Dynamic Mass Shifting is the only way to account Accidental Torsion for NLRHA

Dynamic Mass Shifting is the only way to account Accidental Torsion for NLRHA

K.Kurojjanawong

26-Apr-2022

ในบทที่ 16 ของ ASCE 7-22 นั้นระบุว่าต้องคำนึงถึงผลของ Accidental Torsion ด้วยสำหรับโครงสร้างที่มีรูปร่างไม่สมมาตรทางการบิด (Torsional Irregularity) ในการวิเคราะห์ด้วย Nonlinear Response History Analysis (NLRHA) และเนื่องมันเป็นวิธิการทางพลศาสตร์ การที่จำตามที่เค้าระบุไว้ มีทางเดียวเท่านั้นคือ Dynamic Mass Shifting

Dynamic Mass Shifting คือต้องขยับมวลทั้งก้อนไปซ้ายขวาหน้าหลังตามที่เค้าระบุคือ +/-5% ของขนาดโครงสร้าง แล้วนำไปวิเคราะห์ด้วย NLRHA ดังนั้นจำนวนการวิเคราะห์จะเท่ากับจำนวนตำแหน่งของมวลที่ขยับไป

Dynamic Mass Shifting นั้นเป็นวิธีการทาง Dynamic ไม่เหมือนกันการใส่ +/-5% Diaphragm ที่ชอบใช้กันนั่นคือวิธีทาง Static ซึ่งสิ่งที่ได้คือ Static Torsion ดังนั้นต้องมี Dynamic Amplification มาคูณให้ได้ Dynamic Torsion ในขณะที่ Dynamic Mass Shifting นั้นสิ่งที่ได้คือ Dynamic Torsion โดยตรง

ASCE 7-22 กำหนดว่าให้ใช้ไม่น้อยกว่า 11 ชุด แต่ละชุดประกอบด้วย 3 Records คือ 2 ทิศทาง Orthogonal (X & Y) และ 1 ทิศทางไหนก็ได้ (อาจจะ Z หรือ X หรือ Y) และให้วิเคราะห์ทั้งกรณีมีและไม่มี Accidental Torsion

ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าถ้าวิเคราะห์ตามคำแนะนำใหม่ของ ASCE 7-22 ที่แต่ละตำแหน่งของมวลจะต้องรัน 3*11 = 33 ครั้ง และกรณีที่โครงสร้างมี Torsional Irregularity ต้องขยับมวลด้วย สมมติขยับแกนเดียว +/-5% จะมีตำแหน่งมวลเพิ่มขึ้นมาอีกสอง รวมเป็นสามตำแหน่ง ดังนั้นต้องรันทัั้งหมด 33*3 = 99 ครั้ง ถ้าคิดอีกแกนด้วย +/-5% จะมีตำแหน่งมวลเพิ่มขึ้นมาอีกสองรวมเป็นห้าตำแหน่ง ดังนั้นต้องรันทัั้งหมด 33*5 = 165 ครั้ง

อันนี้ผมคิดแบบเว่อร์ๆ ให้ดู ตอนทำจริงมันสามารถตัดลดลงได้ว่ากรณีไหนไม่มีทางเกิด ก็ไม่ต้องคิด แต่ที่แน่ๆ คือหลักหลายสิบรันแน่ๆ ยังไม่รวมว่าการดูผลลัพธ์และแก้แบบอีกหลายรอบกว่าจะจบ ผมยอมแพ้ ไปทำ Response Spectrum หรือ ELF ดีกว่า เปลืองช่างมัน 555

Dynamic Mass Shifting นั้นถึงแม้จะพอประมาณได้ แต่ก็ไม่ใช่วิธีที่จะถูกต้อง อย่างใน ETAB หรือ SAP2000 ผมเข้าใจว่าเค้าใช้วิธีขยับมวลทั้งก้อนไปเลย +/-5% ซึ่งไม่สามารถจะพิจารณาผลของ Mass Moment Inertia ที่อาจจะเกิดขึ้นจริงได้ อย่างที่เคยอธิบายไปวันก่อน Mass Uncertainty ที่เกิดจริงๆ อาจจะเป็นมวลก้อนเล็กๆ ที่ห่างจาก Centre of Mass ออกไปไกลๆก็ได้ ซึ่งมันสร้าง Mass Moment Inertia มากกว่าการขยับมวลรวมก้อนใหญ่ทีเดียว

เรื่องนี้ในงาน Offshore มันเถียงกันประจำว่าจะขยับยังไง เพราะคิด CoG Shift แทบทุกงานทั้ง Static และ Dynamic Analysis และทุก Condition แต่แปลกตรงที่ไม่ทำ CoG/Mass Shifting กันในเรื่อง Seismic Analysis สำหรับงาน Offshore ผมเคยทำ Seismic Analysis ที่ต้องทำ CoG/Mass Shifting แค่ไม่กี่งานในชีวิต เนื่องจาก Seismic มันไม่ค่อยมีปัญหา จึงไม่ค่อยมีคนสนใจเท่าไร ซึ่งถ้าจะมีคนคอนเมนท์เรื่องนี้ขึ้นมา ผมก็ไม่รู้จะตอบไงเหมือนกัน เพราะจริงๆ มันก็ควรต้องทำทุกงาน เวลาเจอคอนเมนท์ให้ทำ CoG/Mass Shifting ในเรื่อง Seismic Analysis ส่วนใหญ่ผมก็จะรีเจคและบอกไม่ใช่ governing condition ไว้ก่อน เพราะเสียเวลา

มาดูใน มยผ 1301/1302-61 พบว่าในหัวข้อ NLRHA ไม่ระบุเรื่อง Accidental Torsion เลย และไม่ระบุแม้กระทั่งจำนวน Record ที่ต้องใช้ด้วย ถือว่าเขียนไม่ครบ เพราะหลายคนไปอ้างอิง จำนวน Record จากหัวข้อ 4.3.3 ซึ่งมันคือ LRHA คนละวิธีกันเลย

ถ้าตามกลับไปดูที่ ASCE 7-05 จะพบว่าบทที่ 16 เรื่อง NLRHA นั้นเขียนไว้แค่สองแผ่น แทบจะไม่เขียนอะไร แต่ในปัจจุบันบทที่ 16 ใน ASCE 7 นั้นเขียนข้อแนะนำไว้เยอะมาก และ มยผ 1301/1302-61 นั้นแปลมาจาก ASCE 7-05 จึงแทบไม่มีอะไรเลยเรื่อง NLRHA ดังนั้นก็ถือว่าโชคดีว่ายังคงใช้ 3 Records และไม่มี Accidental Torsion ใน มยผ 1301/1302-61 แต่จะโชคดีสำหรับผู้ใช้อาคารรึป่าวก็ไม่ทราบ เพราะว่ามาตรฐานความปลอดภัยถือว่าต่ำกว่ามาตรฐาน ASCE 7 ฉบับล่าสุด