Burmese Structuralism

Drawing စာရွက်တစ်ရွက်မှာ သူနဲ့သက်ဆိုင်ရာ information အချက်အလက်တွေ ပါနေရပါမယ်။
Design firm တစ်ခုဟာ သူ့ဆီကထွက်တဲ့ Drawing ကိုကြည့်ပြီး စေတနာ ပါ၏ မပါ၏ သိသာစေပါတယ်။

"" Forced Based Design ""

"ငလျင်တိုင်းပြည်ဖြစ်တဲ့အတွက် နောင်လာလတ္တံ့သော ငလျင်တွေမှာ ကျွန်တော်တို့ဟာ Displacement-Based Design (DBD) တွေဆီကို သွားနေတဲ့ ခေတ်ကို ကြုံရပါလိမ့်မယ်။

ဒါပေမဲ့ ဒီခေတ်သစ်ကို မကူးပြောင်းခင်မှာ အခုလက်ရှိ အသုံးပြုနေတဲ့ Force-Based Design (FBD) ကို ကျွန်တော်တို့ ဘယ်လောက်ထိ နှောကျေနေပြီလဲဆိုတာ ပြန်ဆန်းစစ်ဖို့ လိုပါတယ်။

အင်ဂျင်နီယာလောကမှာ FBD ကို 'စာအုပ်ကြီးအတိုင်း' လို့ ဆိုကြပေမဲ့၊ ဒီစာအုပ်ကြီးဟာ San Fernando (1971)၊ Loma Prieta (1989) နဲ့ Northridge (1994) တို့လို သမိုင်းဝင် ငလျင်ကြီးတွေကနေ ရလာတဲ့ အဖိုးတန် Record (မှတ်တမ်း) တွေနဲ့ တည်ဆောက်ထားတာပါ။T_a တွက်တဲ့ formula တွေ၊ R factor တွေ၊ C_s coefficients တွေဆိုတာ ငလျင်မှတ်တမ်းတွေကနေ ရလာတဲ့ Empirical Formula တွေ ဖြစ်ပါတယ်။

Thomas Paulay ရဲ့ Capacity Design ဆိုတာကလည်း Force Based Design ပဲဖြစ်ပါတယ်။
Traditional FBD ရဲ့ assumption တွေ၊ Weakness တွေကို အာမခံချက်ပေးဖို့ ထွက်ပေါ်လာတဲ့ Concept ပါပဲ။Mechanism ကို ကြိုတွေးပြီး Design ဆွဲတာလို့ အကြမ်းဖျင်း မှတ်လို့ရပါတယ်။

"ကျွန်တော်တို့တွေ Priestley ရဲ့ Displacement-Based Design (DBD) ဆိုတဲ့ အနာဂတ်ဆီကို သွားချင်ရင် Paulay ရဲ့ Capacity Design ဆိုတဲ့ အခြေခံအုတ်မြစ်ကို နှောကျေနေဖို့ လိုပါတယ်"

FBD ရဲ့ Assumption တွေကို အရင်ကြည့်ရအောင်.....

(၁) Linear Elasticity:

အဆောက်အအုံဟာ ငလျင်လှုပ်တဲ့အခါ Yield Point မကျော်ဘဲ မျဉ်းဖြောင့်အတိုင်း (Elastic) ပြုမူမယ်လို့ အခြေခံအားဖြင့် ယူဆပြီး Force တွေကို တွက်ပါတယ်။

Linear Elasticity ရဲ့ ကန့်သတ်ချက်က Yield point ကျော်သွားရင် ဘာဖြစ်မယ်ဆိုတာကို မခန့်မှန်းနိုင်တာပါ။ Robert Park တို့ အဓိက သုတေသနလုပ်ခဲ့တာက အဆောက်အအုံဟာ Yield point ကျော်သွားရင်တောင် (Inelastic ဖြစ်သွားရင်တောင်) ချက်ချင်း ပြိုမကျဘဲ စွမ်းအင်တွေကို စုပ်ယူပေးနိုင်ဖို့ (Energy Dissipation) ဖြစ်ပါတယ်။

