Pile-Soil-Structure Interaction-Convergence Problem

Pile-Soil-Structure Interaction-Convergence Problem K.Kurojjanawong 15-Apr-2024 การวิเคราะห์แบบ Pile-Soi-Structure Interaction เรียกสั้น PSSI หรือ PSI มันจะมีปัญหาที่เจอประจำเลยคือ Convergence Problem หรือไม่เกิดการลู่เข้าของคำตอบ ซึ่งปัญหาแบบนี้เกิดได้อย่างเดียว คือเกิดจาก Nonlinear Elements ของระบบ ซึ่งการวิเคราะห์แบบ PSI นั้นใช้ Linear Elements สำหรับโครงสร้างส่วนบน แต่ใช้ Nonlinear Elements สำหรับโครงสร้างส่วนล่าง ดังนั้นปัญหาจึงเกิดมาจาก Nonlinear Soil Springs ที่ใส่เข้าไป ซึ่งปัญหาแบบนี้มันมักจะสร้างความปวดหัวให้กับวิศวกรโครงสร้าง เนื่องจากไม่มีความรู้ที่จะแก้ปัญหาเรื่องดิน เพราะรับข้อมูลมาจากวิศวกรฐานรากแล้วใช้อย่างเดียว พอเกิดปัญหาก็โยนกับไปหาวิศวกรฐานราก ส่วนวิศวกรฐานรากส่วนใหญ่ความรู้เรื่องวิศวกรรมโครงสร้างก็แทบจะตีเป็นศูนย์ พอเกิดปัญหาเกี่ยวกับเทคนิคลึกๆ ทางโครงสร้าง ก็ไม่รู้จะแก้ยังไง ก็มักจะไม่ยอมรับปัญหา ปัญหาแบบนี้ Convergence Problem หรือ Iteration Exceeds นั้นต้องมีความรู้ทั้งวิศวกรรมโครงสร้างและวิศวกรรมฐานราก พอมันไม่มีคนตรงกลาง สุดท้ายก็โยนกันไปกันมาไม่รู้ใครผิดกันแน่ จริงๆ…

Temporal Evolution of Storm

Temporal Evolution of Storm K.Kurojjanawong 13-Apr-2024 Temporal Evolution of Storm แปลเป็นไทยก็คือ วิวัฒนาการชั่วคราวของพายุ เป็นศัพท์เทคนิคที่หาคนเคยได้ยินน้อยมาก ถึงแม้บางคนจะอยู่ในอุตสาหกรรมพลังงานหรือโครงสร้างในทะเลมาทั้งชีวิตก็อาจจะไม่เคยได้ยินเลย เนื่องจากต้องเป็นงานที่ซับซ้อนมากๆ ถึงจะใช้กัน Temporal Evolution of Storm เป็นเทคนิคในการที่จะสร้างพายุเสมือนที่กระทำต่อโครงสร้างในทะเล เพื่อจำลองวิวัฒนาการของพายุที่เกิดขึ้นจริง โดยจะเป็นกราฟดังแสดง ซึ่งผมนำมาจาก DIN 18088-1 แต่จะมีกราฟคล้ายๆกันใน DNV-RP-C212 และ NORSOK N-003 ด้วย โดยจะเป็นกราฟแสดงว่าพายุพัฒนาจากคลื่นลูกเล็กๆ ขึ้นไปถึงคลื่นลูกใหญ่ๆ อย่างไร ซึ่งโดยปกติโครงสร้างทั่วๆ ไปจะออกแบบให้รับคลื่นลูกใหญ่ๆ ตามหลักสถิติ เช่น คลื่นคาบการกลับ 100 ปี และยังใช้ความสูงคลื่นที่เป็น Extreme Value อีกด้วย การทำแบบนั้นในทางเทคนิคเรียก Design Wave Method ก็จะถือว่าโครงสร้างสามารถรับแรง “ชั่วขณะเสี้ยววินาที” ที่อาจจะเกิดขึ้นได้ในระหว่างพายุที่เกิดขึ้น ซึ่งการทำแบบที่ว่านั้นในทางวิศวกรรมโครงสร้างถือว่าปลอดภัยเพียงพอ แต่ในทางวิศวกรรมฐานรากนั้นในหลายกรณีตอบไม่ได้…

