การศึกษาทดลองจุดต่อคานไฮบริดเหล็ก-คอนกรีตและเสาคอนกรีตสำเร็จรูป ที่มีระบบคืนศูนย์ร่วมกับอุปกรณ์หน่วงแบบเหล็ก

บทคัดย่อ

การศึกษานี้นำเสนอจุดต่อคานไฮบริดเหล็ก-คอนกรีตและเสาคอนกรีตสำเร็จรูป ที่มีระบบคืนศูนย์และทำงานร่วมกับอุปกรณ์หน่วงแบบเหล็ก (Steel slit dampers, SSDs) เพื่อต้านแรงกระทำแผ่นดินไหว โดยมีเป้าหมายให้ลวดอัดแรงทำให้โครงสร้างมีความสามารถในการคืนศูนย์สู่ตำแหน่งเดิม (Self-centering) หลังจากเกิดแผ่นดินไหว ในขณะที่ SSDs ถูกออกแบบให้เกิดการคราก (Yielding) ภายใต้แรงแผ่นดินไหวเพื่อดูดซับและสลายพลังงาน ซึ่งช่วยลดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับโครงสร้างคาน นอกจากนี้ยังมีการใช้คานเหล็กรูปตัวเอชที่ปลายคานเพื่อลดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากแรงที่ถ่ายมาจาก SSDs และเพื่อประเมินความสามารถของโครงสร้างที่นำเสนอภายใต้แรงแผ่นดินไหว การศึกษานี้จึงได้มีการออกแบบเพื่อควบคุมให้ความเสียหายอยู่ที่บริเวณจุดต่อของโครงสร้างด้วยวิธี Capacity design และทดสอบตัวอย่างทดสอบทั้งหมดภายใต้มาตรฐาน ACI374.1-05 โดยทำการทดสอบด้วยแรงกระทำวัฏจักรกึ่งสถิตย์ (Quasi-static reversed cyclic load) โดยทำการเปรียบเทียบพฤติกรรมของจุดต่อทั้งหมด 2 ตัวอย่างทดสอบ ประกอบด้วย 1) ตัวอย่างทดสอบจุดต่อเสา-คานเสมือนแบบหล่อในที่ 2) ตัวอย่างทดสอบจุดต่อคานไฮบริดเหล็ก-คอนกรีตและเสาคอนกรีตสำเร็จรูปพร้อมติดตั้งระบบดึงลวดอัดแรงและอุปกรณ์หน่วงแบบเหล็ก ซึ่งความสามารถของโครงสร้างได้ถูกประเมินโดยพิจารณาจากความสัมพันธ์ระหว่างแรงกระทำและระยะการเคลื่อนตัวสัมพัทธ์ทางด้านข้าง ความสามารถในการสลายพลังงาน และความแข็งแกร่ง ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าภายใต้แรงกระทำด้านข้างมีรอยร้าวเกิดขึ้นที่บริเวณหน้าสัมผัสของจุดต่อโครงสร้างเสา-คาน หรือที่เรียกว่า Gap opening และสามารถกลับคืนศูนย์ปิดช่องว่างได้ด้วยลวดอัดแรง ในขณะที่อุปกรณ์หน่วงแบบเหล็กสามารถสลายพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการคราก นอกจากนี้ตัวอย่างทดสอบมีพฤติกรรมคงที่ภายใต้การเสียรูปขนาดใหญ่ และสามารถทำการทดสอบได้ถึงมุมหมุนที่คานเท่ากับ 2% ขณะที่ยังคงพฤติกรรมที่ไม่ด้อยไปกว่าจุดต่อเสา-คานเสมือนแบบหล่อในที่