การศึกษาการสั่นสะเทือนจากแรงไม่สมดุลของเครื่องจักรต่อโครงสร้างอาคาร

สมนึก จรูญจิตเสถียร

dc.contributor.advisor	วิทยา ยงเจริญ
dc.contributor.author	สมนึก จรูญจิตเสถียร
dc.contributor.other	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. บัณฑิตวิทยาลัย
dc.date.accessioned	2020-08-06T02:22:55Z
dc.date.available	2020-08-06T02:22:55Z
dc.date.issued	2542
dc.identifier.isbn	9743328343
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67390
dc.description	วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2542	en_US
dc.description.abstract	งานวิจัยนี้ศึกษาการสั่นสะเทือนจากแรงไม่สมดุลของเครื่องจักรต่อโครงสร้างอาคาร ประกอบด้วย 3 ส่วน ส่วนแรกได้แก่การพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ชื่อ TFRAME สําหรับวิเคราะห์ความถี่ธรรมชาติและผลตอบสนองสูงสุด ของโครงสร้างอาคารจากแรงไม่สมดุลของเครื่องจักร ด้วยโปรแกรมภาษาฟอร์แทรน ส่วนที่สองใช้โปรแกรม TFRAME ศึกษาการสั่นสะเทือนของโครงสร้างอาคาร 3 ชั้นที่สมมติขึ้น เป็นอาคารทําจากวัสดุคอนกรีตเสริมเหล็ก ขนาดสูง 12 เมตร กว้าง 4 เมตร และลึก 4 เมตร ส่วนสุดท้ายทําการทดลองเปรียบเทียบผลการคํานวณกับโปรแกรม TFRAME โดยจําลอง โครงสร้าง 3 ชั้น 2 เสา ทําจากเหล็กมีขนาดสูง 1.80 เมตร และกว้าง 0.60 เมตร กับเครื่องจักร ไม่สมดุลเป็นพัดลมดูดอากาศ ความเร็วรอบประมาณ 1300 รอบต่อนาที โปรแกรมคอมพิวเตอร์ TFRAME ใช้ในการวิเคราะห์ปัญหาการสั่นสะเทือนของโครงสร้างอาคารที่ ประมาณเป็นโครงข่ายแบบ 2 มิติ (Plane frame structure) อาศัยระเบียบวิธีทางไฟในต์เอลิเมนต์ประมาณส่วนประกอบ หลักของโครงสร้างเป็นคานแบบออยเลอร์ใน 2 มิติ เพื่อสร้างระบบสมการเชิงอนุพันธ์แทนการสั่นสะเทือนของโครง สร้างอาคาร จากนั้นใช้วิธีการคอนเวนชัน (Conventional method) รวมระบบของตัวแยกการสั่นสะเทือนเข้าไปในระบบ สมการของโครงสร้างอาคาร แล้วหาคําตอบโดยใช้วิธีการแปลงด้วยเมตริกซ์โมแคล (Modal analysis) การศึกษาการสั่นสะเทือนของโครงสร้างอาคาร 3 ชั้น โดยใช้โปรแกรม TFRAME ซึ่งแบ่งโครงสร้างออก เป็น 39 เอลิเมนต์ ขนาด 17 ระดับขั้นความเสรี (Degree of freedoms) พบว่าโครงสร้างอาคาร 3 ชั้นที่สมมติขึ้นนั้น มีค่า ความถี่ธรรมชาติของการสั่นใน 3 โหมดแรก เป็นการสั่นทางด้านข้างของอาคาร และ 3 โหมดถัดมาเป็นการสั่นแบบ สมมาตร ในแนวดิ่ง ส่วนการเพิ่มน้ําหนักเข้าไปในโครงสร้างนั้นจะทําให้ความถี่ธรรมชาติของอาคารลดต่ําลงในทุก ๆ โหมด โดยเฉพาะในตําแหน่งที่โหมดเชพมีขนาดการขจัดสูงด้วยแล้ว ค่าความถี่ธรรมชาติโหมดนั้นจะลดต่ําลงมาก สําหรับการติดตั้งเครื่องจักร ไม่สมดุลในโครงสร้างโดยตรง ผลตอบสนองสูงสุดของโครงสร้างจะขึ้นอยู่กับขนาดและ ความถี่ของแรงไม่สมดุลของเครื่องจักร ความถี่ธรรมชาติและโหมดเชพของโครงสร้างอาคาร และตําแหน่งที่ติดตั้ง เครื่องจักร โดยผลตอบสนองสูงสุดของอาคาร ในพิกัดต่าง ๆ จะมีลักษณะใกล้เคียงกับโหมดเชพของอาคารในโหมดที่มี ความถี่ใกล้เคียงกับความถี่ของแรงไม่สมดุล และการติดตั้งเครื่องจักรในตําแหน่งที่โหมดเชพ ณ ความถี่นั้นมีค่าสูงด้วย แล้ว จะทําให้ผลตอบสนองสูงสุดในทุก ๆ พิกัดมีค่าสูงขึ้นด้วย ส่วนการติดตั้งเครื่องจักรบนชุดแยกการสั่นสะเทือนใน อาคารเป็นผลให้ความถี่ธรรมชาติของอาคารในทุก ๆ โหมดเปลี่ยนแปลงไปขึ้นอยู่กับค่าความถี่ธรรมชาติและมวลของ ชุดแยกการสั่นสะเทือน โดยเฉพาะเมื่อความถี่ธรรมชาติของชุดแยกการสั่นสะเทือนใกล้เคียงกับค่าความถี่ธรรมชาติ โหมดใดโหมดหนึ่งของอาคารแล้วจะทําให้ความถี่ธรรมชาติของโครงสร้างอาคารรวมเครื่องจักรเปลี่ยนแปลงไปมาก แนวโน้มของผลตอบสนองสูงสุดเหมือนกับกรณีที่ติดตั้งเครื่องจักรโดยตรงแต่จะมีขนาดน้อยกว่า ยกเว้นในกรณีที่ความ ถี่ธรรมชาติของชุดแยกการสั่นสะเทือนมีค่าใกล้เคียงกับความถี่ธรรมชาติของอาคารในโหมดที่มีทิศทางการสั่นทางเดียว กัน จะทําให้ผลตอบสนองสูงสุดของอาคารมีค่าสูง สําหรับการเพิ่มมวลของเครื่องจักรบนชุดแยกการสั่นสะเทือนนั้นจะช่วยลดขนาดของผลตอบสนองสูงสุดได้	en_US
