เพิ่มสินค้าลงตะกร้าแล้ว
เพิ่มสินค้าลงตะกร้าแล้ว
ไปยังตะกร้าสินค้า

ลักษณะของระบบพุก

ในคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึงและอยู่ภายใต้แรงดึง

1.1 กลไกการถ่ายเทแรงของพุก

ตัวยึดจะมีการถ่ายเทแรงกระทำไปยังวัสดุฐานในรูปแบบต่างๆ (รูปที่ 1) กลไกการถ่ายเทแรงมักจะแบ่งออกเป็นการยึดติดทางกล ความเสียดทาน หรือการยึดติดทางเคมี

Please enter alternative text here (optional)

การยึดติดทางกลประกอบด้วยการถ่ายเทแรงผ่านทางการยึดติดเพื่อรับแรงระหว่างตัวยึดกับวัสดุฐาน การยึดติดทางกลเป็นกลไกการถ่ายเทแรงที่พบได้ในพุกแบบมีหัว พุกเกลียว (เช่น Hilti HUS) และพุกปลายตัด (เช่น Hilti HDA)

ความเสียดทานเป็นกลไกการถ่ายเทแรงที่พบได้ในพุกขยาย (เช่น Hilti HSL, Hilti HSA และ Hilti HST) โดยในระหว่างการติดตั้ง จะเกิดแรงจากการขยายตัว ส่งผลให้เกิดแรงเสียดทานระหว่างตัวพุกกับผนังรูเจาะ แรงเสียดทานนี้จะสมดุลกับแรงดึงภายนอก

ในกรณีของการยึดติดทางเคมี แรงดึงจะถูกถ่ายเทไปยังวัสดุฐานผ่านทางพันธะการยึดติด นั่นคือ การยึดติดของน้ำยายึดเหนี่ยวและการขบของพื้นผิวในระดับจุลภาค (Micro-Keying) การยึดติดทางเคมีเป็นกลไกการถ่ายเทแรงที่พบได้ในพุกเคมี เช่น HIT-HY-200, HVZ

1.2 คอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึง

 ในการออกแบบส่วนประกอบรับแรงดัดหรือรับแรงดึงของคอนกรีตเสริมเหล็กนั้น จะมีการคำนวณจากบริเวณรับแรงดึงที่มีการแตกร้าวเนื่องจากคอนกรีตนั้นมีความต้านทานแรงดึงค่อนข้างต่ำ ซึ่งอาจมีการใช้ทั้งหมดหรือบางส่วนโดยความเค้นดึงภายในหรือความเค้นดึงรั้ง ซึ่งไม่ได้นำมาพิจารณาในการออกแบบ [1] (รูปที่ 4) ข้อมูลจากการใช้งานที่ผ่านมานั้นแสดงให้เห็นว่า ความกว้างของรอยแตกร้าวที่เป็นผลมาจากแรงกึ่งถาวรเป็นหลัก (น้ำหนักบรรทุกคงที่บวกกับน้ำหนักบรรทุกจรบางส่วน) จะมีค่าไม่เกิน w95% ~0.3 มม. ถึง 0.4 มม. [2, 3, 4] (รูปที่ 2) ความกว้างของรอยแตกร้าวดังกล่าวมักจะถือว่าอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ รอยแตกร้าวที่กว้างกว่านั้นอาจเกิดขึ้นได้เช่นกันภายใต้น้ำหนักบรรทุกสูงสุดที่ยอมรับได้ ซึ่งตาม [3] จะเท่ากับ w95% ~0.5 มม. ถึง 0.6 มม. กรุณาดูรูปที่ 3 [2, 3, 4]         

 

Please enter alternative text here (optional)

เราจะสังเกตเห็นได้ว่า เมื่อเกิดรอยแตกร้าวขึ้นในชิ้นส่วนคอนกรีต จะมีโอกาสค่อนข้างสูงที่รอยแตกดังกล่าวจะลามไปยังตำแหน่งของพุกโดยตรงหรือขนานกับแนวสัมผัส [1] ซึ่งเป็นผลมาจากการที่บริเวณโดยรอบพุกนั้นมีความเค้นดึงสูงกว่า เนื่องจาก: (ก) ความเค้นในแนวเส้นรอบวงที่เป็นผลมาจากการอัดแรงและการรับแรงของพุก (ข) ความเค้นดัดเฉพาะที่ ซึ่งอาจเกิดขึ้นโดยเป็นผลเนื่องมาจากแรงรวมศูนย์ที่เกิดจากพุก และ (ค) ความเค้นรวมศูนย์ที่มีสาเหตุมาจากรูใส่พุก (Notch Effect) กรุณาดูรูปที่ 5 การกระจายความเค้นโดยรอบพุก ซึ่งเป็นผลเนื่องมาจากความเค้นในแนวเส้นรอบวงจากการอัดแรงและการรับแรง และความเค้นรวมศูนย์ที่เกิดจากความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิว (Notch Effect) 