Linear Elastic ယူဆချက်မှာ Stiffness (အဆောက်အအုံရဲ့ မာကြောမှု) က အမြဲတမ်း ပုံသေဖြစ်နေမယ်လို့ ယူဆပါတယ်။ ဒါပေမဲ့ ကွန်ကရစ်မှာ အက်ကြောင်း (Cracking) စဖြစ်တာနဲ့ Stiffness က လျော့သွားတတ်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် Robert Park တို့က Cracked Section Property တွေကို သုံးဖို့ အကြံပြုခဲ့ကြတာပါ။

ဒါကြောင့်မို့လို့ သင်က R factor တွေ သုံးပြီး တွက်တဲ့အခါ Linear model ကို သုံးပေမယ့် လက်တွေ့မှာတော့ Yield ဖြစ်မယ့်နေရာတွေမှာ Detail စနစ်တကျ ထည့်ပေးရတာ ဖြစ်ပါတယ်။

(၂) Static Representation:

ငလျင်ဆိုတာ တုန်ခါမှု (Vibration) ဖြစ်ပေမဲ့ FBD မှာတော့ အဆောက်အအုံကို ဘေးကနေ တွန်းနေတဲ့ Static Force တစ်ခုအနေနဲ့ ပြောင်းလဲယူဆပါတယ်။

Elastic တွက်ချက်မှုက ရလာတဲ့ Moment Diagram ဆိုတာ အဆောက်အအုံမှာ အက်ကြောင်း (Crack) မရှိသေးတဲ့၊ သံချောင်းတွေ Yield မဖြစ်သေးတဲ့ "စံပြ" အခြေအနေအတွက်ပဲ မှန်တာပါ။

ဒါကြောင့် Paulay နဲ့ Park တို့က Static Force နဲ့ တွက်တာကို လက်ခံပေမဲ့၊ အဲဒီ Force ကြောင့် ဖြစ်လာမယ့် Internal Forces (Moment, Shear) တွေဟာ အဆောက်အအုံရဲ့ Yield Point ရောက်တဲ့အခါ ဘယ်လို ပြန်လည်ခွဲဝေသွားမလဲ (Redistribution of Forces) ဆိုတာကို ပိုပြီး အာရုံစိုက်ပါတယ်။

ငလျင်အစစ်လှုပ်တဲ့အခါ အဆောက်အအုံက Yield Point ကို ကျော်သွားမှာ ဖြစ်တဲ့အတွက် အဲဒီ Elastic Moment တွေက လက်တွေ့မှာ ရှိမနေတော့ပါဘူး။ အဲဒီအပေါ်မှာပဲ အခြေခံပြီး ဒီဇိုင်းဆွဲရင် အဆောက်အအုံက ဘယ်နေရာမှာ အရင်ကျိုးပျက်မလဲဆိုတာကို ကျွန်တော်တို့ ထိန်းချုပ်လို့ မရတော့ပါဘူး။

(၃) Global Ductility (R Factor):

အဆောက်အအုံမှာ ပျော့ပြောင်းမှု (Ductility) ရှိတယ်လို့ ယူဆပြီး ငလျင်အားကို R factor နဲ့ စားပြီး လျှော့ချပစ်ပါတယ်။ ဒါဟာ "အဆောက်အအုံကတော့ ညွတ်ပေးမှာပဲ" ဆိုတဲ့ ယူဆချက်ပါ။

FBD အရ ကျွန်တော်တို့ဟာ R factor ကို သုံးပြီး Seismic Force ကို လျှော့ချလိုက်ပါတယ်။ ဥပမာ - Force က ၁၀၀ လာရမှာကို R=8 နဲ့ စားပြီး ၁၂.၅ အတွက်ပဲ Design လုပ်ပါတယ်။ ကျန်တဲ့ ၈၇.၅ ဆိုတဲ့ အင်အားကို အဆောက်အအုံက "ညွတ်ပေးခြင်း (Ductility)" နဲ့ ဖြေဖျောက်ရမှာပါ။ ဒါပေမဲ့ FBD က အဲဒီညွတ်ပေးမယ့်နေရာ (Plastic Hinge) ဟာ တိုင်မှာဖြစ်မလား၊ ယက်မမှာဖြစ်မလား ဆိုတာကို "Assume" ပဲ လုပ်ထားပြီး အာမမခံနိုင်ပါဘူး။
ဒီနေရာမှာ Paulay ရဲ့ concept က