dc.description.abstractalternative	The purpose of this thesis was to study the effects of vibration due to machine unbalanced force on a building structure. The thesis consists mainly of three parts. First, developing a computer program “TFRAME” to analyze the natural frequencies, mode shapes and maximum responses of general structures subjected to harmonic loads by using FORTRAN language. Second, calculating the vibration responses of a 3-storey reinforcement concrete building of height 12 m., width 4 m. and depth 4 m. by using TFRAME. Last , comparing the results between program "TFRAME" and experimental structure made from steel of height 1.80 m. and width 0.60 m. with a small fan having angular velocity about 1300 RPM. "TFRAME” has been developed for solving the force vibration problems on a plane frame structure, by using the finite element method which divides the overall structure into several 2-D Euler's beam elements and creates a system of simultaneous differential equation representing vibration properties of the structure. Then, combines the equations of the structure with the isolating properties by using the conventional method. Finally, solves the simultaneous differential equations by transforming the generalize coordinates to the principle coordinates using modal matrix. The assuming structure with 39 beam components and 117 degree of freedoms analyzed by “TFRAME” showed that the structure has an finite number of natural frequencies. The first three modes of natural frequencies are lateral vibrations and the next three modes are symmetrical vibrations. Adding more weight in the structure will lower all natural frequencies especially where mode shape is higher. Next, direct installing of unbalanced machines on the structure indicated that the shape of maximum responses were similar to the shape of the nearest frequency between machine and the structure. And installing machine on the position where mode shape is higher, will increase all maximum responses. Finally, installing machine on an isolation base will changing all natural frequencies especially when the isolation frequency is tuned with the structural frequency in the same direction. The maximum responses behaved as same as direct installing but had less magnitude and higher weight of isolation base will lower magnitude of vibration.	en_US
dc.language.iso	th	en_US
dc.publisher	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US
dc.rights	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US
dc.subject	การสั่นสะเทือน	en_US
dc.subject	เครื่องจักรกล	en_US
dc.subject	พลศาสตร์	en_US
dc.subject	ไฟไนต์เอลิเมนต์	en_US
dc.subject	Vibration
dc.subject	Machinery
dc.subject	Dynamics
dc.title	การศึกษาการสั่นสะเทือนจากแรงไม่สมดุลของเครื่องจักรต่อโครงสร้างอาคาร	en_US
dc.title.alternative	A study of vibration induced by machine unbalanced force on a building structure	en_US
dc.type	Thesis	en_US
dc.degree.name	วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต	en_US
dc.degree.level	ปริญญาโท	en_US
dc.degree.discipline	วิศวกรรมเครื่องกล	en_US
dc.degree.grantor	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย	en_US
dc.email.advisor	Withaya.Y@chula.ac.th