การศึกษาพฤติกรรมเสาคอนกรีตเสริมเหล็กด้วย Brillouin optical time domain analysis

​อาคารส่วนใหญ่ในประเทศไทยมีระบบโครงสร้างเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก ซึ่งอาจเสื่อมสภาพจากการใช้งานจนอาจมีความสามารถในการรับน้ำหนักลดลง โดยเฉพาะเสาซึ่งเป็นโครงสร้างหลักในการถ่ายน้ำหนักทั้งหมดของอาคารลงสู่พื้นดิน งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาการตรวจสอบพฤติกรรมของเสาคอนกรีตเสริมเหล็กภายใต้แรงอัดตามแนวแกนด้วยเทคโนโลยี Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA) โดยใช้สายไฟเบอร์ออฟติกเซนเซอร์ (FoS) ติดตั้งกับเสาคอนกรีตตัวอย่างจำนวน 6 กลุ่ม รวมทั้งสิ้น 18 ต้น การทดสอบแบ่งเป็น 2 ช่วง คือช่วงแรกศึกษาวิธีการติดตั้งและช่วงความยาวของสายไฟเบอร์ออฟติกเซนเซอร์ (FoS) โดยติดตั้งเพื่อเปรียบเทียบ 3 วิธี ได้แก่ การยึดแบบเป็นช่วง (Spot Glue), การยึดปลายสายทั้งสองด้าน (Clamped) และการยึดตลอดแนวการวัด (Overall) พบว่าเฉพาะกลุ่มที่ใช้วิธี Overall ที่ติดผิวคอนกรีตด้านนอกเท่านั้น ที่สามารถแปรผลค่าความเครียดได้บางส่วน แต่ยังขาดเสถียรภาพของเส้นความเครียดและความสอดคล้องกับค่าที่ได้จากสเตรนเกจไฟฟ้า (SG) ช่วงที่สองได้ปรับขนาดและความยาวเสาตัวอย่างพร้อมติดตั้งสายไฟเบอร์ออฟติกเซนเซอร์ (FoS) แบบการยึดตลอดแนวการวัด Overall ที่ร่องด้านนอกผิวคอนกรีตเพียงรอบเดียวมีความยาวช่วงการตรวจวัด 1500–1600 มม. ผลการทดสอบพบว่าค่าความเครียดจากสายไฟเบอร์ออฟติกเซนเซอร์ (FoS) สอดคล้องกับค่าความเครียดจากสเตรนเกจไฟฟ้า (SG) โดยมีความคลาดเคลื่อนเฉลี่ย 5–10% และลดลงเหลือ 6–8% เมื่อรับแรงกดอัดมากกว่า 50% ของแรงกดอัดสูงสุด ทั้งยังสอดคล้องกับค่าความเครียดที่ได้จากการวิเคราะห์ด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ซึ่งมีความคลาดเคลื่อนเฉลี่ย 10–15% ผลการทดสอบสรุปได้ว่า เมื่อเสาเริ่มรับแรงกดอัดจะยุบลงตัวตามขนาดแรงจนกระทั่งเกิดการแตกร้าวและพฤติกรรมไม่เป็นเชิงเส้นอีกต่อไป โดยการใช้เทคนิค Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA) ด้วยสายไฟเบอร์ออฟติกเซนเซอร์ (FoS) ยึดติดแบบตลอดช่วงแนวการวัด (Overall) ในแนวร่องที่ผิวด้านนอกเพียงรอบเดียวโดยมีช่วงการตรวจวัดยาวน้อยที่สุด 1500 มม. สามารถตรวจวัดความเครียดในช่วงยืดหยุ่นแบบเชิงเส้นและไม่เป็นเชิงเส้นโดยมีความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยเพียง 5-10% นั้น ค่าความเครียดจึงสามารถใช้อธิบายพฤติกรรมและประเมินความสามารถของเสาคอนกรีตได้อย่างสอดคล้องกับพฤติกรรมที่เกิดกับเสาตัวคอนกรีตตัวอย่างทดสอบ