Extreme Wave Crest OR Extreme Wave Height


Extreme Wave Crest OR Extreme Wave Height

K.Kurojjanawong

1-Apr-2016

ช่วงนี้อยู่กับ Metocean, statistic, reliability เยอะ เลยเอาเรื่องนี้มาเล่าให้ฟังเป็น ไอเดีย

สำหรับคนที่มีพื้นฐานมาคล้ายๆ กับ ผม คือเริ่มทำงาน offshore จากงานที่อยู่ในอ่าวไทย รวมไปถึงบริเวณแทบ เอเชีย ผมว่าคง งงๆ แทบทุกงาน เวลาออกแบบโครงสร้าง พวก fixed template เค้าก็จะให้ออกแบบเช่น 100 yrs wave เราก็ไปหยิบค่าพวกนี้มาจาก metocean report มันก็จะให้มาว่า 100yrs Extreme Wave Height + Associate Wave Period คือเท่าไร มันก็จะมาเป็น คู่ๆ เช่น H=15m, T=8sec อะไรประมาณนี้ ผมเข้าใจว่า structural engineer ส่วนใหญ่พื่นฐานทาง metocean knowledge กับ statistic น้อยมาก คงไม่ค่อยคิดเท่าไร ว่าค่าพวกนี้มันมาได้ยังไงว่ะ??

วันนี้ผมมาเล่าให้ ฟัง คร่าวๆ จะได้ รู้ไว้ด้วย ว่า เทรน มันกำลังจะเปลี่ยนไป ถ้าไม่เข้าใจ ก็อาจจะตามไม่ทันเอาง่าย

ค่าพวกนี้ มาจาก พื้นฐาน ทาง สถิติ ที่เค้าไปวัดค่าจริงมาในทะเล แล้ว มา fit ด้วยหลักสถิติ งั้น มันมี 2 แบบ คือ เราจะต้องการ ออกแบบโดยเอา wave crest หรือ Wave height เป็น หลัก ซึ่งปัจจุบัน ที่ทำกัน คือเอาค่าทางสถิติ ของ wave height เป็นหลัก เวลาบอกว่าออกแบบที่ 100yrs return เราจะไปเรียกที่ ค่า 100yrs return ‘ extreme wave height’ ซึ่งมันไม่เท่ากับ 100 yrs ‘extreme wave crest’ นะครับ การกระจายของ probability distribution ไม่เหมือนกัน ที่ยอมรับกันในปัจจุบัน คือ การกระจายของ short term wave height ใช้ Rayleigh แต่การกระจายของ wave crest ใช้วิธีของ Forristall ที่มาจากการ modified rayleigh dist. ให้ fit ข้อมูลจริงจากในอ่าวเม็กซิโก

งั้น ถ้า เอา ค่ามาจาก 100yrs extreme Wave Height เช่น 15ม อาจจะได้ crest height เท่ากับ 10ม (ค่านี้เรียกว่า 100yrs extreme crest ไม่ได้นะ) แต่ถ้าเอาค่ามาจาก 100yrs extreme wave crest อาจจะได้ ที่ 11ม คำนวณกับไปอาจจะได้ extreme wave height เท่ากับ 15.5ม

แล้ว ค่าอะไรสำคัญกว่า กัน ?? เอา 100yrs wave height หรือ 100yrs wave crest ดีหล่ะทีนี้ ??

ต้องบอกว่า พวก drag dominant structure อย่าง fixed template ควรต้องเอา 100yrs wave crest ถึงจะ conservative กว่า โดยเฉพาะ พวกโครงสร้างที่ air gap ต่ำๆ แบบ หมิ่นๆ ว่าจะเกิน wave-in-deck หรือ ไม่ เนี่ย ถ้าใช้ 100yrs wave height ก็อาจจะ underestimate wave-in-deck ไปเลย ซึ่งไอ้ตัวนี้ ถ้าไม่คิด อาจจะเปลี่ยน พฤติกรรมของโครงสร้าง จากหน้ามือ เป็น หลังตีนได้เลยทีเดียว

ทีเราทำในปัจจุบัน คืออะไร??

ผมเข้าใจว่า ทางเอเชีย รวมถึงอ่าวไทย ใช้ 100yrs wave height + ‘mean’ associated wave period (ไม่แน่ใจ ขอไปหาข้อมูลดูก่อน) แต่ 1 wave height มีแค่ 1 wave period แน่นอน ซึ่ง อย่างที่บอกว่า มันจะ underestimate 100yrs wave crest แน่นอน