Please enter alternative text here (optional)

รูปที่ 6 แสดงให้เห็นถึงผลกระทบจากการแตกร้าว ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการยึดของสตัดแบบมีหัว โดยใช้กราฟความสัมพันธ์ระหว่างการกระจัดกับภาระงานจาก [1] ในคอนกรีตบริเวณรับแรงอัดและคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึง ให้สังเกตว่าลักษณะดังกล่าวนั้นคล้ายกับพุกปลายตัด Hilti HDA ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานกับคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึง การสูญเสียประสิทธิภาพของพุกสามารถสังเกตได้จากคอนกรีตที่มีการแตกออกเป็นทรงกรวย ซึ่งสามารถพบได้ในทั้งคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึงและคอนกรีตบริเวณรับแรงอัด โดยทั่วไปแล้ว สำหรับรอยแตกร้าวที่มีความกว้าง Dw= 0.3 มม. แรงที่ทำให้สูญเสียประสิทธิภาพของสตัดแบบมีหัวและพุกปลายตัด Hilti HDA จะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.5 มม. ถึง 1.0 มม. (เฉลี่ย 0.75) เท่าของค่าในคอนกรีตบริเวณรับแรงอัด ซึ่งเป็นเพราะทั้งสตัดแบบมีหัวและพุกปลายตัด Hilti HDA มีการถ่ายเทแรงดึงไปยังคอนกรีต โดยใช้การยึดติดทางกล (จากส่วนเว้า) 

Please enter alternative text here (optional)
Please enter alternative text here (optional)

ดังนั้น การที่แรงที่ทำให้สูญเสียประสิทธิภาพมีค่าลดลงนั้นจึงต้องเป็นผลมาจากการขวางสนามความเค้นที่เกิดจากรอยแตกร้าว (รูปที่ 7) [1] สำหรับคอนกรีตบริเวณรับแรงอัด พุกปลายตัด Hilti HDA ที่อยู่ภายใต้แรงดึงจะก่อให้เกิดความเค้นสมมาตรในแนวหมุนโดยรอบพุกตามที่แสดงในรูปที่ 7 (สตัดแบบมีหัว) 

ในกรณีที่พุกอยู่ในรอยแตกร้าวที่มีความกว้างเพียงพอ จะทำให้ไม่สามารถถ่ายเทความเค้นดึงข้ามระนาบของรอยแตกร้าวได้และจะไม่มีการกระจายความเค้นในแนวหมุน (การขวางสนามความเค้นแนวหมุน) ส่งผลให้แรงที่ทำให้สูญเสียประสิทธิภาพแบบแตกร้าวเป็นทรงกรวยมีค่าลดลงสูงสุดถึง 25%

รูปที่ 8a แสดงกราฟความสัมพันธ์ระหว่างการกระจัดกับภาระงานสำหรับการทดสอบในคอนกรีตบริเวณรับแรงอัดและคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึง ซึ่งเกี่ยวข้องกับพุกขยายตัวแบบควบคุมแรงบิด (เช่น Hilti HSL, Hilti HST) ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานในคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึง การสูญเสียประสิทธิภาพของพุกสามารถสังเกตได้จากคอนกรีตที่มีการแตกออกเป็นทรงกรวย ซึ่งสามารถพบได้ในทั้งคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึงและคอนกรีตบริเวณรับแรงอัด

ผลกระทบของรอยแตกร้าวที่มีต่อลักษณะความสัมพันธ์ระหว่างภาระงานกับการกระจัดและภาระงานสูงสุดจะคล้ายกับที่สังเกตเห็นได้จากสตัดแบบมีหัว พุกขยายแบบตัวควบคุมแรงบิดที่ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึง (Hilti HSA) อาจมีการลื่นอย่างควบคุมไม่ได้ เมื่อได้รับแรงดึงภายในรอยแตกร้าว เนื่องจากพุกดังกล่าวอาจไม่มีการขยายตัวเพิ่มเติม (ซึ่งจำเป็นสำหรับการเพิ่มแรงยึดภายในรอยแตกร้าว) หรือมีการขยายตัวเพิ่มหลังจากมีการกระจัดในระดับหนึ่งแล้วเท่านั้น (รูปที่ 8b) [1]

 

Please enter alternative text here (optional)

