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…

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…

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/

Ultimate Axial Pile Capacity – Battered VS Vertical

Ultimate Axial Pile Capacity - Battered VS Vertical K.Kurojjanawong 9-Jul-2023 ถ้าเรามีเสาเข็มสองต้น ยาวเท่ากัน ต้นหนึ่งตอกตรง อีกต้นตอกเอียงทำมุมสัก 10 องศากับแนวดิ่ง กำลังแรง​ Ultimate Pile Capacity “แนวแกนเสาเข็ม (ไม่ใช่แนวดิ่งนะ)” ต้นไหนจะมากกว่ากัน P1 หรือ P2? โดยปกติเข็มแบบเอียงจะไม่ตอกกันมุมสูงมาก เพราะตอกยาก จึงมักอยู่กันไม่เกิน 1:3 หรือคิดง่ายๆ ก็ประมาณไม่เกิน 20 องศากับแนวดิ่ง นี่คือพวกเสาเข็มสะพาน หรือ ท่าเรือ ที่ตอกโดยมีรางช่วย แต่ถ้าโครงสร้างในทะเลลึกที่ผมเคยเห็นเอียงที่สุด แค่ 1:7 หรือ 8 องศา เพราะเค้าตอกโดยไม่ใช้รางกัน แต่ใช้ตัวเข็มรับแรงดัดตรงๆ เลย และเข็มแท่นทั่วไปยาวมาก อาจจะหลักร้อยเมตร จึงทำเอียงมากไม่ได้ เพราะจะหักตอนตอก ดังนั้นถ้าตอบตาม Practical construction ที่มุมเอียงไม่มากอย่างที่บอกไป…

Battered Pile and Racked Pile

Battered Pile and Racked Pile K.Kurojjanawong 8-Jul-2023 เสาเข็มเอียงในรูป เค้าไม่ได้ตอกผิดจนมันเอียง แต่เค้าตั้งใจทำให้มันเอียง ส่วนใหญ่จะเห็นในสะพานหรือท่าเรือสาเหตุที่ตอกเข็มเอียง ซึ่งเรียกว่า Battered Pile หรือ Racked Pile นั้นคือ สำหรับโครงสร้างที่ต้องรับแรงด้านข้าง ซึ่งปกติเสาเข็มจะรับแรงแนวดิ่งได้ดี แต่รับแรงด้านข้างได้ไม่ดีเท่าแนวดิ่งดังนั้นจะเห็นเข็มเอียงในโครงสร้างที่อยู่ในน้ำเนื่องจากมีแรงจากคลื่นและกระแสน้ำ หรือ แรงจากเรือชน เช่น แท่นขุดเจาะ สะพานหรือท่าเรือ แต่โครงสร้างบนบกที่มีแรงด้านข้าง เช่น สะพาน หรือ รางรถไฟ ที่มีแรงเหวี่ยงจากรถ หรือ รถไฟ ก็อาจจะเห็นเสาเข็มเอียงได้เหมือนกันหลักการก็ตรงไปตรงมา คือ พอมันเอียง แรงแนวราบที่เสาเข็มรับได้ไม่ดีก็ถูกเปลี่ยนกลายเป็นบางส่วนกลายเป็นแรงแนวแกนเสาเข็ม (ซึ่งแนวแกนเสาเข็มไม่จำเป็นต้องเป็นแนวดิ่ง) ทำให้แรงด้านข้างลดลง ยิ่งมุมเอียงมาก แรงด้านข้างยิ่งเปลี่ยนเป็นแรงแนวแกนมากเสาเข็มนั้นรับแรงด้านข้างได้ไม่ดี เนื่องจากหน้าตัดแคบ การจะเพิ่มกำลังรับแรงด้านข้างคือต้องเพิ่มหน้าปะทะดิน คือ ทำให้ขนาดใหญ่ขึ้น ในขณะที่แรงด้านข้างมักจะไม่มาตลอดเลย แต่แรงแนวดิ่งนั้นแน่นอน การเพิ่มแรงแนวดิ่งก็แค่ยืดให้เข็มยาวขึ้นเท่านั้น ดังนั้นการที่แก้ปัญหาแรงด้านข้างจึงมักจะตอกเข็มเอียงกันแต่....โครงสร้างที่รับแรงด้านข้าง ไม่จำเป็นต้องตอกเข็มเอียงเสมอไป มีโครงสร้างจำนวนมากที่เสาเข็มดิ่งก็สามารถรับแรงด้านข้างได้เพียงพอ ยิ่งถ้าแต่ละต่อม่อมีเข็มหลายต้น ถ้ายึดกันดีๆ เข็มดิ่งหลายๆต้นรวมกันกำลังก็อาจจะพอรับแรงด้านข้างได้…

Shallow Foundation with Skirted Plate

Shallow Foundation with Skirted Plate K.Kurojjanawong 16-Jun-2023 Shallow foundation คือ ฐานรากตื้น หรือ วางอยู่ใกล้พื้นดิน ซึ่งใกล้ในที่นี้ คือ อาจจะวางอยู่บนพื้นดินหรือ อาจจะวางอยู่ลึกใต้ดินก็ได้ โดยมันจะมี Bearing Failure Surface กินระยะประมาณ 1-1.5 เท่าของความกว้างฐานราก นี่เป็นเหตุผลว่าเวลาคำนวณกำลังรับแรงของฐานรากตื้น จะต้องดูคุณสมบัติของดิน และเลือก Soil Parameters ลึกลงไประยะหนึ่งๆ เช่นอย่างน้อย 1-1.5 เท่าของความกว้างฐานราก ด้วย ไม่ใช่เลือกค่า Soil Parameters ที่ใต้ฐานรากมาคำนวณ ซึ่งจะทำให้มันเกิด Soil Underlying Failure หรือ การวิบัติของดินอ่อนที่อยู่ใต้ฐาน การที่มันวางอยู่ใกล้พื้นดิน ทำให้มันหลีกหนีดินอ่อนที่อยู่บริเวณใกล้ๆ พื้นดินไม่ได้ ถ้าเป็นฐานรากตื้นวางบนฝั่ง เค้าก็แก้ปัญหาง่ายๆ ด้วยการขุดดินลึกลงไปให้พ้นชั้นดินอ่อนแล้ววางฐานรากไว้ที่ชั้นดินแข็งเลย แต่ถ้าเป็นฐานรากตื้นใต้ทะเลลึก มันไม่สามารถที่จะลงไปขุดดินเพื่อที่จะวางฐานรากที่ชั้นดินแข็งได้ เค้าก็จะแก้ปัญหาด้วยการใส่ Skirt Plate…