Flexural behavior of posttensioned steel trusses with high performance concrete composite decks

พฤติกรรมการดัดของโครงถักเหล็กอัดแรงภายหลัง ด้วยคอนกรีตสมรรถนะสูงเป็นพื้นเชิงประกอบ

Name: Kanokpat Chanvaivit

keyword: steel

Abstract: The hypothesis of using post-tensioning techniques in strengthening in situ steel trusses built compositely with high performance concrete decks is examined and evaluated experimentally and theoretically. In realizing the proposed technique, unbonded high-strength tendons are prestressed externally to provide axial compression to counteract tensile stresses caused by external loading. The effects of post-tensioning on composite truss systems are investigated as related to flexural strength and behavior. The analytical portion of the research utilizes a technique which incorporates the concepts of transformed section, principle of virtual work, and principle of superposition. In the experimental portion of the study, two full size truss specimens were simply supported at their ends and subjected to third-point monotonically increasing loads. Experimental parameters included the level of post-tensioning as applied to a complete composite system and a nominally identical truss only, without a concrete slab. Test results indicated that for the extra partial prestressing ratio (PPR) of 6.12%, the post-tensioned composite truss resisted a maximum total load 20.4% higher than that in the case of a composite truss without prestressing. The failure mode of the posttensioned composite truss occurred by yielding of the bottom chord while the tendon was still within the elastic range. This behavior resulted in a ductile failure mode displaying detectable warning deformation and is therefore preferred to sudden failure occurring without any noticeable ductile deformations. Good agreement between experimental and theoretical results was attained. The successfully developed and verified mathematical model is capable of evaluating the strength and stability of in situ structures similar to the type studied herein. The model can also be used to establish the maximum amount of post-tensioning required for structural rehabilitation as well as to evaluate the associated serviceability, and ductility factors. Such information can then be used for upgrading existing composite spans such as may be found in bridges or buildings and thereby to upgrade the flexural capacity of such linear structures by taking advantage of the high strength tendons.

Abstract: สมมตฐานการประยุกต์ใช้วิธีการดึงลวดอัดแรงภายหลังเพื่อเสริมสมรรถภาพโครงถักเหล็กด้วยคอนกรีตสมรรถนะสูงเป็นพื้นเชิงประกอบได้มีการทดสอบและประเมินค่าทั้งโดยการทำการทดลองและการวิเคราะห์ทางทฤษฎี หลักการของวิธีการนี้คือการดึงลวดอัดแรงกำลังสูงภายนอกเพื่อสร้างหน่วยแรงอัดในโครงสร้างในทิศทางที่หักล้างกันกับหน่วยแรงดึงที่เกิดจากน้ำหนักบรรทุกภายนอกและศึกษาผลทางด้านพฤติกรรมการรับแรงดัดของโครงสร้าง ส่วนทฤษฎีหลักที่ใช้ในการวิเคราะห์คือทฤษฎีหน้าตัดแปลง ทฤษฎีงานสมมติ และทฤษฎีพฤติกรรมเชิงเส้นและหลักการของการรวมผล การทดลองประกอบไปด้วยโครงถักเหล็กขนาดเท่าของจริงจำนวน 2 ชุด วางอยู่บนที่รองรับช่วงเดี่ยวที่ปลายทั้งสองด้านและทดสอบด้วยน้ำหนักบบรรทุกที่เพิ่มขึ้นด้วยอัตราคงที่ ณ ที่จุดหนึ่งในสาม และสองในสาม ของช่วงที่รองรับทั้งสองด้านแบบสมมาตรกัน ตัวแปรต้นที่ใช้ในการทดลองคือปริมาณ และแรงดึงภายในลวดอัดแรงที่กระทำกับโครงถักเหล็กอันมีพื้นเชิงประกอบ และโครงถักเหล็กขนาดเท่ากันแต่ไม่มีพื้นเชิงประกอบ ผลการทดสอบปรากฏว่าสำหรับการเพิ่มลวดอัดแรงเข้ากับโครงถักเหล็กอันมีพื้นเชิงประกอบจำนวน 7.9% ของพื้นที่หน้าตัดขององค์อาคารหลักรับแรงดึงของโครงถักเหล็ก ส่งผลให้สามารถรับน้ำหนักบรรทุกประลัยได้เพิ่มขึ้นถึง 20.4% เมื่อเทียบกับกรณีของโครงถักเหล็กอันมีพื้นเชิงประกอบแต่ไม่มีลวดอัดแรง ทั้งนี้การวิบัติของโครงถักเหล็กอันมีพื้นเชิงประกอบและมีลวดอัดแรงภายหลังนั้นเกิดขึ้นเมื่อหน่วยแรงดึงในองค์อาคารหลักรับแรงดึงของโครงถักเหล็กถึงจุดคราก ในขณะที่หน่วยแรงดึงในลวดอัดแรงนั้นยังอยู่ในช่วงสภาวะอิลาสติกส่งผลให้การวิบัติเป็นไปแบบที่โครงสร้างมีการเสียรูปได้มากก่อนเกิดการวิบัติแบบฉับพลัน อันจะสามารถใช้เป็นสัญญาณเตือนภัยได้เป็นอย่างดี สรุปผลการทดลองสอดคล้องกับการวิเคราะห์ทางทฤษฎีเป็นอย่างดี และสามารถนำเอาทฤษฎีและสมการทางคณิตศาสตร์ที่ได้จากการวิเคราะห์ต่างๆซึ่งผ่านการสนับสนุนจากผลการทดลองนี้ไปใช้ในการคาดการและอธิบายพฤติกรรมการดัดทั้งด้านกำลังและสภาวะการใช้งาน รวมไปถึงสามารถใช้ในการหาปริมาณลวดอัดแรงที่ต้องการในการซ่อมหรือเสริมสมรรถภาพโครงถักเหล็กที่มีพื้นเชิงประกอบทั้งโครงสร้างแบบสะพานหรือโครงสร้างในอาคาร โดยคำนึงถึงสภาวะการใช้งาน ความสามารถในการเสียรูปได้มากก่อนเกิดการวิบัติ และความคงทนต่อสภาวะแวดล้อมของโครงสร้างนั้น

Chulalongkorn University. Center of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Ekasit Llimsuwan

Role: advisor

Created: 2010

Modified: 2012-12-08

Issued: 2012-12-08

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Engineering

Level: Doctoral Degree

Descipline: Civil Engineering

Grantor: Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	kanokpat_ch.pdf	7.68 MB	36	2019-09-01 21:18:07

ใช้เวลา

0.029741 วินาที