โปรแกรมวิเคราะห์โครงสร้างตัวแรกในโลก

โปรแกรมวิเคราะห์โครงสร้างตัวแรกในโลก K.Kurojjanawong 13-May-2024 โปรแกรมวิเคราะห์โครงสร้างนั้นมีมากมายหลากหลายบริษัทที่พัฒนาออกมาให้ได้ใช้กัน บางตัวก็ค่อนข้างเจาะจงสำหรับโครงสร้างแต่ละชนิด เช่น มีออฟชั่นพิเศษให้เลือกใช้ที่อาจจะไม่มีในโปรแกรมอื่น แต่โดยพื้นฐานแล้วเหมือนกันทั้งหมด แค่แตกต่างกันโดยรายละเอียดและการประยุกต์ใช้เท่านั้น ดังนั้นถ้าเข้าใจหลักการพื้นฐานก็สามารถจะใช้ได้ทุกโปรแกรม โปแกรมวิเคราะห์โครงสร้างอาจจะมีคนรู้จักหลายตัว แต่ตัวที่เป็นตัวแรกในโลกที่เป็นที่รู้จักกันสาธารณะจริงๆอาจจะไม่มีใครรู้ว่ามันคือตัวไหนกันแน่ แล้วยังคงมีให้ใช้อยู่หรือไม่ ผมไม่คอนเฟิร์มนะครับว่าคือตัวนี้ แต่ส่วนตัวผมคิดว่าคือ "IBM FRAN" ย่อมาจาก IBM Framed Structure Analysis Program ซึ่งต้องรันบนเครื่อง IBM 7090-7094 ที่ถือว่า 'สาธารณะ'จริงๆ เพราะขายให้ทุกบริษัทที่สนใจซื้อไปใช้ตั้งแต่ก่อนยุค 60 IBM FRAN แต่ถ้าเอา​โปรแกรม​แรก​ น่าจะเป็น​ SAMECS (STRUCTURAL ANALYSIS SYSTEM) ของโบอิ้ง​ แต่ตัวนี้มันเป็นทรัพย์สิน​ของบริษัทโบอิ้ง​ ไม่ขายสาธารณะ​ และถ้าใครศึกษา​ก็จะรู้ว่า​ หลักการวิเคราะห์โครงสร้าง​ด้วยคอมพิวเตอร์​นั้นเริ่มจากธุรกิจ​การบิน​ ประมาณต้นยุค​ 60​ ก่อนที่จะออกสู่สาธารณะไปสู่อุตสาหกรรมอื่น แต่ถ้าไปหาข้อมูลทั่วไป มักจะบอกว่า NASTRAN ที่พัฒนาโดย NASA คือโปรแกรม 'สาธารณะ' ตัวแรก แต่…

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…

How to dissipate the Collision Energy

How to dissipate the Collision Energy K.Kurojjanawong 05-Apr-2024 การวิเคราะห์โครงสร้างรับแรงจากการชนหรือ Collision Analsysis นั้น เหมือนกันหมด ไม่ว่าจะเป็นเรือชน (Ship Collision) รถชน (Car Collision) เศษวัตถุชน (Debris Collision) หรือโครงสร้างนั้นจะอยู่บนฝั่งหรืออยู่ในน้ำนั้นอยู่บนพื้นฐานของหลักฟิสิกส์เบื้องต้นเรื่องโมเมนตัมและการชนทั้งหมด ซึ่งเรียนกันมาแล้วตั้งแต่มัธยม เมื่อมาแยกย่อยเพื่อนำไปใช้งานจริง จะอยู่บนพื้นฐานของการชนแบบไม่ยืดหยุ่น (Inelastic Collision) ซึ่งมีกฏคือ โมเมนตัมคงที่ แต่พลังงานจลน์ไม่คงที่ หรือ มีการสูญเสียพลังงานเกิดขึ้นหลังจากการชน ซึ่งพลังงานเปลี่ยนรูปไปหลายแบบ เช่น กลายเป็นความร้อน กลายเป็นความความเสียหาย โดยในการวิเคราะห์เรื่องการชนเราจะถือว่าพลังงานที่สูญเสียไป (Energy Loss) อยู่ในรูปของความเสียหายเท่านั้น เนื่องจากพลังงานที่เสียไปในรูปแบบอื่นมันวัดได้ยาก ไม่ว่าจะเป็นความเสียของสิ่งของที่วิ่งเข้ามาชน หรือ ความเสียหายของโครงสร้าง ความเสียหายในที่นี้ก็คือโครงสร้างเกิดการเคลื่อนที่ในภาพรวม (Global Deformation) โครงสร้างเกิดการเคลื่อนที่ในภาพย่อย (Local Deformation) ซึ่งเกิดได้ทั้งเสาคานแอ่นตัวจากการโดนชน หรือ เกิดการวิบัติชิ้นส่วนขาด ของที่วิ่งมาชนยุบตัวเสียหาย…