โดยหลักการแล้ว พุกเคมีจะมีการสูญเสียประสิทธิภาพเหมือนกันกับพุกขยายและพุกปลายตัด อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพ (ความแข็งแรงของการยึดติด) ของพุกเคมีนั้นจะขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีและการทำความสะอาดรู ลักษณะของรูเจาะ (แห้ง หรือเปียกและมีน้ำ) กระบวนการเจาะ (เจาะกระแทกหรือเจาะด้วยดอกเจาะคว้านเพชร) อุณหภูมิ และปัจจัยอื่นๆ เป็นหลัก กรุณาดูที่ [6]

การทดสอบใน [6] ที่ทำโดยใช้ Hilti HIT-RE 500-SD แสดงให้เห็นว่า ถ้าความแข็งแรงของการยึดติดของพุกเคมีนั้นสูงพอ แต่ยังเกิดความเสียหายโดยที่คอนกรีตแตกออกเป็นทรงกรวย ผลกระทบของรอยแตกร้าวที่มีต่อแรงที่ทำให้เกิดการสูญเสียประสิทธิภาพนั้นจะเทียบได้กับผลกระทบของรอยแตกร้าวที่มีต่อลักษณะความสัมพันธ์ระหว่างภาระงานกับการกระจัดของพุกขยายและพุกปลายตัด โดยจะมีการลดค่าลง ~25%

รูปที่ 9 แสดงอัตราส่วนของแรงดึงที่ทำให้สูญเสียประสิทธิภาพสำหรับพุกเคมีที่ทำการทดสอบในรอยแตกร้าวต่อค่าความสามารถการรับกำลังเฉลี่ยในคอนกรีตบริเวณรับแรงอัด โดยเป็นการแสดงกราฟเทียบกับความกว้างของรอยแตกร้าว [1] การทดสอบนี้ทำโดยใช้ทั้งพุกแบบแคปซูลและการฉีด รวมถึงพุกเคมีชนิดต่างๆ โดยมีการติดตั้งพุกในรอยร้าวที่มีการขยายออกเพิ่มเติมเพื่อให้ได้ความกว้างตามที่กำหนด จากนั้น จึงจ่ายแรงที่พุกจนกระทั่งสูญเสียประสิทธิภาพ โดยรอยแตกร้าวมีการแยกออก พร้อมทั้งเกิดความเสียหายจากการที่พุกถึงดึงหลุดออก

ความเสียหายเนื่องจากพุกถูกดึงหลุดออกมักจะเป็นผลมาจากการสูญเสียแรงยึดติดระหว่างพุกเคมีกับรูเจาะ แต่ในบางระบบ ความเสียหายดังกล่าวอาจเป็นผลมาจากการสูญเสียแรงยึดติดระหว่างพุกเคมีกับแท่งเกลียว ผลการทดสอบในคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึงมีการกระจายตัวค่อนข้างกว้าง เนื่องจากมีการใช้พุกเคมีทุกชนิด และไม่มีการแยกระหว่างคุณสมบัติของพุกเคมีแต่ละชนิด ถ้านำผลทั้งหมดมาพิจารณาร่วมกัน จะสามารถคำนวณได้ว่า ความสามารถในการรับแรงของพุกในคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึงที่มีความกว้างของรอยแตกร้าว w= 0.3 มม. ถึง 0.4 มม. จะอยู่ที่ประมาณ 25% ถึง 80% ของค่าที่ได้จากการใช้งานในคอนกรีตบริเวณรับแรงอัด อัตราส่วนโดยเฉลี่ยจะอยู่ที่ประมาณ 50%

Please enter alternative text here (optional)

ในทางกลับกัน การทดสอบใน [6] ในคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึงโดยใช้ Hilti HIT-RE 500-SD ตามขั้นตอนที่อธิบายไว้ข้างต้น แสดงให้เห็นว่าค่านั้นลดลงเพียง 25% เทียบกับค่าที่ได้จากคอนกรีตบริเวณรับแรงอัด ทั้งนี้ เนื่องจากพุกเคมีมีประสิทธิภาพการแทรกซึมสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัดและมีความแข็งแรงสูง เมื่อเทียบกับระบบตามที่แสดงในรูปที่ 9 ให้สังเกตว่า ค่าที่ลดลงนั้นใกล้เคียงกับลักษณะของพุกปลายตัดและพุกขยาย การลดลงของความสามารถในการรับแรงดึงที่รอยแตกร้าวของพุกเคมีในกรณีของการทดสอบจนถึงความเสียหายจากการที่พุกถูกดึงหลุดออก สามารถอธิบายได้ดังนี้ เนื่องจากพุกเคมีมีความต้านทานแรงดึงสูง การขยายตัวของรอยแตกร้าวหลังจากติดตั้งพุกจึงส่งผลให้รอยแตกร้าวโดยรอบพุกมีการเปลี่ยนทิศทางไปตามรอยต่อระหว่างพุกเคมีกับคอนกรีต ดังนั้น จึงส่งผลให้สูญเสียแรงยึดติดที่ด้านหนึ่งของพุก

