ผลของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ต่อความแข็งแรงของเหล็กเสริม

คอนกรีตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) นำมาใช้เพื่อเสริมโครงสร้างคอนกรีต
ในสาขาวิศวกรรมโยธา มีการนำเสนอวิธีการเสริมแรงแบบใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง เมื่อเทียบกับวิธีการเสริมแรงแบบดั้งเดิม วิธีการเสริมแรงนี้มีการวิจัย การเผยแพร่ และมูลค่าการนำไปใช้งานสูง อีกทั้งยังมีประโยชน์ทางสังคมและเศรษฐกิจอย่างมาก โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กเสริมแรงด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ประกอบด้วยคอนกรีต เหล็กเส้น และแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ระบบแรงผสม (Composite Stress System) ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาใหม่ๆ มากมายสำหรับการออกแบบโครงสร้างเสริมแรง เช่น ความสามารถในการรับน้ำหนัก การคำนวณความแข็ง รูปแบบความล้มเหลวของโครงสร้าง และกลไกการเสริมแรงแผ่นใย เป็นต้น สิ่งเหล่านี้เป็นประเด็นสำคัญที่ต้องได้รับการแก้ไข มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการคำนวณโครงสร้างและการเสริมแรงทางวิศวกรรม โดยการเปลี่ยนแปลงความยาวพันธะ ความสูงรอยบาก และอัตราส่วนของเหล็กเสริมของแผ่น CFRP กลไกการเสริมแรง รูปแบบความล้มเหลวของส่วนต่อประสาน ความสามารถในการดัด และผลของการเพิ่มความแข็งของคานเสริมแรงแผ่น CFRP ได้ถูกศึกษาอย่างเป็นระบบ

ความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุดของคานคอนกรีตสามารถปรับปรุงได้โดยการติดแผ่น CFRP ไว้ในโซนแรงดึงของคานคอนกรีต และความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุดของคานสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยใช้แผ่น CFRP ที่มีความยาวต่างกัน
ระหว่างการทดสอบ คานทั้งหมดแสดงรอยแตกร้าวจากการดัดและรอยแตกร้าวจากแรงเฉือนอย่างชัดเจน รอยแตกร้าวของคานที่ไม่ได้เสริมเหล็กปรากฏให้เห็นเร็วกว่า เมื่อรอยแตกร้าวขยายตัวเร็วขึ้น จำนวนรอยแตกร้าวก็ลดลงและรอยแตกร้าวก็กว้างขึ้น เมื่อเหล็กเส้นคืบคลาน รอยแตกร้าวขยายตัวอย่างรวดเร็ว การโก่งตัวของคานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่ความสามารถในการรับน้ำหนักของคานที่เสริมความแข็งแรงกลับเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย ในระหว่างกระบวนการรับน้ำหนัก รอยแตกร้าวปรากฏให้เห็นช้าและขยายตัวช้า มีรอยแตกร้าวจำนวนมาก นอกจากนี้ รอยแตกร้าวเริ่มต้นของคานที่เสริมความแข็งแรงด้วยแผ่นใยไม้อัดจะล่าช้าออกไป และแรงเริ่มต้นของรอยแตกร้าวจะสูงกว่าของคานที่เสริมความแข็งแรงด้วยแผ่นใยไม้อัด