Mobilization of End Bearing and Shaft Friction

Mobilization of End Bearing and Shaft Friction K.Kurojjanawong 29-Mar-2024 กำลังรับแรงของเสาเข็มหรือ Pile capacity นั้นไม่เพียงแต่จะขึ้นกับชนิดของดินที่มันปักอยู่ แต่ยังขึ้นกับวัสดุที่ใช้ทำเสาเข็มอีกด้วย ซึ่งมีหลายคนคิดว่าวัสดุที่ใช้ทำเสาเข็มนั้นไม่เกี่ยว แต่จริงๆ แล้วเกี่ยวข้อง กำลังรับแรงของเสาเข็มนั้นมาจากสองส่วนคือ แรงเสียดทาน (Shaft Friction) บนพื้นผิวตลอดความยาวเสาเข็ม และ แรงแบกทานที่ปลายเสาเข็ม (End Bearing) ซึ่งตอนที่เราเรียนในระดับมหาลัยนั้นเน้นที่กำลังรับแรงสูงสุดของเสาเข็ม ซึ่งจะเกิดขึ้นจริงเมื่อเสาเข็มรับแรงจนถึงระดับนั้นๆ เท่านั้น ถ้าแรงกระทำอยู่ในระดับต่ำ กำลังรับแรงของเสาเข็มก็ไม่ขึ้นไปถึงระดับที่สอนกันในห้องเรียน ไม่เช่นนั้นมันก็ไม่สมดุลตามกฏของหนึ่งของนิวตั้น ซึ่งมันอธิบายได้ก็คือ ทั้ง Shaft Friction และ End Bearing มันต้องมีการพัฒนากำลัง หรือ Mobilization ไม่ใช่ว่ากดด้วยแรงระดับต่ำมันจะขึ้นถึงค่าสูงสุดทันที โดย End Bearing นั้นขึ้นกับการเคลื่อนที่ของปลายเสาเข็ม หรือ Tip Displacement ยิ่งปลายเสาเข็มขยับมากยิ่ง Mobilize End Bearing ได้มาก…

Ultimate Pile Capacity – Classic Theory VS Performance Analysis

Ultimate Pile Capacity - Classic Theory VS Performance Analysis K.Kurojjanawong 25-Mar-2024 เวลาทำ Pile-Soil-Structure Interaction ที่มีการจำลองผลของดินเข้าไปแบบ Nonlinear Soil Springs นั้น มันจะมีปัญหาหนึ่งที่วิศวกรโครงสร้างไม่เคยเข้าใจ และไม่เคยพยายามที่จะเข้าใจด้วย เพราะใช้ input ที่ให้มาโดย Geotechnical Engineer อย่างเดียว โดยไม่เคยตรวจสอบหรือสงสัย นั่นก็คือ กำลังของเสาเข็มที่ได้จาก Nonlinear Soil Springs นั้น บางทีมันก็เท่ากับ บางทีมันก็น้อยกว่า Ultimate Pile Capacity ที่คำนวณโดย Geotechnical Engineer ซึ่งมันมักจะไม่มีปัญหาอะไร ถ้ามีกำลังเหลือเฟือหรือมี Safety อยู่มาก แต่ถ้าแรงกระทำต่อเสาเข็มมีระดับใกล้เคียงกับ Ulimate Pile Capacity นั้นจะเริ่มมีปัญหาทันที ซึ่งมักจะเกิดกรณีที่วิเคราะห์ด้วย Limit State Analysis…

Soil Spring 40 qult เอาไปใช้ยังไง?

Soil Spring 40 qult เอาไปใช้ยังไง? K.Kurojjanawong 29-Jan-2024 สปริง 40qult มาจากการสมมติว่าฐานรากเป็น Shallow Foundation แบบ Rigid มีกำลังสูงสุดเมื่อยุบไป 1 นิ้ว หรือ 25.4 มม ก็จะได้ k = qult / 0.0254 ~ 40*qult ดังนั้นถือว่าทั้งฐานมี Stiffness เท่ากับ 40*qult การนำไปใช้จึงต้องระวัง เพราะ ต้องรวมกำลังสุดท้ายทั้งฐานรากให้เท่ากับ qult เมื่อ ยุบลงไป 1 นิ้วด้วย ย้ำ Spring 40 qult คือ Spring stiffness ของ "ทั้งฐาน" ไม่ใช่ว่าจำลองฐานด้วยการแบ่ง "หลายจุดต่อ" เพื่อจะดู Moment ในฐาน แล้วเอาสปริงที่ว่าเข้าไปใส่ได้หมด…

สูตรเข็มตอก – เชื่อไม่ได้ !!