Please enter alternative text here (optional)

ถ้าแนวของการแตกร้าวตามที่แสดงในรูปที่ 10 เกิดขึ้นตลอดความลึกของการฝัง ความแข็งแรงของการยึดติดในทางทฤษฎีจะอยู่ที่ 50% ของความแข็งแรงของการยึดติดในคอนกรีตบริเวณรับแรงอัด การวิเคราะห์ใน [6] แสดงให้เห็นว่า ข้อสันนิษฐานนี้ไม่เป็นจริงเสมอไป

การใช้ Hilti HIT-RE 500-SD แสดงให้เห็นว่า การสูญเสียประสิทธิภาพการยึดติดนั้นน้อยลงอย่างเห็นได้ชัด เมื่อเทียบกับพุกเคมีชนิดอื่น (~25% ที่ด้านหนึ่ง) ซึ่งเป็นผลมาจากการที่พุกเคมีส่งผลต่อแนวการแตกร้าว เมื่อเทียบกับแนวการแตกร้าวตามที่แสดงในรูปที่ 10 เนื่องจากคุณสมบัติการแทรกซึมเข้าในรูพรุนของคอนกรีต

เมื่อเกิดการเคลื่อนที่ของพื้นดินเนื่องจากแผ่นดินไหว โครงสร้างจะเกิดการกระจัด ส่งผลให้ชิ้นส่วนโครงสร้างแต่ละชิ้นส่วนมีการเสียรูปตามมา การเสียรูปนี้ส่งผลให้เกิดรอยแตกร้าวหรือรอยแตกร้าวขยายตัวในชิ้นส่วนโครงสร้างดังกล่าว (รูปที่ 11) 

ดังนั้น พุกทั้งหมดที่จะนำมาใช้กับการถ่ายเทแรงจากแผ่นดินไหวจึงควรเป็นพุกที่เหมาะสำหรับการใช้งานในคอนกรีตที่แตกบริเวณรับแรงดึง และเป็นพุกที่ออกแบบมาให้รองรับการใช้งานกับรอยแตกร้าวที่จะมีการขยายและหดตัวในระหว่างที่เกิดการสั่นไหวรุนแรง

ในระหว่างที่เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ บางส่วนของโครงสร้างอาจเกิดการเสียรูปถาวรอย่างรุนแรง โดยในบริเวณที่มีการเสริมแรง เหล็กเสริมแรงอาจคราก รวมทั้งการขยายและหดตัวของรอยแตกอายส่งผลให้รอยแตกกว้างขึ้นจนมีขนาดหลายมิลลิเมตรได้ โดยเฉพาะในบริเวณจุดงอตัวถาวร (Plastic Hinge) [5] 

ขั้นตอนการตรวจสอบมาตรฐานของพุกในปัจจุบัน ยังไม่รวมถึงรอยแตกที่มีความกว้างมากดังกล่าว ด้วยเหตุนี้ จึงควรหลีกเลี่ยงการใช้งานพุกที่บริเวณจุดงอตัวถาวร เช่น ฐานของผนังรับแรงเฉือน บริเวณจุดต่อของวงกบ และคานขอบ นอกจากจะมีการออกแบบอย่างเหมาะสม [1]

Please enter alternative text here (optional)

[1] Eligehausen R.; Mallee, R.; Silva, J.F. (2006): Anchorage in Concrete construction, Ernst & Sohn, Berlin 2006

[2] Schiessl, P. (1986): Crack influence of the durability of reinforced and prestressed concrete components. Schriftenreihe des Deutschen Ausschuss für Stahlbeton, No. 370, Ernst & Sohn, Berlin 1986 (in German)

[3] Bergmeister, K. (1988): Stochastic in fixing technology based on realistic influenced parameters, Doctor Thesis, University of Innsbruck, 1988 (in German)

[4] Eligehausen, R.; Bozenhardt, A. (1989): Crack widths as measured in actual  structures and conclusions for the testing of fastening elements. Report No. 1/42- 89/9, Institute of Construction Materials, University of Stuttgart, August 1989

[5] Höhler, M, S. (2006): Behavior and testing of fastenings to concrete for use in seismic applications, Doctor Thesis, University of Stuttgart, 2006

[6] Appl, J. (2008): Load bearing behavior of bonded anchors under tension loading, Doctor Thesis, University of Stuttgart, 2008

 

 

Ask our engineers

กำลังเข้าสู่ระบบ
ต้องการความช่วยเหลือ? ติดต่่อเรา
ลงทะเบียน
ติดต่่อเรา
ติดต่่อเรา