การวิบัติของแรงเสียดทานที่ผิวสัมผัสระหว่างเสาเข็มคอนกรีตและดินด้วยการทดสอบแบบจำลองทางกายภาพ

บทคัดย่อ

ปัจจุบันมีการก่อสร้างอาคารสูงเป็นจํานวนมากในกรุงเทพมหานคร ซึ่งฐานรากที่ใช้มีเสาเข็มรองรับ ในการวิเคราะห์พฤติกรรมของฐานรากนั้นนิยมจําลองเสาเข็มด้วยสปริง ซึ่งงานวิจัยที่เกี่ยวกับการจําลองเสาเข็มด้วยสปริงนั้นยังมีการศึกษาน้อยมากในประเทศไทย ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ ระหว่างแรงกระทํา และการเคลื่อนที่ของเสาเข็ม เพื่อให้การจําลองเสาเข็มมีพฤติกรรมที่สอดคล้องกับพฤติกรรมจริง โดยขั้นตอนแรกของงานวิจัยเป็นการศึกษาด้วยแบบจําลองแบบพื้นที่ผิวจํากัด ขั้นตอนที่สองเป็นการศึกษาด้วยแบบจําลองแบบพื้นที่ผิวทั้งหมด โดยทําการทดสอบในดินห้าชนิด ได้แก่ ดินทรายขนาด เทียบเท่าทรายชั้นแรกของกรุงเทพความหนาแน่นปานกลาง ดินทรายขนาดเทียบเท่าทรายชั้นแรกของชั้นดินกรุงเทพความหนาแน่นมาก ดินทรายหยาบความหนาแน่นปานกลาง ดินทรายละเอียดความหนาแน่นปานกลาง และดินทรายขนาดสม่ำเสมอความหนาแน่นปานกลาง โดยการทดสอบในขั้นตอนที่หนึ่งได้ทําการ ทดสอบในรูปแบบของการทดลอง Direct shear test ผลการทดลองพบว่า ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเฉือน และการเคลื่อนที่ของดินทั้งหมดมีลักษณะใกล้เคียงกับรูปแบบ Elastoplastic รูปแบบย่อย Elastic-perfectly plastic ในการทดสอบขั้นตอนที่สองด้วยแบบจําลองย่อส่วน โดยใช้เสาเข็มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เซนติเมตร ฝังดินเป็นระยะ 30 เซนติเมตร ผลการทดสอบในขั้นตอนที่สองพบว่า ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานกับการเคลื่อนตัวของเสาเข็มมีความสัมพันธ์แบบ Elastoplastic รูปแบบย่อย Elastic-perfectly plastic ความสัมพันธ์ระหว่างแรงต้านที่ปลายกับการเคลื่อนตัวของเสาเข็มมีความสัมพันธ์แบบ Elastoplastic รูปแบบย่อย Strain hardening ส่วนความสัมพันธ์ระหว่างแรงกระทําทั้งหมดกับการเคลื่อนตัวของเสาเข็มจริงมีพฤติกรรมใกล้เคียงกับแบบ Elastoplastic รูปแบบย่อย Strain hardening แต่เพื่อให้ง่ายในการนําไปใช้ในการหาค่า Pile spring stiffness อาจพิจารณาเฉพาะช่วงแรกที่เป็น linear elastic โดยกําหนดการเคลื่อนตัวไม่เกิน 10% ของเส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็ม นอกจากนี้ได้เพิ่มการศึกษาด้วยวิธีไฟไนต์อิลิเมนต์ พบว่าค่า Pile spring stiffness ขึ้นอยู่กับ ขนาดเสาเข็ม ความยาวเสาเข็ม โมดูลัสของเสาเข็ม และโมดูลัสของดิน

คำสำคัญ