สวัสดีครับแฟนเพจที่รักทุกๆ ท่าน
วันนี้ผมจะขออนุญาตมาทำการโพสต์และแชร์ความรู้เกี่ยวกับเรื่อง ปัญหาและเทคนิคในการทำงานก่อสร้างโครงสร้างประเภทต่างๆ มาฝากเพื่อนๆ ทุกคนนะครับ
จริงๆ แล้วปัญหาที่ผมจะขอนำมาหยิบยกมาเพื่อใช้เป็นกรณีศึกษาในวันนี้ก็จะมีความเกี่ยวข้องกันกับเรื่องงานออกแบบงานวิศวกรรมโครงสร้างซึ่งหัวข้อก็คือ ผลของการที่เราไม่นำผลของค่าการเสียรูปอันเนื่องมาจากแรงเฉือน หรือ SHEAR DEFORMATION มาใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างนั่นเองครับ
ผมเชื่อว่าเพื่อนๆ วิศวกรโครงสร้างหลายๆ คนคงจะกำลังเจออยู่หรืออย่างน้อยต้องเคยมีโอกาสได้ประสบพบเจอกับปัญหานี้กันมาบ้างไม่มากก็น้อย โดยที่ปัญหาๆ นี้จะเกิดขึ้นเกือบจะในทุกๆ ครั้งที่เราทำการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยกระบวนการทาง FEA หรือ FINITE ELEMENT ANALYSIS และมีความต้องการที่จะทำการเปรียบเทียบกับการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยการคำนวณมือ หรือ MANUAL CALCULATION ซึ่งเรามักจะพบว่า ผลจากการคำนวณด้วยมือนั้นจะให้ค่าที่แตกต่างออกไปจากผลที่ได้จากการทำ FEA อยู่เสมอ หรือ พูดง่ายๆ คือแทบจะหาโอกาสที่คำตอบโดยทั้ง 2 วิธีนั้นจะออกมามีค่าที่ตรงกันไม่ได้เลยสักครั้งเดียว วันนี้ผมจะขออนุญาตมาทำการให้คำแนะนำแก่เพื่อนๆ หากเจอกับปัญหาๆ นี้น่ะซึ่งคำแนะนำของผมหากเพื่อนๆ มีโอกาสได้พบเจอกับปัญหาๆ นี้ก็คือ ไม่ต้องทำอะไรครับ … ใช่ครับเพื่อนๆ อ่านไม่ผิด ผมได้บอกไปว่า ไม่ต้องทำอะไร แต่อ่านให้จบประโยคต่อไปนี้ก่อนนะครับ
สาเหตุที่ผมแจ้งว่า ไม่ต้องทำอะไร หมายถึงว่า ไม่ต้องทำอะไรให้เกิดความยุ่งยากมากขึ้นเป็นพิเศษจนทำให้เพื่อนๆ เสียเวลาและเกิดความยุ่งยากมากจนเกินไป นั่นเป็นเพราะว่าในปัจจุบันเรามีเทคโนโลยีทางด้านคอมพิวเตอร์ซอฟต์แวร์ที่ค่อนข้างที่จะทันสมัยมากๆ ใช้งานกันอยู่แล้ว ดังนั้นผมคงจะไม่บอกให้เพื่อนๆ ทุกๆ คนต้องมานั่งทำการวิเคราะห์และคำนวณทุกๆ โครงสร้างด้วยมือกันหรอกเพราะผมเชื่อว่ามันเป็นการสิ้นเปลืองเวลาโดยใช่เหตุ แต่ สิ่งที่ผมกำลังจะเน้นย้ำต่อไปนี้ต่างหากคือสิ่งที่ถือได้ว่ามีความสำคัญมากที่สุดนั่นก็คือ ก่อนที่เพื่อนๆ จะไปคาดหวังหรือจะไปหวังที่จะพึ่งพาโปรแกรมทาง FEM ใดๆ ก็ตามแต่เพื่อนๆ จะต้องมีความรู้พื้นฐานทางด้านการวิเคราะห์โครงสร้างที่ดีมากๆ ในระดับหนึ่งก่อนเสมอ เพราะว่าต้องไม่ลืมว่า ซอฟต์แวร์เป็นเพียงเครื่องมือๆ หนึ่งที่ถูกสร้างขึ้นมาโดยฝีมือของมนุษย์เรา ดังนั้นไม่มีทางเลยที่มันจะฉลาดหรือมีความสามารถมากกว่าเราได้ อย่างไรเสียหน้าที่ในการป้อนข้อมูลต่างๆ เข้าไปในซอฟต์แวร์ก็ยังเป็นของเรา หากเราทำการป้อนข้อมูลที่ถูกต้องเข้าไปในซอฟต์แวร์ คอมพิวเตอร์ก็จะให้คำตอบที่ถูกต้องแม่นยำกลับคืนออกมาอย่างแน่นอน ในทางตรงกันข้ามหากเราทำการป้อนข้อมูลที่ไม่ถูกต้องเข้าไปในซอฟต์แวร์ คอมพิวเตอร์ก็จะให้คำตอบที่ไม่ถูกต้องและแน่นอนว่าจะไม่แม่นยำโดยสิ้นเชิงกลับคืนออกมาแก่เราอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เลย เอาละก่อนที่จะไปใกลมากกว่านี้ผมขอกลับมาพูดถึงที่ประเด็นคำถามกันสักเล็กน้อยก็แล้วกันว่า เพราะเหตุใดทำไมผมถึงได้หยิบยกเอาเรื่อง ผลจากการเสียรูปอันเนื่องมาจากแรงเฉือน ขึ้นมาเป็นประเด็นของการพูดคุยกันในวันนี้
ผมเพียงจะให้คำแนะนำว่า หากว่าเพื่อนๆ มีความต้องการที่จะให้ผลของคำตอบระหว่างการคำนวณด้วยมือและการทำ FEA นั้นออกมามีความคลาดเคลื่อนที่น้อยลงหรือพูดง่ายๆ คือให้ผลที่ได้จากการคำนวณด้วยมือนั้นมีความใกล้เคียงกันมากยิ่งขึ้นไปอีกกับผลทีได้จาก FEA สิ่งที่จะสามารถทำได้และจะเห็นผลมากที่สุดเลยก็คือ ให้ทำการรวมผลของการเสียรูปที่เกิดจากค่าอื่นๆ โดยเฉพาะค่า แรงเฉือน เข้าไปในการวิเคราะห์โครงสร้างด้วย เพียงเท่านี้ก็จะทำให้เป็นการลดความผิดพลาดของคำตอบที่ได้จากการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยมือไปได้เยอะแล้วละครับ
สาเหตุทีผมแนะนำเช่นนี้เพราะว่า ตามปกติแล้วในการวิเคราะห์โครงสร้างด้วย FEA นอกจากการเสียรูปอันเนื่องมาจากแรงดัดแล้ว เราก็จะทำการรวมผลของการเสียรูปของทุกๆ แรงกระทำเข้าไปในการวิเคราะห์ทั้งหมดเลย เช่น ผลจากการเสียรูปเนื่องจากแรงเฉือน ผลจากการเสียรูปเนื่องจากแรงกระทำตามแนวแกน ผลจากการเสียรูปเนื่องจากแรงบิด ผลจากการเสียรูปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เป็นต้น แต่อย่างที่เราทราบกันดีนะครับว่าสำหรับการคำนวณด้วยมือนั้นยิ่งเราทำการคำนึงถึงผลจากการเสียรูปเนื่องจากค่าแรงอื่นๆ มากขึ้นเท่าใด นั่นก็จะยิ่งเป็นการทวีความยุ่งยากในการวิเคราะห์โครงสร้างให้เกิดเพิ่มมากยิ่งขึ้นไปอีกซึ่งผมเชื่อเหลือเกินว่าพวกเราคงไม่ปรารถนาที่จะให้เกิดเหตุการณ์เฉกเช่นนั้นขึ้นอย่างแน่นอน โดยที่ในวันนี้ผมจะมายกตัวอย่างง่ายๆ ประกอบคำอธิบายโดยการหยิบยกเอาปัญหาที่ผมเคยได้นำมาวิเคราะห์ให้เพื่อนๆ ได้รับชมไปก่อนหน้านี้มาให้เพื่อนๆ รับชมกันนะครับ
