การตรวจสอบความเสียหายจากการเกิดสนิมที่คานคอนกรีตเสริมเหล็กบากบ่าในสะพานปรีดี-ธำรงด้วยระเบียบวิธีไฟไนท์เอลิเมนท์แบบไม่เชิงเส้น

Abstract

ชิ้นส่วนโครงสร้างสะพานที่มีลักษณะเป็นคานคอนกรีตเสริมเหล็กปลายบากบ่า (RC Ledge girder) จากการตรวจสอบในอดีตที่ผ่านมาพบปัญหาภายหลังจากผ่านการใช้งานเป็นเวลานาน คือ พบรอยแตกร้าวและชิ้นส่วนคอนกรีตหลุดร่อนเริ่มต้นจากส่วนยื่นปลายบากเปิดเผยให้เห็นผิวของเหล็กเสริม เป็นสาเหตุให้เหล็กเสริมถูกกัดกร่อน (Corrosion) สำหรับงานวิจัยนี้จะทำการตรวจสอบและศึกษาสะพานปรีดี-ธำรง ซึ่งเป็นสะพานในประวัติศาสตร์ที่มีอายุการใช้งานถึง 80 ปีและตรวจพบความเสียหายและความเสื่อมสภาพบริเวณคานส่วนปลายบากบ่า โดยที่ในขั้นต้นจะทำการวิเคราะห์เปรียบเทียบกับมาตรฐานการออกแบบ PCI 2010 ถึงปริมาณเหล็กเสริมที่เหมาะสมและสร้างแบบจำลองไฟไนท์เอลิเมนท์วิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้น (Nonlinear Finite Element Model) ด้วยโปรแกรมอาเทน่า (ATENA Science) แบบ 3 มิติ คำนวณถึงพฤติกรรมของชิ้นส่วนปลายบ่าเมื่อเกิดความเสื่อมสภาพจากคลอไรด์แทรกซึมและคาบอเนชั่น ทั้งจากสภาพแวดล้อมและปริมาณคลอไรด์ในส่วนผสมของคอนกรีตโครงสร้างเอง จากการศึกษาพบว่าในช่วงเริ่มต้นการกัดกร่อนจะเริ่มต้นบริเวณมุมของชิ้นส่วนปลายบากบ่าก่อน เมื่อเหล็กเสริมบริเวณดังกล่าวเกิดสนิมจึงทำให้การถ่ายเทแรงสูญเสียสมดุลทำให้คอนกรีตในส่วนปลายได้รับแรงอัดเพิ่มขึ้น เมื่อเวลาผ่านไปจะสังเกตเห็นรอยแตกร้าวและเกิดคอนกรีตหลุดร่อน โดยที่จะขึ้นอยู่กับตัวแปรหลัก คือ ความเข้มข้นคลอไรด์ ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายตัวของคอนกรีต w/b ratio ค่าความเข้มข้นคลอไรด์วิกฤต อัตราการเกิดสนิมของเหล็กเสริม คุณสมบัติของวัสดุโครงสร้างและระยะคอนกรีตหุ้มเหล็กเสริมห่างจากพื้นผิวสัมผัสสภาพแวดล้อม