ขั้นตอนการศึกษาพัฒนา PostConnex นวัตกรรมพื้นคอนกรีตอัดแรงเสาเหล็ก
จากโพสต์ก่อนที่ได้มีการเปิดตัวอย่างไม่เป็นทางการของ นวัตกรรมพื้นคอนกรีตอัดแรงเสาเหล็ก หรือ PostConnex ไปแล้วนะครับ และได้มีการแนะนำผลิตภัณฑ์ในเบื้องต้นไปแล้ว ถึงว่านวัตกรรมนี้คืออะไร มีองค์ประกอบอะไรบ้าง และมีข้อดีอย่างไรกับผู้ใช้งาน สามารถย้อนอ่านบทความได้ที่ คลิก !
สำหรับวันนี้ เราจะมาเล่าถึงขั้นตอนในการศึกษาพัฒนา รวมไปถึงการพิจารณาออกแบบ ว่าทางทีมงานได้ทำอะไรกันไปแล้วบ้างนะครับ
ขั้นตอนที่ 1 literature review
อย่างแรกเลย ที่พวกเราทำกันก็คือ การทบทวนวรรณกรรมหรืองานวิจัย ที่มีความคล้ายคลึงกับสิ่งที่กำลังจะทำครับ เพื่อดูแนวโน้มความเป็นไปได้ และหลักการคิดและพิจารณาต่างๆ เพื่อนำมาใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ต่อไป
ซึ่ง paper ที่พวกเราได้ทำการ review มาหลักๆ มีดังนี้
1. Yan 2014 หัวข้อ Behaviour of steel tube reinforced concrete flat slab shear head systems – ที่จะพูดถึงการพัฒนาและทดสอบระบบการรับแรงเฉือนของเสาเหล็กที่นำมาใช้ร่วมกับ concrete slab ซึ่งหากสังเกตจากรูปตัวอย่างที่ใช้ทดสอบแล้ว จะเห็นว่ามีอยู่ 2 ลักษณะด้วยกัน คือ
(1.) หากใช้เสาท่อเหลี่ยม HSS ที่บริเวณโคนเสาที่เป็นส่วนที่จะถูกคอนกรีตอมลงไป ก็จะมีการติดตั้งเหล็กที่เป็นเหมือน 3 เหลี่ยม ยื่นออกมาทั้ง 4 ด้าน และ
(2.) หากเลือกใช้เสาท่อกลม ก็จะใช้เหล็กล่องที่ถูกตัดให้เป็นแนวทแยงเชื่อมต่อเข้ากับโคนเสาทั้ง 4 ด้าน
จากผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการแล้ว ได้ผลออกมาว่าการวิบัติเกิดขึ้นจาก punching shear เป็นหลัก เนื่องจาก พื้นที่ที่ใช้ในการรองรับคอนกรีตนั้นมีน้อยมากๆ
2. Yan 2016 หัวข้อ Hybrid steel tubular column/flat slab construction — Development of a shearhead system to improve punching shear resistance – สำหรับ paper ต่อมา ก็ยังเป็นของผู้วิจัยท่านเดิมครับ แต่เค้าได้เปลี่ยนรูปแบบของการศึกษา โดยเอาผลการศึกษาในห้องปฏิบัติการมาต่อยอดทำ Finite Element Analysis (FEA)
เพื่อทำการเปรียบเทียบกับผลการทดลองที่ได้ทำในปี 2014 อีกทั้ง ยังได้ศึกษาเพิ่มเติมถึงระบบรับแรงเฉือนบริเวณโคนเสา จากนั้นก็เอานำผลการศึกษาจาก FEA ไปเปรียบเทียบกับการคำนวณของ Eurocode EN 1992-1-1 หรือ British Standard BS 8110
3. Yu 2018 หัวข้อ Punching Shear Behavior and Design of an Innovative Connection from Steel Tubular Column to Flat Concrete Slab – ต่อมา ก็เป็นการต่อยอดผลการศึกษาเดิม โดยครั้งนี้ทางผู้วิจัย ได้ทำการพัฒนาออกแบบระบบรับแรงเฉือนบริเวณโคนของเสาเหล็กในรูปแบบใหม่โดยการเอา shear stud มาประยุกต์ใช้งาน โดยการเชื่อมติดรอบโคนเสา การวิจัยได้ทำทั้งทดสอบในห้องปฏิบัติการ และ FEA และ
4. paper สุดท้าย ก็เป็นงานของ Yu 2020 หัวข้อ Punching Shear Behavior of an Innovative Connection between Steel-Tubular Column and Flat-Concrete Slab – เป็นการนำผลการศึกษาของปี 2018 มาต่อยอด และเพิ่มการติดตั้งแผ่นเหล็กลงไปใต้ shear stud
ขั้นตอนที่ 2 การทำแบบจำลอง Finite Element Analysis และการคำนวณ
หลังจากที่ได้ศึกษางานวิจัยต่างๆ แล้ว ก็ถึงเวลาลงมือทำการศึกษาต่อ ซึ่งทางทีมงานก็ได้ทำทั้ง review code ต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น ACI 318, AISC360 และงานวิจัยที่เกี่ยวกับการเกิด punching shear เพื่อใช้ในการคำนวณกำลังรับน้ำหนักของ limit states ต่างๆ ที่คาดว่าจะเกิดขึ้นได้ เช่น
1. การวิบัติที่เสา
2. การวิบัติที่แผ่นเหล็กใต้โคนเสา (cap plate)
3. การวิบัติที่สลักเกลียว (bolt)
4. การวิบัติที่บริเวณจุดต่อ angle
5. การวิบัติที่ stiffener
6. และการวิบัติที่รอยเชื่อม
7. การเฉือนทะลุของพื้นคอนกรีตอัดแรง
นอกจากยังได้มีการพัฒนา Finite Element Model ขึ้น ซึ่งจากรูปจะเห็นได้ว่ามีการพัฒนาและศึกษาลักษณะของจุดต่อบริเวณโคนเสาอยู่หลายรูปแบบด้วยกัน จนสุดท้ายออกมาเป็นรูปแบบที่ 3 ที่ทางทีมงานคิดว่าน่าจะมีความเหมาะสมมากที่สุด เพื่อนำไปทดสอบในห้องปฏิบัติการต่อไป
ขั้นตอนที่ 3 การทดสอบในห้องปฏิบัติการ
ตอนนี้ ก็อยู่ในขั้นของการเตรียมตัวอย่างทดสอบอยู่นะครับ ซึ่งคาดว่าจะได้ทดสอบทั้งหมด 16 – 18 ตัวอย่างด้วยกัน โดยใน 16 – 18 ตัวอย่างนี้ จะมีการกำหนดตัวแปรต่างๆ ให้มีเปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะของการวิบัติที่คาดว่าน่าจะเกิดขึ้นได้ เพื่อนำมาเปรียบเทียบกับรายการคำนวณ และผลลัพท์ที่ได้จากการทำ FEA ครับ
หากการทดลองเริ่มขึ้นเมื่อไหร่ เดี๋ยวจะมาอัพเดทให้ทราบกันอีกครั้งหนึ่งครับ
ท่านใดที่สนใจ นวัตกรรมพื้นคอนกรีตอัดแรงเสาเหล็ก ก็สามารถติดต่อเข้ามาสอบถามเพิ่มเติมได้ทาง inbox ของ Facebook Fanpage ได้เลยนะครับ คลิก !