เริ่มจากปัญหา 2 ข้อแรกซึ่งผมเคยได้นำปัญหาทั้ง 2 ข้อนี้มาทำการยกตัวอย่างแก่เพื่อนๆ ไปแล้วเมื่อหลายสัปดาห์ก่อน โดยที่ในการวิเคราะห์ปัญหาทั้ง 2 ข้อนี้ผมได้ทำการคำนวณโดยคำนึงถึงผลเฉพาะจากการเสียรูปอันเนื่องมาจากแรงดัดเพียงเท่านั้น โดยที่ลักษณะของของปัญหานั้นจะเป็น คานช่วงเดียว ที่มีการรับน้ำหนักแบบแผ่กระจายตัวแบบสม่ำเสมอตลอดความยาวของคาน และ มีแรงกระทำแบบจุดวางตัวอยู่ที่จุดกึ่งกลางของคาน และ ปัญหาแบบ คานช่วงเดียวแบบมีปลายยื่น ที่มีการรับน้ำหนักแบบแผ่กระจายตัวแบบสม่ำเสมอตลอดความยาวของคาน และ มีแรงกระทำแบบจุดวางตัวอยู่ที่จุดปลายยื่นของคาน ซึ่งในปัญหา 1 ข้อนี้ผมได้ทำการกำหนดให้ค่าโมดูลัสยืดหยุ่น หรือ ELASTIC MODULUS ของวัสดุนั้นให้มีค่าที่เท่าๆ กันนั่นก็คือ
E = 2×10^(6) T/M^(2)
และค่าโมเมนต์ความเฉื่อย หรือ MOMENT OF INERTIA ของหน้าตัดนั้นให้มีค่าที่เท่าๆ กันด้วยนั่นก็คือ
I = 0.15 x 1.00^(3) / 12
I = 0.0125 M^(4)
ซึ่งจะทำให้พจน์การคูณกันระหว่างค่า E และ I นั้นออกมามีค่าเท่ากับ
EI = 2×10^(6)x0.0125
EI = 25000 T-M^(2)
เริ่มที่ปัญหาข้อแรกก่อนก็แล้วกันนั่นก็คือ ผมให้ค่า W นั้นมีค่าเท่ากบ 5 T/M ค่า P นั้นมีค่าเท่ากับ 20 T และค่า L เท่ากับ 10 M ค่าคำตอบของการเสียรูปที่กึ่งกลางของคานที่เราสามารถที่จะทำการคำนวณได้ด้วยมือจะมีค่าเท่ากับ
∆ = 1/(8EI) [PL^(3)/6 + 5WL^(4)/48 ]
∆ = 1000×1/(8×25000) x [20×10^(3)/6 + 5x5x10^(4)/48 ]
∆ = 42.71 MM (↓)
ซึ่งหากเปรียบเทียบกับรูปที่ 1 ซึ่งเป็นผลจากการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยซอฟต์แวร์ทาง FEA ก็จะพบว่าค่าการเสียรูปที่ตำแหน่งๆ นี้จะมีค่าเท่ากับ 43.74 MM ซึ่งจะเห็นได้ว่าผลของคำตอบจากการคำนวณด้วยมือนั้นจะให้ค่าที่น้อยกว่าที่คำนวณได้จากการทำ FEA ตามที่ผมได้เรียนไปก่อนหน้านี้ ส่วนค่าความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นนั้นถือว่ามีค่าน้อยมากหรือประมาณ 1.03 มม เพียงเท่านั้นซึ่งก็เป็นผลมาจากการที่เราไม่ได้ทำการคำนึงถึงผลจากการเสียรูปอันเนื่องมาจากแรงกระทำประเภทอื่นๆ เข้าไปในกระบวนการของการวิเคราะห์โครงสร้างของเราด้วยน่ะครับ