สูตรเข็มตอก - เชื่อไม่ได้ !! Pile Driving Formula - Unreliable !! K.Kurojjanawong 9-Jan-2024Karl von Terzaghi - "The use of the (dynamic) formula in the design of pile(d) foundations is UNSOUND on both economical and technical grounds" Terzaghi บิดาแห่งงานวิศวกรรมฐานราก บอกว่า Pile Driving Formula ที่ใช้ในการประมาณกำลังของเสาเข็มกันอยู่ในปัจจุบันนั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ไม่สมเหตุสมผลทั้งในแง่วิชาการและความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจเกร็ดความรู้Pile Driving Formula นั้นสมการแรกเกิดมาประมาณปี 1888 รวมเวลาแล้ว 136 ปี ซึ่งเป็นช่วงที่เรียกว่า Pre-Terzaghi Era คือก่อนที่วิศวกรจะเข้าใจพฤติกรรมของดิน ไม่รู้ว่าดินมีคุณสมบัติและพฤติกรรมอะไรบ้าง มันจึงเกิดจากการสังเกตุและปรับแก้เป็นหลัก…

Liquefaction Uplift acting on Underground Structures

Liquefaction Uplift acting on Underground Structures K.Kurojjanawong 4-Jan-2024 ปรากฏการณ์โครงสร้างใต้ดินลอยขึ้นมาเหนือพื้นดินเป็นเมตรหรือเกินสองเมตรนั้นพบได้บ่อยมากหลังเหตุการณ์แผ่นดินไหวในพื้นที่ดินมีโอกาสเกิด Liquefaction ดังที่เห็นในรูป Liquefaction คือปรากฏการณ์ที่เกิดกับ Cohesionless soil เช่น ทราย ในระหว่างที่เกิดแผ่นดินไหวแล้วเกิดการสั่นที่รุนแรงและรวดเร็วจนกระทั่งแรงดันน้ำสูงขึ้นกระทันหัน นำมาซึ่งการสูญเสียกำลังของดิน กลายเป็นดินเหลวเหมือนของไหลทั่วไป ถ้าไปดูตามสมการ Soil Mechanic ก็จะเห็นว่า Overburden Pressure (sv) = Effective Overburden (sv’) + Pore Water Pressure (U) ในขณะที่กำลังของดินขึ้นกับ Effective Overburden (sv’) สลับข้างกันจะได้ Effective Overburden (sv’) = Overburden Pressure (sv) - Pore Water Pressure (U) ดังนั้นจะเกิด Liquefaction…

เสาเข็มที่รับแต่แรงอัดแต่ไม่คงที่ตลอดเวลาก็สามารถกำลังลดลงได้

เสาเข็มที่รับแต่แรงอัดแต่ไม่คงที่ตลอดเวลาก็สามารถกำลังลดลงได้ K.Kurojjanawong 16-Nov-2023 ผลจากแรงวัฏจักรที่มีต่อกำลังรับแรงแนวดิ่งของเสาเข็มนั้น มีการศึกษามากว่า 40 ปี แล้ว แต่ไม่สามารถจะหาข้อสรุปให้เป็นเรื่องเป็นราวได้ จนกระทั่งเมื่อสัก 10 ปีที่ผ่านมา จึงเริ่มจะเห็นรูปเห็นร่างว่าผลของมันเป็นอย่างไร และมีผลจากอะไรบ้าง โดยการศึกษาส่วนใหญ่จะอยู่ใน UK, France, Norway และ Australia เป็นหลัก คนที่ทำวิจัยเรื่องนี้มากๆ ก็จะอยู่ที่ NGI ที่นอร์เวย์ ซึ่งก็ค่อนข้างไม่แพร่หลายมากนัก งานวิจัยในฝรั่งเศลก็มีค่อนข้างมาก แต่เข้าถึงยากมากเนื่องจากเป็นภาษาท้องถิ่นไม่สากล งานวิจัยที่แพร่หลายมากๆ จึงมาจาก Professor R.Jardine ที่ Imperial College ในลอนดอน และลูกศิษย์ของเค้าคือ Professor Lehane ก็นำไปวิจัยต่อที่ University of Western Australia ในออสเตรเลีย แต่มีงานวิจัยเรื่องนี้อยู่ในฝั่ง Practical ค่อนข้างมากพอสมควร โดย Alain Puech จากบริษัท Fugro ในยุโรป เหตุผลสำคํญ…

