Building Code Correspondence Factor (Kc) and Target Reliability Index


Building Code Correspondence Factor (Kc) and Target Reliability Index

K.Kurojjanawong

23-Aug-2016

เรื่องนี้เคยเขียนไว้อีกห้องหนึ่งนานมาแล้ว เลยตัดมาให้อ่านกัน เผื่อบางคนยังไม่รู้ความอันตรายในการ mix code กัน

ถ้าใครใช้ ISO โดยเฉพาะ เอา ไปออกแบบ Topsides น่าจะเคยได้ยินคำว่า Building Code Corresponding Factor (Kc) ซึ่งแนะนำในโค๊ด ISO 19901-3 ให้คิดผลของ Target reliability index ของแต่ละโค๊ดที่ไม่เท่ากันเข้าไปด้วย

อย่างเช่น ออกแบบด้วย ISO เราใช้ load factor ตาม iso ซึ่งพิสูจน์บนพื้นฐานของ reliability analysis ของ tubular member แต่เราเอา internal force and moment ไปออกแบบ shape and column ของ topsides ที่มันไม่ใช่ tubular ด้วย โดยเราอาจจะไปใช้ AISC หรือ Eurocode หรือ อื่นๆ ซึ่ง building code พวกนี้มี target reliability ของตัวเอง งั้นก็จะมี load factor ของตัวเองที่แตกต่างจาก ISO code ไปด้วย

การที่เราไปใช้ internal force and moment จาก load factor ของ ISO ทำให้ค่า reliability ของ building code มันเปลี่ยนไปด้วย งั้นเค้าเลยให้ไปปรับที่ค่า Building Code Corresponding Factor (Kc) ซึ่งคือตัวที่เอาไปคูณที่ค่า resistance นอกเหนือจากค่า Material factor (=1/Phi) เนื่องจาก ฝั่ง Action เราไม่สามารถจะทำอะไรมันได้ ไม่งั้น เราต้องสร้าง Load Combination ขึ้นมาอีก Set หนึ่ง สำหรับออกแบบ พวก shape โดยเฉพาะ ซึ่งมันจะ ซาดิสต์มาก เพราะมันจะเพิ่มขึ้นอีก เป็น 2-3 เท่าตัว เลย

ถ้า Kc มากกว่า 1 แสดงว่า building code นั้น conservative เมื่อใช้ load factor จาก ISO ซึ่งจะเห็นได้จากพวก AISC code เพราะ ค่าต่ำสุดคือ Kc = 1.058 (Annex C, ISO 19901-3)

ถ้า Kc น้อยกว่า 1 แสดงว่า building code นั้นไม่ conservative เมื่อใช้ load factor จาก ISO ซึ่งจะเห็นได้จากพวก Eurocode เพราะค่าค่าต่ำสุดคือ Kc = 0.86 (Neumann, 2013)

ถ้าใครใช้ NORSOK ก็จะเห็นว่า ก็มี Load Factor และ Material Factorของตัวเอง ซึ่งก็อยู่บนพื้นฐานของ Reliability หรือ Safety Index ที่เค้าต้องการ ซึ่งมันสำหรับ Tubular member งั้น ในกรณีเดียวกัน การที่เราเราไปใช้ internal force and moment จาก load factor ของ NORSOK แล้วไปออกแบบพวก Shape Section ด้วย Eurocode มันก็จะทำให้ Safety Index ที่เค้าตั้งไว้ เปลี่ยนไป งั้นจะเห็นว่า NORSOK ระบุเป็น Material Factor (1/Phi) ที่เค้าต้องการเลย เมื่อ เอา Eurocode มาใช้กับ Shape ด้วยแรงที่มาจาก NORSOK Load factor ซึ่งจะพบว่า Material factor ที่ NORSOK ให้ใช้มันสูงกว่า Eurocode คือให้ไปใช้ สมการ Eurocode แต่ให้เปลี่ยน material factor งั้น ก็คือความหมายเดียวกัน กับ ISO ก็คือใช้ Eurocode ไม่ conservative เมื่อ ใช้แรงจาก NORSOK หรือ Kc น้อยกว่า 1 นั่นเอง