มาต่อกันที่ปัญหาข้อที่สองเลยก็แล้วกันนั่นก็คือ ผมให้ค่า W นั้นมีค่าเท่ากบ 15 T/M ค่า P นั้นมีค่าเท่ากับ 5 T ค่า L1 เท่ากับ 12 M และค่า L2 เท่ากับ 5 M ค่าคำตอบของการเสียรูปที่ปลายยื่นของคานที่เราสามารถที่จะทำการคำนวณได้ด้วยมือจะมีค่าเท่ากับ
∆ = W L2/(4EI) [L2^(3)/2 + L1 L2^(2)/3 – L1^(3)/12] + P L2^(2)/(3EI) x [L1/2 + L2]
∆ = 1000x[15×5/(4×25000) [5^(3)/2 + 12×5^(2)/3 – 12^(3)/12] + 5×5^(2)/(3×25000) x [12/2 + 5]]
∆ = 32.21 MM (↓)
ซึ่งหากเปรียบเทียบกับรูปที่ 2 ซึ่งเป็นผลจากการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยซอฟต์แวร์ทาง FEA ก็จะพบว่าค่าการเสียรูปที่ตำแหน่งๆ นี้จะมีค่าเท่ากับ 34.57 MM ซึ่งจะเห็นได้ว่าผลของคำตอบจากการคำนวณด้วยมือนั้นจะให้ค่าที่น้อยกว่าที่คำนวณได้จากการทำ FEA ตามที่ผมได้เรียนไปก่อนหน้านี้ ส่วนค่าความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นนั้นถือว่ามีค่าน้อยมากหรือประมาณ 2.36 มม เพียงเท่านั้นซึ่งก็เป็นผลมาจากการที่เราไม่ได้ทำการคำนึงถึงผลจากการเสียรูปอันเนื่องมาจากแรงกระทำประเภทอื่นๆ เข้าไปในกระบวนการของการวิเคราะห์โครงสร้างของเราด้วยน่ะครับ
ส่วนรูปที่ 3 ซึ่งเป็นรูปสุดท้ายซึ่งเป็นรูปของโครงสร้างโครงข้อหมุน ซึ่งในการวิเคราะห์โครงสร้างนั้นเราได้ทำการใช้ METHOD OF JOINT ในการคำนึงถึงเฉพาะผลจากการเสียรูปของแรงกระทำตามแนวแกนเพียงอย่างเดียวเท่านั้น และ ผมก็ได้ทำการคำนวณผลของการเสียรูปที่ตำแหน่ง C ออกมาว่าค่าการเสียรูปในแนวดิ่งนั้นจะมีค่าเท่ากับ 16.359 MM (↓) และค่าการเสียรูปในแนวราบนั้นจะมีค่าเท่ากับ 6.188 MM (←)
ซึ่งคำตอบข้างต้นนั้นก็จะมีค่าตรงกันกับผลทีได้จากการวิเคราะห์ด้วยซอฟต์แวร์ทาง FEA และนั่นเป็นเพราะว่าสำหรับโครงสร้างประเภทนี้ เราไม่มีความจำเป็นใดๆ ที่จะต้องทำการคำนึงและรวมผลของการเสียรูปอันเนื่องมาจากแรงกระทำประเภทอื่นๆ เข้าไปในการวิเคราะห์โครงสร้างด้วยนั่นเองครับ
หวังว่าความรู้เล็กๆ น้อยๆ ที่ผมได้นำมาฝากแก่เพื่อนๆ ทุกๆ ท่านในวันนี้จะมีประโยชน์ต่อทุกๆ ท่านไม่มากก็น้อย และ จนกว่าจะพบกันใหม่นะครับ
#ปัญหาและเทคนิคในการทำงานก่อสร้างโครงสร้างประเภทต่างๆ
