• จ าลองคอนกรตและเหลกเสรมในแบบ Smeared concept ได ซงใชจ าลองเหลกเสรมตะแกรงทเสรมอยภายในแผน
• ส าหรบการจ าลองการเชอมระหวางรอยตอ จะใช discrete reinforcement ซงจ าลองโดยเอลเมนตแบบโครงถกทมสองโหนด
• จ าลองพฤตกรรม bond slip จะใช Link element แบบ 2 โหนด และ
Contact element แบบ 4 โหนด เขารวมในการสรางแบบจ าลองดวย
Page 39
แบบจ ำลองไฟไนตเอลเมนตส ำหรบระบบโครงสรำงผนงเดยว
Page 40
แบบจ ำลองไฟไนตเอลเมนตส ำหรบระบบโครงสรำงผนงเดยว
ผนงส าเรจรป ผนงหลอในท (ส าหรบเปรยบเทยบ)
Page 41
แบบจ ำลองไฟไนตเอลเมนตส ำหรบระบบผนงควบแนวนอน
ผนงส าเรจรป
ผนงหลอในท (ส าหรบเปรยบเทยบ)
Page 42
แบบจ ำลองไฟไนตเอลเมนตส ำหรบระบบผนงควบแนวตง
ผนงส าเรจรป ผนงหลอในท (ส าหรบเปรยบเทยบ)
Page 43
แบบจ ำลองไฟไนตเอลเมนตส ำหรบระบบผนงควบแนวนอนและแนวตง
ผนงส าเรจรป ผนงหลอในท (ส าหรบเปรยบเทยบ)
Page 44
ผลกำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต
ระบบผนงเดยว : แรง vs ระยะเคลอนตว
-300
-200
-100
0
100
200
300
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
Late
ral Lo
ad
(kN
)
Drift (%)
Cast in Place
Precast
Page 45
ผลกำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต
ระบบผนงเดยว: เปรยบเทยบรอยรำว
ผนงส าเรจรป ผนงหลอในท (ส าหรบเปรยบเทยบ)
Page 46
ผลกำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต
ระบบผนงควบแนวนอน : แรง vs ระยะเคลอนตว
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6
Late
ral Lo
ad
(kN
)
Drift (%)
Cast in Place
Precast
Page 47
ผลกำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต
ระบบผนงเดยว: เปรยบเทยบรอยรำว
ผนงส าเรจรป
ผนงหลอในท (ส าหรบ
เปรยบเทยบ)
Page 48
ผลกำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต
ระบบผนงควบแนวตง : แรง vs ระยะเคลอนตว
-300
-200
-100
0
100
200
300
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
Late
ral Lo
ad
(kN
)
Drift (%)
Cast in Place
Precast
Page 49
ผลกำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต
ระบบผนงเดยว: เปรยบเทยบรอยรำว
ผนงส าเรจรป ผนงหลอในท (ส าหรบเปรยบเทยบ)
Page 50
ผลกำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต
ระบบผนงควบแนวนอนและแนวตง : แรง vs ระยะเคลอนตว
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
Late
ral Lo
ad
(kN
)
Drift (%)
Cast in Place
Precast
Page 51
ผลกำรวเครำะหไฟไนตเอลเมนต
ระบบผนงเดยว: เปรยบเทยบรอยรำว
ผนงส าเรจรป ผนงหลอในท (ส าหรบเปรยบเทยบ)
Page 52
ควำมคบหนำของกำรศกษำเชงกำรทดลอง
แบบชนทดสอบผนง
Page 53
กำรเตรยมชนทดสอบในหองปฏบตกำร
Page 54
ต ำแหนงทตดตง strain gages
Page 55
กำรเตรยมตะแกรงเหลกเพอเสรมในก ำแพง
Page 56
กำรเทคอนกรตฐำนรำกและกำรเตรยมเหลกเดอย
ฝงในฐำนรำก
Page 57
กำรสกดคอนกรตเพอเผยใหเหนเหลกในก ำแพง
Page 58
กำรเตรยมตดตงผนงส ำเรจรปบนฐำนรำกทไดเตรยมไว
Page 59
กำรเชอมเหลกในฐำนรำกกบเหลกในผนงส ำเรจรป
Page 60
กำร grout ปนเพอปดรอยเชอม