ถ้าคิดเข้าไปใน โปรแกรม ไม่ได้ วิธิคิดง่ายๆ คือ ต้องกด Member UC ให้ต่ำกว่าค่า Kc ก็ถือว่าจะโอเคร เช่นใช้ ISO Load Facor แต่ใช้ โค๊ด AISC 360-10 ออกแบบ ก็สามารถยอมให้ UC สูงได้ถึง 1.058 โดยไม่ถือว่า Overstressed แต่อย่างใด

ตอนนี้เท่าที่เห็นคือ ISO-AISC, ISO-Eurocode, NORSOK-Eurocode,

กรณีแบบนี้ จะไม่เป็นปัญหา เมื่อใช้ WSD concept เพราะ Safety ถูกรวมอยู่ใน ฝั่ง Resistance ทั้งหมด ฝั่งที่เป็น Action มันเลยเหมือนกัน หมด

ในกรณีเดียวกันนี้ จะเกิดขึ้นเมื่อไปใช้ API RP2A LRFD ไป รวม กับ AISC ซึ่งตอนนี้ ได้ยินว่ากำลัง ร่างโค๊ดใหม่ แล้วจะคิดผลของความแตกต่างนี้อยู่ในรูป Building Code Corresponding Factor (Kc) เหมือน กัน โดยจะไปอยู่ใน API 2TOP ที่จะเป็นโค๊ดสำหรับออกแบบ Topsides ที่ส่วนใหญ่ เป็น Shape Section งั้นต้องคอยตามดูตอนนี้มันปล่อยออกมา

ถ้าใครอยากรู้ว่าจะ Derive Building Code Corresponding Factor (Kc) ยังไง ลองไปอ่านดูใน Annex B ของ ISO 19901-3 มีตัวอย่างให้ดู

ในเรื่องเดียวกัน การ Mix Code ในหลาย Edition ก็ทำไม่ได้นะครับ เช่น คำนวณแรงโดยใช้ Load factor ด้วยโค๊ดใหม่ แต่ ไปออกแบบด้วยโค๊ดเก่า อันนี้ ก็ต้องระวัง เพราะ Safety Index มันอาจจะไม่เท่าเดิม เพราะ โค๊ดใหม่ ๆ มันชอบ ลด Load factor ลง แล้วไป เพิ่ม Material Factor (หรือ ลด Phi) ลงด้วย ก็คือ เค้ามั่นใจในวิธีคำนวณแรงมากขึ้น เลยลด Load Factor ลง แต่ต้องการให้ Safety Index เท่าเดิม เลยไปเอา Resistance ลงด้วยการ เพิ่ม Material Factor (ถ้าโค๊ดอเมริกัน ก็คือ ลด Phi)

งั้นถ้าเราคำนวณแรงด้วยโค๊ดอะไร ก็ต้องอ่านให้ดี ว่ามันต้องออกแบบโดยใช้ โค๊ด ปีอะไร ไม่งั้น Target Probability of Failure จะเพี้ยนไปทันที

Ref.

1) International Organization for Standardization, “ISO 19901-3, Petroleum and Natural Gas Industries – Specific Requirement for Offshore Structures – Part 3: Topsides”, 1st edition, December 2010.

2) Norsk Sokkels Konkuranseposisjon, “NORSOK N-004, Design of steel structures”, 3rd edition, February 2013.

3) American Institute of Steel Construction “ANSI/AISC 360-10 Specification for Structural Steel Buildings”, June 2010

4) Neumann, N. “Study of ISO 19901-3 Building Code Correspondence Factor For Eurocode 3”, Paper No. 2013-10271, OMAE conference June 9-14, 2013, Nantes, France

building-code-correspondence-factor

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s