top of page

CFRP STRENGHTENING

การเสริมกำลังโครงสร้างด้วยคาร์บอนไฟเบอร์

คาร์บอนไฟเบอร์

CFRP strengthening

CFRP ย่อมาจาก carbon fiber reinforced polymer เป็นวิธีการเสริมกำลังโครงสร้างโดยใช้วัสดุคอมโพสิทสองชนิดมาผสานกันเพื่อรับกำลังเพิ่มหรือเสริมกำลังเพื่อต้านทานการเกิดแผ่นดินไหว เป็นวิธีการหรือเทคโนโลยีลาสุดของการเสริมกำลังโครงสร้างที่เป็นที่นิยมในปัจจุบัน ซึ่งวัสดุคารบินไฟเบอร์นั้นมีข้อดีคือให้การรับกำลังสูงและมีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกันต่อ unit weight เมื่อติดตั้งเรียบร้อยแล้วจะเพิ่มการรับกำลัง และทำให้โครงสร้างมีความทนทานมากขึ้น การเสริมกำลังสามารถใช้ได้กับชิ้นส่วนโครงสร้างหลากหลายรูปแบบ เช่น คาน พื้น เสา หรือ ฐานราก 

ณ ปัจจุบัน การออกแบบและติดตั้งคารบอนไฟเบอร์จะอ้างอิงมาตรฐาน ACI ACI 440.2R 

Excellent Strength

Light weight

ความสามารถของ CFRP

ก่อนที่จะมีการพัฒนาวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ ผู้ออกแบบหรือวิศวกรออกแบบก็ได้มีการเสริมโครงสร้างไม่ว่าจะเพื่อเพิ่มการรับกำลัง การซ่อมแซมหรือแม้แต่เพื่อต้านทานแผ่นดินไหว ยกตัวอย่างเช่น การเสริมโครงสร้างโดยใช้เหล็กแผ่น (structural steel plate) เพื่อเป็นวัสดุคอมโพสิท (เมื่อรวมกับคอนกรีต) สามารถรับแรงได้เพิ่มขึ้นทั้ง axial load flexural หรือ shear force เป็นระบบการทำงานแบบดั้งเดิมซึ่งใช้เวลาการติดตั้งค่อนข้างยากและใช้เวลาค่อนข้างนานในการติดตั้งและยังใช้กำลังคนจำนวนมากในการติดตั้ง หรือการเสริมโครงสร้างด้วยการเพิ่มความหนาของคอนกรีตก็มีการดำเนินการมาก่อน

เมื่อเทคโนโลยีวัสดุได้พัฒนาขึ้นการเลือกวัสดุที่ให้การรับกำลังสูง มีน้ำหนักเบา และติดตั้งง่ายจึงเกิดการเสริมกำลังโครงสร้างด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ CFRP จึงเป็นทางเลือกที่เพิ่มเติมขึ้นมา โดยวัสดุชนิดนี้มีความสามารถหรือข้อได้เปรียบกว่าวัสดุดั้งเดิมดังนี้

  • มีความสามารถในการรับกำลังสูง โดยคาร์บอนไฟเบอร์นั้นมีค่าการรับกำลัง tensile strength ประมาณ 40000 ksc เมื่อเทียบกับเหล็กแผ่นทั่วไปมี tensile strenth > 400 ksc

  • มีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับเหล็กแผ่น

  • สามารถต้านทานแรงที่เกิดจากแผ่นดินไหวหรือ seismic vibration

  • เมื่อติดตั้งคาร์บอนไฟเบอร์แล้ว โครงสร้างจะมีความทนทานมากขึ้นมีอายุการใช้งานเพิ่มขึ้น

cfrp
Fiber Strength > 4900 MPa
Fiber Modulus > 230 Gpa

ชนิดของ Carbon Fiber

วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้ในงานเสริมกำลังนั้นมีด้วยกัน 3 ชนิดที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน ได้แก่

1. Carbonf Fiber Fabric / Sheets คือ วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ชนิดผ้าใยหรือมีลักณะคล้ายผ้าทักทอ ใช้คู่กับอีพ็อกซี่เรซิ่นในการประสานกันเข้ากับโครงสร้างและใช้ได้กับโครงสร้างที่มีรูปทรงต่างๆ ได้ เพราะสามารถ พันได้หลายรูปแบบ มีความหนาไม่มาก

คาร์บอนไฟเบอร์
คาร์บอนไฟเบอร์

2. Carbon Fiber Strip / Plate คือวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์เสริมแรงชนิดแผ่น มีความหนา 1.2 มิลลิเมตร ลักษณะคล้ายเส้นลวดหรือแผ่นเหล็ก ใช้คู่กับอีพ็อกซี่ี่ที่เป็นลักษณะมอร์ต้าร์คล้ายกาวประสานที่จะใช้ยึดติดกับโครงสร้าง     

คาร์บอนไฟเบอร์
คาร์บอนไฟเบอร์

2. Carbon Fiber ROD คือวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์เสริมแรงชนิดแท่ง คล้ายเหล็กเส้น ส่วนใหญ่จะสกัดและฝังไปในโครงสร้าง มักไม่เป็นที่นิยมในบ้านเรา

คาร์บอนไฟเบอร์
คาร์บอนไฟเบอร์

ผลงานการติดตั้ง CFRP