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…

Cm for Non-Sway Frameand and Restraint End shall be 1.00 for AISC ASD

Cm for Non-Sway Frame and Restraint End shall be 1.00 for AISC ASD K.Kurojjanawong 25-Feb-2024 AISC 335 1989 หรือ AISC ASD 1989 มันใช้กันมายาวนานมาก ณ ปัจจุบันก็ยังใช้งานอยู่ และหนังสือบ้านเราหลายๆ เล่มก็แปลต่อกันไปกันมา โดยคิดว่ามาตรฐานวิธี ASD มันหยุดไว้ที่ปี 1989 ซึ่งจริงๆ แล้วมันมีพัฒนาการมาเรื่อยๆ เพียงแต่ไปเน้นที่วิธี LRFD แต่ยังมีพูดถึงวิธีเก่าๆอย่าง ASD บ้าง ข้อหนึ่งที่น่าสนใจ คือ เค้าบอกว่าค่า Cm ที่แนะนำไว้ในมาตรฐานปี 1989 สำหรับโครงแบบไม่เซ (Non-Sway Frame) นั้นไม่ปลอดภัย โดยมาตรฐานปี 1989 แนะนำไว้ที่ค่า Cm=0.85 ในมาตรฐานปี 2005 บอกว่าค่านี้ไม่ปลอดภัยและควรใช้…

Structural Stability: Bracing Strength and Stiffness

Structural Stability: Bracing Strength and Stiffness K.Kurojjanawong 19-Feb-2024 เสาหรือคานที่รับแรงอัด แม้กระทั้งโครงถักที่รับแรงอัดนั้นมีโอกาสที่จะเกิดการ Buckling หรือ ดุ้งออกด้านข้าง วิธีแก้ก็คือการใส่ตัวค้ำ (Bracing) เพื่อยันไว้ไม่ให้มันดุ้งออก การค้ำก็ไม่ใช่ว่าจะค้ำเท่าไรก็ได้ หรือเอาอะไรไปค้ำก็ได้ นึกถึงคนตัวใหญ่ๆ ถือของไว้ในมือจะล้ม จะเอาเด็กๆ ไปยันไว้บอกว่าค้ำแล้ว แบบนี้ไม่ช่วยอะไรเลย เพราะเด็กมีกำลังไม่เพียงพอ หรืออาจจะมีกำลังเพียงพอ แต่ว่าเด็กที่ค้ำยันแทบไม่อยู่ ต้องไถลถอยหลังไปสักระยะกว่าจะตั้งหลักเอาจนอยู่ แต่ทำให้คนตัวใหญ่ๆ เอียงจนของที่ถือตกหมด แบบนี้ก็ถือว่าเสียหาย ดังนั้นหลักการค้ำจึงมีสองแบบ คือ 1) ตัวค้ำมีกำลังเพียงพอ (Sufficient Strength) 2) ตัวค้ำมีความแข็งแกร่งเพียงพอ (Sufficient Stiffness) ทีนี้ปัญหาที่วิศวกรโครงสร้างส่วนใหญ่มักจะไม่ทราบว่าจะค้ำเท่าไรดีมันถึงจะเพียงพอ หรือที่ทราบก็จะทราบเพียงส่วนเดียว จาก “คำบอกเล่า” ของรุ่นพี่ที่สอนงานโดยบอกต่อๆ กันมา เช่น ออกแบบตัวค้ำสักประมาณ 1-2% ของแรงอัดในชิ้นส่วนรับแรงอัด แล้วไอ้ค่า 1-2% ที่ว่านั้นมาจากไหน ? วันนี้มีทำความเข้าใจกัน…

