Seismic Design မိတ္ဆက္ (အပိုင္း ၂)

ကြ်န္ေတာ္တို႔ Seismic Design လုပ္ေတာ့မယ္ဆိုရင္ Structrure မွာ Seismic Load ေတြေၾကာင့္ ျဖစ္လာမယ့္ ခံေဆာင္အား (internal stress) ေတြ၊ ပံု ပ်က္ယြင္းမႈ (Deformation) ေတြနဲ႔ အျခား ခံစားရမယ့္ အရာေတြကို mathmectical model တည္ေဆာက္ျပီး ငလ်င္ေၾကာင့္ျဖစ္ေပၚလာမယ့္ သက္ေရာက္မႈေတြကို အဲဒီ Structure အေပၚ က်ေရာက္ေစျပီး Analysis လုပ္ရမွာ ျဖစ္ပါတယ္။ အဲဒါကို Seismic Analysis လုိ႔ ေခၚပါတယ္။
Seismic Analysis
Seismic analysis ဆိုတာ structural analysis ရဲ႕ ဘာသာခြဲ တစ္ခုျဖစ္ၿပီး ငလ်င္ျဖစ္ေပၚတဲ့အခါ အေဆာက္အအံုမွာ ျဖစ္ေပၚတဲ့ အေျခအေနေတြနဲ႔ အေဆာက္အအံုရဲ႕ response ကို တြက္ခ်က္တာ ျဖစ္ပါတယ္။ တနည္းအားျဖင့္ ငလ်င္ေၾကာင့္ ျဖစ္ေပၚလာတဲ့ ေဘးတိုက္တြန္းအား (သို႔မဟုတ္) လႈပ္ရွားမႈေတြေၾကာင့္ အေဆာက္အအံု ခံစားရမယ့္ အေျခအေနေတြကို ခန္႔မွန္း တြက္ခ်က္တာ ျဖစ္ပါတယ္။
Seismic Analysis တြက္ခ်က္ရာမွာ အသံုးျပဳၾကတဲ့ နည္းစနစ္ေတြ အေနနဲ႔ ေအာက္ပါအတိုင္း ျဖစ္ပါတယ္။
Equivalent Lateral Force Analysis
Response Spectrum Analysis
Linear Dynamic Analysis
Non Linear Static Analysis
Non Linear Dynamic Analysis
Equivalent Lateral Force Analysis
ဒီနည္းစနစ္မွာ အေဆာက္အအံုေပၚကို Equivalent Lateral forces (Static Forces) ေတြေပးၿပီး ငလ်င္လႈပ္မႈေၾကာင့္ ျဖစ္ေပၚလာတဲ့ အခ်ိန္မွာ အေဆာက္အအံုမွာ ျဖစ္လာတဲ့ အေျခအေနမ်ိဳး စဥ္းစားတြက္ခ်က္တာ ျဖစ္ပါတယ္။ ASCE 7 မွာ အက်ယ္တ၀င့္ ရွင္းျပထားတဲ့ Method ျဖစ္ျပီး ငလ်င္လႈပ္တဲ့ အခ်ိန္မွာ ျဖစ္လာႏိုင္တဲ့ (ငလ်င္ လႈပ္ရွားမႈေၾကာင့္ အေဆာက္အအံုမွာ ခံစားရႏိုင္တဲ့) inertia forces ေတြကို Equivalent External Forces ေတြအေနနဲ႔ ယူဆျပီး အဲဒီ Lateral Forces ေတြကို အေဆာက္အအံုေပၚကို က်ေရာက္ေစျပီး Static Analysis လုပ္ယူရေသာေၾကာင့္ Equivalent Static Analysis လို႔ ေခၚဆိုရျခင္းျဖစ္ပါတယ္။
ဒီ approach မွာ အေဆာက္အအံုဟာ Fundamental mode မွာသာ response ျဖစ္တယ္လို႔ ယူဆပါတယ္။ ဒါ့ေၾကာင့္ Higher mode ေတြ ျဖစ္ႏိုင္တဲ့ အေဆာက္အအံုေတြ၊ Irregular shape ရွိတဲ့ အေဆာက္အအံုေတြ သို႔မဟုတ္ Tall buildings ေတြအတြက္ အသံုးျပဳရန္ မသင့္ေလ်ာ္ပါဘူး။
Modal Response Spectrum Analysis
ဒီ နည္းကေတာ့ အေဆာက္အအံုရဲ႕ fundamental mode သာမက အျခား natural mode of vibrations ေတြကိုပါ ထည့္စဥ္းစား ရပါတယ္။ ဒီနည္းမွာ principal elastic mode of vibration ကို တြက္ခ်က္ျပီး mode တစ္ခုစီရဲ႕ maximum response ကုိ ေပါင္းစပ္ျပီး overall maximum response ရေအာင္ တြက္ခ်က္တဲ့ နည္းျဖစ္ပါတယ္။ Irregular buildings ေတြကို analysis လုပ္လိုပါက Equivalent Lateral Force နည္းကို အသံုးျပဳလုိ႔ မရတဲ့အတြက္ Modal Response Spectrum Analysis ကို အသံုးျပဳရမွာ ျဖစ္ပါတယ္။
Linear Dynamic Analysis (Time History)