- တိုင်မှာ Hinge ဖြစ်ရင် (Column Sway Mechanism): အထပ်တစ်ခုလုံး ပြိုကျသွားနိုင်တဲ့ Soft Storey အန္တရာယ် ရှိပါတယ်။

- ယက်မမှာ Hinge ဖြစ်ရင် (Beam Sway Mechanism): အဆောက်အအုံက ယိုင်သွားမယ်၊ ပျက်စီးမယ်၊ ဒါပေမဲ့ ပြိုမကျဘူး (Ductile behavior)။

R factor သုံးပြီး Force လျှော့တာဟာ "ယုံကြည်မှု" တစ်ခုသာဖြစ်ပြီး၊ Paulay က အဲဒီယုံကြည်မှုကို "Strong Column - Weak Beam" နဲ့ လက်တွေ့အကောင်အထည် ဖော်ပေးတာ ဖြစ်ပါတယ်။

အဆောက်အအုံရဲ့ အသက်ဟာ Column ဖြစ်လို့ Beam တွေထက် ၂၀% ကနေ ၄၀% အထိ အမြဲတမ်း ပိုသန်မာနေရမယ်ဆိုတဲ့ Strength Hierarchy ကို ထိန်းသိမ်းတာ ဖြစ်ပါတယ်။

(၄) Empirical Period (T_a):

အဆောက်အအုံရဲ့ တုန်ခါမှုကာလ (Period) ကို တွက်ချက်တဲ့အခါ အတိတ်က ငလျင်လှုပ်ခဲ့စဉ်က အဆောက်အအုံပေါင်းများစွာရဲ့ လက်တွေ့တိုင်းတာချက် (Recorded Data) တွေအပေါ် အခြေခံထားတဲ့ ပုံသေနည်းတွေကို သုံးပါတယ်။ အဲဒီ Record တွေထဲမှာ အုတ်နံရံ (Infill walls) တွေရဲ့ Stiffness တွေ အကုန်ပါဝင်နေပြီးသားဖြစ်ပါတယ်။ဒါဟာ အဆောက်အအုံရဲ့ အစစ်အမှန် Stiffness ကို ကိုယ်စားပြုတယ်လို့ ယူဆပါတယ်။
Software တွေမှာ Model ဆွဲတဲ့အခါ Bare Frame (Frame သီးသန့်) ပဲ ဆွဲလေ့ရှိပြီး အုတ်နံရံ (Infill walls) တွေကို အလေးချိန် (Mass) အနေနဲ့ပဲ ထည့်ကြတာများပါတယ်။

ငလျင်ဒီဇိုင်းမှာ T တိုလေလေ၊ Spectral Acceleration (S_a) ပိုများလေလေဖြစ်ပြီး Base Shear ပိုကြီးလာတတ်ပါတယ်။ အုတ်နံရံတွေရဲ့ Stiffness ကြောင့် အဆောက်အအုံက ပိုတောင့်နေရင် ငလျင်ဒဏ်ကို ပိုခံရမှာပါ။ ဒါကြောင့် Code တွေက T_aကို သုံးခိုင်းတာဟာ အဆောက်အအုံကို အရှိန် (Force) အများဆုံးအခြေအနေအတွက် ဘေးကင်းအောင် ဒီဇိုင်းဆွဲစေချင်တဲ့ သဘောဖြစ်ပါတယ်။