The Effect of Additional Nodes on P-Delta Analysis

The Effect of Additional Nodes on P-Delta Analysis K.Kurojjanawong 17-Feb-2024 ในบทความก่อนผมเล่าไปว่าการวิเคราะห์โครงสร้างแบบ 2nd Order Elastic Analysis ด้วยวิธี Matrix Analysis นั้นในปัจจุบันมี 3 วิธีที่นิยม คือ 1) P-Delta approach (Equivalent node shear approach) โปรแกรมที่ใช้วิธีนี้ เช่น RISA 2) Geometric stiffness approach โปรแกรมที่ใช้วิธีนี้ เช่น SACS, SAP2000, ETABS, MIDAS 3) Stability function approach โปรแกรมที่ใช้วิธีนี้ เช่น USFOS โดย Stiffness Matrix แสดงอยู่ในกรอบสีน้ำเงิน สองวิธีแรก คือ…

The Citicorp Center – อาคารสูงที่เกือบถล่มจากแรงลม

The Citicorp Center - อาคารสูงที่เกือบถล่มจากแรงลม K.Kurojjanawong 9-Feb-2024 มันคืออาคาร Citicorp Center ในนิวยอร์ก ขนาด 59 ชั้น สร้างเสร็จเมื่อกลางปี 1978 โดยวิศวกรชื่อดังมาก คือ William J. LeMessurier W.J. LeMessurier คือวิศวกรโครงสร้างระดับท้อปของอเมริกา ชื่อเสียงนี้เทียบเท่า Theodore V. Gamlambos เลย ทั้งสองคนถือเป็นผู้บุกเบิกที่สำคัญมากเรื่อง Steel Stability ถ้าไม่มี W.J. LeMessurier เราก็จะไม่มีมาตรฐานงานโครงสร้างเหล็กเหมือนที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้ โดยเฉพาะเรื่อง ผลของ P-Delta งั้นคือเค้าดังมากๆ และมีเครดิตสูงมากด้วย W.J. LeMessurier ออกแบบอาคาร Citicorp Center ด้วยข้อจำกัดคือมันมีโบสถ์เก่าขวางอยู่มุมหนึ่งของที่ดินซึ่งทุบไม่ได้ ทำให้วางเสาตำแหน่งมุมตึกไม่ได้ จึงหลีกเลี่ยงด้วยการวางเสาเข้ามาที่กลางแต่ละด้านแทน แล้วใช้ Chevron truss ดึงแรงจากพื้นยื่นทั้งหลายเข้ามาที่เสากลาง ซึ่งเค้าผ่านการคิดมาอย่างดี แถมด้วยมีวิศวกรที่ปรึกษาหลายคนระดับท้อปทั้งนั้น…

The meaning of Z-Value for TTP Steel

The meaning of Z-Value for TTP Steel K.Kurojjanawong 7-Feb-2024 ในงานโครงสร้างเหล็ก มันจะมีเหล็กชนิดหนึ่งที่ขาดไม่ได้เลยคือ เหล็กที่ผ่านการทดสอบแรงดึงตั้งฉากกับความหนาหรือ Z-test เกรดเหล็​กจะเหมือนกับเหล็กปกติทุกอย่าง แต่จะมีใบการันตีว่าผ่านการทำ Z-test มาแล้ว เหล็กที่ได้ใบการันตีนี้จะเรียกว่า Z-Steel, Z-quality steel, Through Thickness Properties Steel, TTP Steel ก็แล้วแต่ใครจะเรียก การทดสอบ Z-test จะช่วยการันตีว่าเหล็กจะไม่ฉีดขาดตามแนวความหนาของแผ่น แบบที่เห็นเป็นรอยยักในรูป เมื่อรับแรงดึงตั้งฉาก ซึ่งเรียกว่าการวิบัติ​แบบนี้ว่า Lamellar Tearing เหล็กที่ได้ใบการันตี Z-test ยังแยกย่อยไปอีก ว่าเป็นเหล็กเกรด Z เท่าไร ซึ่งจะมี สามเกรดในตลาด คือ Z15, Z25 และ Z35 ที่เป็นการจัดตามมาตรฐาน EN 10164 แต่ละมาตรฐานเหล็กก็จะเรียกชื่อต่างกันอีก ต้องไปดูในรายละเอียดว่ามันคือเหล็กที่มี Fy…