Introduction to Simplified Dynamic Analysis by SDOF Analogy – Biggs’Method


Introduction to Simplified Dynamic Analysis by SDOF Analogy – Biggs’Method

K.Kurojjanawong

19-Jan-2017

เนื่องจากมีคนโหวตสนใจเรื่อง Advance Analysis มาพอสมควร ผมเลยเอาเรื่อง Blast Analysis มาแนะนำนิดหน่อย

วันนี้ มาแนะนำ การแก้ปัญหา dynamic ด้วย Biggs’ method ซึ่งถือเป็นวิธีโบราณมาก แนะนำอยู่ใน หนังสือ ชื่อ Introduction to structural dynamics เขียนโดย Prof. John M.Biggs จาก MIT เป็นหนังสือเก่ามา ตั้งแต่ ปี 1964 แต่วิธีการที่อยู่ใน หนังสือ นี้ classic มาก ผมแนะนำให้ไปหาอ่านกัน มันไม่เหมือนหนังสือ dynamic ทั่วๆ ไป ที่ค่อนข้าง Theory มาก แต่หนังสือของ Prof. Biggs สอนแต่วิธีการแก้ปัญหาแบบง่ายๆ และการ simplified ปัญหายากๆ ให้มันง่ายขึ้น

วิธีที่อยู่ในบทที่ 5 Approximate Design Method เป็นวิธีที่ ยังเอามาใช้จำลองปัญหาสำหรับการออกแบบที่ยังทันสมัยอยู่ใน ปัจจุบัน เค้าบอกว่าโครงสร้างทุกอย่างสามารถ จำลองมันให้กลายเป็นปัญหา Single Degree of Freedom ได้ ด้วยการใช้ Transformation Factor ซึ่งมีทั้ง Load Factor (KL), Mass Factor (KM) หรือ จะจับมันรวมกันกลายเป็น Load Mass Factor (KLM) ก็ได้ และ Resistance Factor (KR)

1.png

เราสามารถหา Natural period ของโครงสร้าง หรือแม้กระทั่ง Structural Response ผ่าน การจำลองแบบนี้โดยให้ผลที่ยอมรับได้สำหรับการออกแบบ

2.png

โดยวิธีนี้ แนะนำทั้งใน NORSOK N-004 และ DNV-RP-C204 โดยได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมโดย Prof. Jorgen Amdahl จาก NTNU ให้สามารถใช้ได้กับ โครงสร้างที่พฤติกรรมแบบ Elastic-Plastic (Indeterminate) และ Elastic-Plastic with membrane ได้ด้วย (Original Bigg’s method มีแค่ Elastic และ Elastic-Perfectly Plastic)

3.png

ทุกวันนี้วิธีนี้ยังได้รับความนิยมในงาน offshore structure นะครับ โดยมากจะใช้ออกแบบ โครงสร้างที่รับ Impulse Loading อย่างเช่น Blast Analysis ถึงแม้ปัจจุบันคนจะหันไปใช้โปรแกรรมกันเยอะ แต่วิธีนี้ ก็ยังเป็นทางเลือกที่ผมคิดว่าไม่ควรจะลืมมันไป เพราะการใช้โปรแกรรมโอกาสผิดพลาดสูงมากถ้าคนใช้ไม่ชำนาญหรือเข้าใจดีพอ

มันน่าแปลกใจที่ ทำไมไม่มีใครเอามาสอนในมหาลัย ทั้งที่มันมีประโยชน์มาก ไม่ว่าจะงาน dynamic แบบไหน ไม่จำเป็นต้องเป็นงาน offshore แต่ผมเห็นยังสอนกันอยู่เฉพาะในคลาส offshore ดังๆ ในต่างประเทศอยู่ ผมรู้จักวิธีนี้ครั้งแรก ก็จากการไปฟัง Prof. Jorgen Amdahl จาก NTNU บรรยายเรื่องจากออกแบบรับ accidental load นี่ล่ะ แต่ยังไม่ค่อยเข้าใจเท่าไร ต้องมาตามอ่านเอง ตอนหลังทำงาน เคยเห็นรายการคำนวณ บาง บริษัท ยังใช้วิธีนี้กันอยู่ เลยเก็ทเลยทีนี้ เมื่อก่อน ผม ก็ใช้ โปรแกรม ออกแบบโครงสร้างรับแรงระเบิด ซึ่งมันเสียเวลามาก โดยเฉพาะพวก Secondary beam หรือ Plate ที่เราสามารถ simplified ปัญหาได้ โดยไม่ได้ทำให้มันผิดพลาดมากมายอะไร

ถ้าใครสนใจ ลองไปหาอ่านในหนังสือที่ว่าข้างบนได้ จริงๆ ผมคิดว่าวิธีนี้มันเริ่มต้นมาจาก US Army เค้าใช้ออกแบบต้านแรงระเบิด เพราะผมเห็นมันอยู่ใน EM 1110-345-415 Design of Structures to Resist the Effects of Atomic Weapons ซึ่งตีพิมพ์ตั้งแต่ปี 1958 ก่อนหนังสือของ Prof.Biggs อีก แต่ผมเข้าใจว่าน่าจะเป็น Prof.Biggs เป็นคนเขียนด้วย หลังจากนั้น เค้าถึงตีพิมพ์หนังสือออกมาสาธารณะ เพราะ เล่มของ US Army อาจจะเป็นความลับในสมัยนั้น

ปล. ถ้าผมหาเวลาได้ จะทำให้ดูตัวอย่างหนึ่ง เทียบกับ ผลจากโปรแกรม จะได้เห็นว่ามันง่ายและเร็วขนาดไหน แถมผลไม่ต่างกันมากด้วย

Ref.

1) DNV-RP-C204, “Design Against Accidental Loads”, 2010

2) NORSOK N-004, “Design of Steel Structures”, Rev 3 2013

3) US Army Corp, “EM 1110-345-415 Design of Structures to Resist the Effects of Atomic Weapons”, 1958

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