Robert Park က အုတ်နံရံတွေဟာ Stiffness ပေးနိုင်တာ မှန်ပေမဲ့၊ ငလျင်ပြင်းပြင်းလှုပ်လို့ အက်ကွဲသွားတဲ့အခါ (Cracking) အဲဒီ Stiffness က ရုတ်တရက် ပျောက်ကွယ်သွားနိုင်တာကိုလည်း သတိပေးခဲ့ပါတယ်။သူတို့အယူအဆအရ T_a ကို သုံးပြီး Force ရှာတာဟာ လက်ခံနိုင်ပေမဲ့၊ အဆောက်အအုံ ယိုင်နဲ့မှု (Drift) ကို စစ်ဆေးတဲ့အခါမှာတော့ အုတ်နံရံတွေ မရှိတော့ဘူးလို့ ယူဆရတဲ့ (ပိုပြီး Flexible ဖြစ်တဲ့) Analytical T ကို သုံးဖို့ အကြံပြုလေ့ရှိပါတယ်။

(၅) Constant Damping Ratio:

အဆောက်အအုံ အမျိုးအစားအားလုံးအတွက် Damping (တုန်ခါမှု လျှော့ချနိုင်စွမ်း) ကို ပုံသေ 5% လို့ပဲ ယေဘုယျ ယူဆပါတယ်။ လက်တွေ့မှာတော့ ပစ္စည်းအမျိုးအစားနဲ့ ပျက်စီးမှုအခြေအနေပေါ် မူတည်ပြီး ဒီတန်ဖိုးက ပြောင်းလဲနိုင်ပါတယ်။

ဒါဟာ Robert Park တို့ အလေးပေးဆုံး အချက်ပါ။ အဆောက်အအုံက Yield Point ကို ကျော်ပြီး ပျက်စီးမှု (Plastic deformation) စဖြစ်ပြီဆိုတာနဲ့ Damping ဟာ 5% ထက် အဆမတန် များလာပါတယ်။

- သံချောင်းတွေ ကွေးသွားတာ၊ ကွန်ကရစ်တွေ ပဲ့ထွက်သွားတာတွေဟာ ငလျင်ရဲ့ စွမ်းအင်တွေကို စုပ်ယူ (Absorb) ပစ်လိုက်တာ ဖြစ်ပါတယ်။

- ဒါကို Hysteretic Damping လို့ ခေါ်ပြီး၊ အဆောက်အအုံ ပြိုခါနီးမှာ Damping ဟာ 20% ကနေ 30% အထိတောင် တက်သွားနိုင်ပါတယ်။
( Nigel Priestley ဟာ ဒီ 5% Damping ယူဆချက်ကို အပြောင်းလဲကြီး ပြောင်းလဲခဲ့သူပါ။ သူက "အဆောက်အအုံက ပိုယိုင်လေ (Displacement များလေ)၊ Damping ပိုများလေပဲ" ဆိုတဲ့ အယူအဆနဲ့ Equivalent Damping ကို အသုံးပြုပြီး ဒီဇိုင်းဆွဲတဲ့ နည်းလမ်းသစ်တွေကို ဖော်ထုတ်ခဲ့ပါတယ်) - "DBD"

အနှစ်ချုပ်ရရင်တော့ -

- Static Force နဲ့ တွက်ပေမဲ့ Dynamic ကို မြင်အောင်ကြည့်ပါ။
- Elastic Analysis ကို သုံးပေမဲ့ Plastic Mechanism ကို ကြိုတွေးပါ။
- Calculations တွေကို အားကိုးပေမဲ့ Detailing ကို ပိုဂရုစိုက်ပါ။
ဒါဟာ Park, Paulay နဲ့ Priestley တို့ ချန်ထားခဲ့တဲ့ ခေတ်သစ်ငလျင်အင်ဂျင်နီယာပညာရပ်ရဲ့ အနှစ်သာရပါပဲ။
အဓိက ပြောလိုရင်းက Force Based Design ဆိုတာဟာ လက်တွေ့ကမ္ဘာမှာ အသုံးကျနေဆဲ/ အသုံးတော်ခံနေဆဲ Strategy တစ်ခု ဖြစ်နေကြောင်းပါ။