Piling Noise Reduction Equipment

Piling Noise Reduction Equipment K.Kurojjanawong 31-Aug-2023 ในปัจจุบันนอกจากเสาเข็มกลางทะเลจะใหญ่มาก จนเส้นผ่าศูนย์กลางเกิน 10 เมตรไปแล้ว (ครอบห้องคอนโดขนาด 100 ตร ม ได้สบาย) เทคโนโลยีการตอกเข็มก็วิ่งเร็วไม่แพ้กัน เพราะว่าจะไม่มีประโยชน์อะไรที่เสาเข็มใหญ่ได้ แต่ไม่สามารถจะตอกมันลงได้ และอีกเรื่องที่ความรู้วิ่งเร็วไม่แพ้กันก็คือ เรื่องสิ่งแวดล้อม ในปัจจุบัน การติดตั้งหรือรื้อถอนโครงสร้างในทะเลในประเทศพัฒนาแล้ว มีข้อจำกัดด้านมลภาวะทางเสียงอีกด้วย มีข้อกำหนดทั้งความดังของเสียง และ ระยะเวลาที่เกิดเสียง ซึ่งจะส่งผลต่อ คุณภาพชีวิตของสัตว์ทะเลในระยะยาว ทำให้การติดตั้งหรือรื้อถอนโครงสร้างในทะเลในประเทศที่พัฒนาแล้ว มันยากขึ้นเรื่อยๆ หลายเดือนก่อนเคยเอาเรื่อง BBC (Big Bubble Curtain) หรือ การสร้างม่านฟองอากาศเพื่อลดความดังของเสียงมาเล่าให้ฟัง ซึ่งเป็น Post Mitigation หรือเสียงเกิดมาแล้วหาอะไรไปกั้นมันไว้ ปัจจุบันมีการพัฒนาระบบ Pre Mitigation หรือ ทำให้เกิดเสียงลดลงตั้งแต่ตอนตอกเลย ด้วยการนำ Damper เข้าไปกั้นระหว่าง หัวเสาเข็มกับ Anvil ของค้อน Damper ที่ว่าก็ทำตัวคล้ายๆ กับ…

Pile Run

Pile Run Kurojjanawong. 31 Aug 2023 Pile Run ก็คืออการที่ตอกเข็มแล้วเจอชั้นดินที่อ่อน หรือ อ่อนมาก แบบในรูปที่เค้าขีดเส้นให้ดู คือแทบไม่มีกำลังเลย ถ้าดินช่วงบนมีแรงเสียดทานพอที่จะรับน้ำหนักเข็มและแรงจากการตอก มันก็จะค่อยๆลง แต่ถ้ากำลังไม่พอ หรือ ช่วงดินอ่อนยาวมาก มันก็จะไหลลงอย่างรวดเร็วข้อกังวลก็คือถ้าระหว่างการตอก เค้ากลัวเครนหักเวลาตอกเข็มแล้วเจอดินแบบนี้ วิธีแก้ก็คือ เจาะสำรวจดินให้มากที่สุด และใส่ Damper ไว้ระหว่างค้อนและเครนฮุคถ้าตอกไปแล้ว ก็กลัวกำลังรับน้ำหนักเสาเข็มไม่ถึงที่คาดการณ์ไว้ วิธีแก้ผมไม่ทราบ เพราะยังไม่เคยเจอ น่าจะต้อง ตอกเข็มแซมหรือต่อเข็ม แต่จะตอกและยึดกันยังไงใต้น้ำ ใครมีประสบการณ์ก็มาแชร์ได้Source:https://acteon.com/blog/managing-challenging-soil-conditions-pile-run/ ตัวอย่าง Pile Run 👇👇👇 https://fb.watch/mLTlrJeh0v/ https://fb.watch/mLTmcRCjJb/ https://fb.watch/mLTn8fDoSe/ ตัวอย่าง Damper 👇👇👇 https://fb.watch/mLTyHkmXMl/