ทาง ยุโรป ตอนนี้ เค้าก็ยังใช้ 100yrs wave height กัน อยู่ แต่เค้าไม่ได้ใช้แค่ ‘mean’ associated wave period เค้าใข้ 90% confidence level ของ associated wave period คือ 1 wave height มีอย่างน้อย 2 wave period คือที่ 5th percentile และ 95th percentile บางงาน มี ที่ mean อีกค่า รวมเป็น 3 ค่า (งั้น Load case จะเยอะมากกกกกกกกกกกกก) เค้าบอกว่า การทำแบบนี้จะทำให้ underestimation จากการไม่ใช้ 100yrs wave crest มันลดลง จนรับได้

ลองดู ตารางข้างล่างเลย อันบน ใช้ 100yrs wave crest จะเห็นว่า เค้าต้องใช้ wave height = 26.65m และ wave height= 33.55m เพื่อที่จะ capture 100yrs wave crest=15.1m และ 10000yrs wave crest=19.6m ทั้งที่ ค่า 100yrs และ 10000yrs wave height = 24.6m และ 31.7ม เอง

ดูตัวเลขที่ผมวง ไว้เลย จะเห็นว่า ถ้าใช้ 10000yrs wave height (Crest height=19.2m)+ ‘mean’ associated wave period จะได้ BS = 1.75E+7N ในขณะที่ 10000yrs crest Height ควรจะอยู่ที่ 19.6ม และควรได้ BS=1.98E+7N

แต่ถ้าเรา เอา 10000yrs wave height (Crest height=19.2m)+ 95th percentile of associated wave period เราจะสามารถ capture ค่า 10000yrs crest Height ได้ โดย ได้ BS=1.96E+7N ซึ่งใกล้ความจริงมาก

นี่เลยเป็นสาเหตุที่ทางยุโรป ให้ออกแบบที่ N-yrs ‘Wave Height’ แต่ ให้ใช้ 90% confidence level of associate wave period……………ซึ่งแถวบ้านเรายังไม่ทำนะครับ

ผมได้ยินมาว่าเร็วๆ นี้ โค๊ดทางยุโรป จะเปลี่ยน จาก N-yrs Wave Height + 90% confidence level of associate wave period มาเป็น N-yrs ‘Wave Crest’ + ‘mean’ of associate wave period แทน (ซี่งผมชอบมาก เพราะ load case ลดลงเยอะมากกก) ซึ่งจะทำให้ เราต้อง capture wave crest แทนที่จะไป match wave height งั้น program สำเร็จรูปทั้งหลาย อาจจะต้องเปลี่ยน format การ input โดยให้มา input wave crest แทน wave height ละทีนี้ ……………………… ซึ่งแถวบ้านเรา ไม่รู้จะตามเค้าทันมั้ย เค้าเปลี่ยน กัน แล้ว เปลี่ยนกันอีก เราก็ยังทำเหมือนเดิมมมมมม

อีกเรื่องที่ทำผิดกันเยอะในบ้านเรา คือ การคำนวณ Air gap ในทางยุโรป เค้าใช้ N-yrs wave height ออกแบบ จริง แต่ เวลาเค้ากำหนด minimum deck height ให้ ได้ air gap ตามข้อกำหนด เค้ายังใช้ N-yrs Wave crest อยู่นะครับ อันนี้เขียนเคลียร์มากใน code of practice อย่างพวก NORSOK หรือ DNV

แต่บ้านเรา เอา N-yrs Wave height ไปเช้า Stoke 5th แล้วมากำหนด minimum Deck height อันนี้ไม่ควรทำมากก ถ้าเจอ Typhoon ลูกใหญ่ๆ มากจริง อาจจะเจอ Wave-in-Deck ที่สามารถจะล้มโครงสร้างได้เลย เพราะไม่ได้คิดเผื่อไว้ ซึ่ง เอา Wave-in-Deck นี่ ถือเป็นเรื่องที่ เค้ากลัวกันที่สุด ยิ่งพวก platform เก่าๆ ที่ deck height มันสูงไม่พอ เพราะ สภาพแวดล้อมมันเปลี่ยนจนคลื่นสูงขึ้นกว่าเดิม นี่ ล้ม เพราะ คลื่นท่วม topsides แทบทั้งนั้น

นี้ยังไม่ได้ พูดถึงเลย ว่า ไอ้ N-yrs return มันควรจะรวมถึง N-yrs return ของ response ด้วย อีกต่างหาก ไม่ใช่ แค่ N-yrs return ของ แค่ environmental…..

ปล. อ่านกัน แล้วอาจจะ งงๆ สำหรับ คนที่ไม่ค่อยคุ้นกับเรื่องพวกนี้เท่าไร เพราะผมพิมพ์ไป ก็ยัง งงๆ เลย 555

รูปข้างล่างมาจาก ‘Estimation of Extreme Response in a Jack-up platform application of Stochastic Approach, Lars Holterud Aarsnes, Master Thesis, NTNU, 2015’

12924549_10206099685267234_1919317710611909417_n

 

Advertisements

One thought on “Extreme Wave Crest OR Extreme Wave Height

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