Stress Wave Propagation in Pile during Driving


Stress Wave Propagation in Pile during Driving

K.Kurojjanawong

4 รูปนี้ อธิบายด้วยภาพได้ดีมาก สำหรับ stress wave ที่เคลื่อนที่ในเสาเข็มช่วงที่ทำการตอก มันคือหลักการพื้นฐานของโปรแกรมตระกูล WEAP (Wave Equation Analysis of Pile Driving) ทั้งหลาย ซึ่งใช้กันมาในงาน Offshore ส่วนงานบนฝั่งก็คงใช้บ้าง แต่ผมว่ายังไม่ค่อยแพร่หลายสักเท่าไร ส่วนใหญ่ยัง งม กันอยู่กับ Pile Driving Formula ที่ ต่างประเทศ เค้าเลิกใช้กันหมดแล้ว

รูปบนขวา (รูป 8.5) บอกว่า เวลาตุ้มน้ำหนัก ตอกลงบนเสาเข็ม มันทำให้ เกิด compression wave วิ่งไปตามเสาเช็ม จะเห็นว่ามันค่อยออกจากลูกเล็กๆ จนเต็มลูกแล้ววิ่งไปตามเข็ม ซึ่ง Amplitude ของ compression wave ก็ขึ้นกับหลายตัวแปร โดยเฉพาะ น้ำหนัก ตุ้ม และ pile cushion ที่รองบนหัวเข็ม ถ้า ตุ้มหนัก มันจะเกิด Compression stress สูง ในขณะที่ cushion stiffness เป็นตัวกำหนดขนาดความยาวคลื่น ถ้า มันอ่อนมาก คลื่นจะยาว ถ้ามันแข็ง คลื่นจะสั้น

ดูรูป 8.6 เมื่อคลื่นวิ่งไปถึงปลายเข็ม ถ้าปลายเข็มไม่มีแรงต้านทานเลย หรือมีน้อยมาก คลื่นมันย้อนกลับมาเป็น Tensile wave ขนาดสูงได้เท่ากับ compression wave เลยทีเดียว งั้นที่จุดต่างๆ มันก็เกิดการรวมตัวกันของคลื่น งั้นเราก็จะเห็น Tensile Stress มันเกิดขึ้นในเข็มได้ ทั้งที่เราตอกมันลง แต่กลับเกิดแรงดึงได้

แต่ถ้าปลายเข็มมันมีแรงต้านทานจากดินทีสูงมาก คลื่นมันจะวิ่งกลับมาเป็น Compression wave เหมือนเดิม งั้นมันก็จะรวมตัวกันอีก ทำให้เราอาจจะเห็นว่าบางจุดในเข็ม อาจจะเกิด stress ได้สูงถึงเท่าตัวของ stress ที่หัวเข็ม

จริงๆ ในงาน offshore ใช้แต่เข็มเหล็ก ก็ไม่กลัว Tensile stress อยู่แล้วเราก็เลยไม่ค่อยสนใจมันมาก เท่าไร แต่พวกเข็ม concrete เจอ พวกนี้เข้าไป อาจจะแตกเสียหายจนใช้ไม่ได้เลยก็มี

โอกาสการเกิด Tensile stress ยังขึ้นกับ ความยาวเข็ม อีก อย่างที่เห็นข้างล่าง ถ้าเข็มมันสั้น (รูป 8.7) โอกาสที่มันจะเป็น tensile stress ก็ยาก เพราะว่า มันเจอ compression wave ที่มาจากหัวเข็มตลอดเวลา

ในขณะที่ถ้า เข็มยาว โอกาสที่จะเกิด แรงดึงในเข็มจะสูงมาก ถ้า ดินมีแรงต้านทานที่ ปลายน้อย โอกาสเกิด tensile stress มักจะอยู่ ครึ่งล่างของความยาวเข็ม แต่ถ้าดินมีแรงต้านที่ปลายเข็มมาก มันจะวิ่งคืนมาเป็น compression wave จนสุดหัวเข็ม พอเจอ free end มันจะวิ่งกลับมาเป็น tensile wave ทำให้ มันมี โอกาสเกิด Tensile stress ที่ ครึ่งบนของความยาวเข็ม

การจะกำจัดหรือลดขนาดของ Tensile stress คือ ควร ทำให้ ความยาวคลื่นมันยาวๆ เพราะ มันจะได้ มี compressive wave อยู่เต็มความยาวเข็มเอาไว้ counter tensile wave และจากรูป 8.8 จะเห็นว่า เมื่อ ความยาวคลื่นเพิ่มขึ้นเทียบกับ ความยาวเข็ม ขนาดของ tensile stress ก็จะลดลงด้วย การทำให้ความยาวคลื่นมันยาวขึ้นก็ ทำได้ ด้วยการ เพิ่ม น้ำหนัก ตุ้ม และ ใช้ soft cushion บนหัวเข็ม (มันมีวิธีคำนวณ เอาไว้จะมาเล่าให้ฟังคราวหน้า ว่าจะปรับมันยังไง อย่างไร ก็ดี offshore pile ไม่ใช้ cushion นะครับ มันเป็น direct drive)

Ref.

Pile Driving Analysis – State of the Art, Texas Transportation Institute, Research Report 33-13, 1969

stress-wave-propagation-in-pile-during-driving

 

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