#ปัญหาเรื่องความคลาดเคลื่อนของผลของการวิเคราะห์โครงสร้างเมื่อเราไม่ได้นำผลของค่าการเสียรูปอันเนื่องมาจากแรงเฉือนมาคำนึงถึงด้วย
ADMIN JAMES DEAN
บริษัท ภูมิสยาม ซัพพลาย จำกัด ผู้นำกลุ่มธุรกิจเสาเข็มสปัน ไมโครไพล์ รายแรกและรายเดียวในประเทศไทย ที่ได้การรับรองมาตรฐาน ISO 45001:2018 การจัดการอาชีวอนามัยและความปลอดภัย การให้บริการตอกเสาเข็ม The Provision of Pile Driving Service และได้รับการรับรอง ISO 9001:2015 ของระบบ UKAS และ NAC รายแรกและรายเดียวในประเทศไทย ที่ได้รับการรับรองระบบบริหารงานคุณภาพ ตามมาตรฐานในกระบวนการ การออกแบบเสาเข็มสปันไมโครไพล์ การผลิตเสาเข็มสปันไมโครไพล์ และบริการตอกเสาเข็มเสาเข็มสปันไมโครไพล์ (Design and Manufacturing of Spun Micropile/Micropile and Pile Driving Service) Certified by SGS (Thailand) Ltd.
บริษัท ภูมิสยาม ซัพพลาย จำกัด คือผู้ผลิตรายแรกและรายเดียวในไทย ที่ได้รับการรับรองคุณภาพ Endoresed Brand จาก SCG ด้านการผลิตเสาเข็ม สปันไมโครไพล์ และได้รับเครื่องหมาย มาตรฐาน อุตสาหกรรม มอก. 397-2524 เสาเข็มสปันไมโครไพล์ Spun Micro Pile พร้อมรับประกันผลงาน และความเสียหายที่เกิดจากการติดตั้ง 7+ Year Warranty เสาเข็มมีรูกลมกลวงตรงกลาง การระบายดินทำได้ดี เมื่อตอกแล้วแรงสั่นสะเทือนน้อยมาก จึงไม่กระทบโครงสร้างเดิม หรือพื้นที่ข้างเคียง ไม่ต้องขนดินทิ้ง ตอกถึงชั้นดินดานได้ ด้วยเสาเข็มคุณภาพมาตรฐาน มอก. การผลิตที่ใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย จากประเทศเยอรมัน เสาเข็มสามารถทำงานในที่แคบได้ หน้างานสะอาด ไม่มีดินโคลน เสาเข็มสามารถรับน้ำหนักปลอดภัยได้ 15-50 ตัน/ต้น ขึ้นอยู่กับขนาดเสาเข็มและสภาพชั้นดิน แต่ละพื้นที่ ทดสอบโดย Dynamic Load Test ด้วยคุณภาพและการบริการที่ได้มาตรฐาน เสาเข็มเราจึงเป็นที่นิยมในงานต่อเติม
รายการเสาเข็มภูมิสยาม
1. สี่เหลี่ยม S18x18 cm.
รับน้ำหนัก 15-20 ตัน/ต้น
2. กลม Dia 21 cm.
รับน้ำหนัก 20-25 ตัน/ต้น
3. กลม Dia 25 cm.
รับน้ำหนัก 25-35 ตัน/ต้น
4. กลม Dia 30 cm.
รับน้ำหนัก 30-50 ตัน/ต้น
(การรับน้ำหนักขึ้นอยู่กับสภาพชั้นดินในแต่ละพื้นที่)
☎ สายด่วนภูมิสยาม:
082-790-1447
082-790-1448
082-790-1449
091-947-8945
081-634-6586
? Web:
bhumisiam.com
micro-pile.com
spun-micropile.com
microspunpile.com
bhumisiammicropile.com
