กลไกการต้านทานแรงเฉือนในคานเสริมเหล็กปลอก

พฤติกรรมของคานรับแรงเฉือนเมื่อใส่เหล็กลูกตั้ง

กำลังรับแรงเฉือนของคาน ($V_n$) มีค่าเท่ากับ กำลังต้านทานแรงเฉือนของคอนกรีตรวมกับกำลังต้านทานแรงเฉือนของเหล็ก ดังแสดงในสมการที่ (3), (4) และรูปที่ 6, 7

$V_n = V_{cZ} + V_{ay} + V_d+V_s$ ….. (3)

$V_n = \Sigma{V_{int}} =V_c+V_s$ ….. (4)

โดยที่
$V_{cZ}$ = ความต้านทานแรงเฉือนของหน้าตัดคอนกรีตไม่แตกร้าว (Uncracked Concrete)
$V_{ax}$ และ $V_{ay}$ = ความต้านทานแรงเฉือนของมวลรวมในแนวสัมผัสกับรอยร้าว คล้ายกับแรงเสียดทานระหว่างผิวคอนกรีตในแต่ละด้านของรอยร้าว (Aggregate Interlock)
$V_d$ = ความต้านทานของเหล็กเสริมหลักต่อแรงเฉือน (Dowel Bar)
$V_s$ คือ กำลังต้านทานแรงเฉือนของเหล็ก (Stirrup Shear)

รูปที่ 6 กลไกของคานคอนกรีตที่เสริมเหล็กรับแรงเฉือน

รูปที่ 7 กราฟการรับแรงเฉือนของคานคอนกรีตเสริมเหล็กปลอก

เหล็กลูกตั้งไม่สามารถป้องกันการเกิดรอยร้าวเอียงได้ แต่สามารถยับยั้งการแพร่ของรอยร้าวเอียงได้ โดยเหล็กลูกตั้งจะเริ่มทำงานเมื่อเกิดรอยร้าวเอียงแล้ว ดังแสดงในรูปที่ 8

รูปที่ 8 รอยร้าวในคานรับแรงเฉือนที่ไม่เสริมเหล็กปลอกและเสริมเหล็กปลอก

การคำนวณ $V_s$

กรณีเหล็กลูกตั้งเอียง
$V_s = A_vf_y(sin\alpha + cos\alpha)(d/s)$ ….. (5)

รูปที่ 9 พฤติกรรมเหล็กรูปตั้งเอียง

กรณีเหล็กลูกตั้งดิ่ง
$V_s = A_vf_yd/s$ ….. (6)

รูปที่ 10 พฤติกรรมเหล็กรูปตั้งดิ่ง