Static procedures ေတြဟာ higher mode affect ေတြ significant မျဖစ္တဲ့ အေဆာက္အအံုေတြအတြက္ပဲ သင့္ေတာ္ပါတယ္။ ဥပမာအားျဖင့္ နိမ့္တဲ့ ပံုမွန္ အေဆာက္အအံုေတြ (short regular building) ေတြအတြက္ သင့္ေလ်ာ္ပါတယ္။ အဲဒါေၾကာင့္ ျမင့္တဲ့ အေဆာက္အအံုေတြ၊ torsional irregularity ႐ွိတဲ့ အေဆာက္အအံုေတြ၊ non-orthogonal system ေတြဆိုလ်င္ Dynamic procedure ေတြအသံုးျပဳဖို႔ လိုအပ္ပါတယ္။
Linear Dynamic Procedure မွာ အေဆာက္အအံုေတြကို multi-degree-of-freedom system နဲ႔ linear elastic stiffness matrix နဲ႔ equivalent viscous dumping matrix ေတြအသံုးျပဳၿပီး model လုပ္ယူရပါတယ္။
Seismic input ကိုေတာ့ modal spectral analysis သို႔မဟုတ္ time history analysis ကိုအသံုးျပဳၿပီး model လုပ္ပါတယ္။ ဒါေပမယ့္ ဒီ case ၂ ခုလံုးမွာ သက္ဆိုင္ရာ internal forces ေတြနဲ႔ displacements ေတြကို linear analysis ကို အသံုးျပဳၿပီးေတာ့ပဲ ႐ွာေဖြပါတယ္။
Linear dynamic analysis ရဲ႕ Linear static analysis ထက္ သာတဲ့ အခ်က္က higher modes ေတြကို ထည့္သြင္း စဥ္းစားႏိုင္ျခင္း ျဖစ္ပါတယ္။ ဒါေပမယ့္လဲ linear elastic response ကိုပဲ အေျခခံထားတဲ့အတြက္ non linear behavior ေတြ မ်ားလာတာနဲ႔အမွ် သူ႔ကို အသံုးျပဳႏိုင္စြမ္းေတြ ေလ်ာ့နည္းသြားမွာ ျဖစ္ပါတယ္။
Non Linear Static Analysis
ဒီ Approach ကို push over analysis လုို႔ လူသိမ်ားပါတယ္။ Non Linear Static Procedure မွာ equivalent single degree of freedom system ကိုအသံုးျပဳၿပီး seismic ground motion ေတြကို response spectra ေတြအေနနဲ႔ ေဖာ္ျပပါတယ္။
ဒီနည္းစနစ္မွာ Push over လို႔ အမည္ေပးထားသည္ႏွင့္အညီ အေဆာက္အအံုကို သူ႔ရဲ႕ အမ်ားဆံုးခံႏိုင္တဲ့ ပံုပ်က္ယြင္းမႈ ရသည္အထိ ေဘးကေန တြန္းၿပီး အေဆာက္အအံုရဲ႕ Behavior ကို ေလ့လာတာျဖစ္ပါတယ္။ အေဆာက္အအံုေတြကို Gravity Load ေပးထားျပီး ေဘးတိုက္တြန္းအားကို တျဖည္းျဖည္းခ်င္း structure fail ျဖစ္ျပီး mechanism ေတြ ေပၚတဲ့အထိ ေဘးကေန တြန္းအားေပးျပီး အေဆာက္အအံုမွာ ျဖစ္လာတဲ့ အေျခအေနေတြကို တြက္ခ်က္မွန္းဆတာ ျဖစ္ပါတယ္။ ဒီနည္းဟာ ငလ်င္ျဖစ္ေပၚတဲ့အခါ အေဆာက္အအံုေတြမွာ ဘယ္ေနရာေတြမွာ plastic hinges ေတြျဖစ္မယ္၊ ဘယ္လို deform ျဖစ္မယ္၊ ဘယ္ေနရာမွာ crack ေတြ ဘယ္လိုျဖစ္ႏိုင္တယ္ဆိုတာ မွန္းဆ တဲ့ ေနရာမွာ အေထာက္အကူျပဳပါတယ္။ တကယ္ေတာ့ ဒီနည္းဟာ အေဆာက္အအံုရဲ႕ performance ကို နားလည္ေစႏိုင္ဖို႔အတြက္ approximate tool တစ္ခုပဲ ျဖစ္ပါတယ္။
Non Linear Dynamic Analysis
ဒီနည္းကို Nonlinear Time-history analysis လို႔လဲ ေခၚပါတယ္။
Nonlinear time-history analysis ကို အလြန္ျပင္းထန္တဲ့ ငလ်င္ေတြ ျဖစ္ေပၚတဲ့အခါမွာ အေဆာက္အအံုေတြမွာ ျဖစ္ေပၚႏိုင္တဲ့ Response of structures ေတြကို ခန္႔မွန္းတြက္ခ်က္ရာမွာ အတိက်ဆံုး နည္းစနစ္အျဖစ္ က်ယ္က်ယ္ျပန္႔ျပန္႔ လက္ခံၾကပါတယ္။
ဒါ့အျပင္ Nonlinear Dynamic Analysis ေတြမွာ ground motion records ေတြနဲ႔ detail structural model ေတြကို အသံုးျပဳတဲ့အတြက္ result ထုတ္တဲ့အခါ အျခားနည္းစနစ္ေတြနဲ႔စာလ်င္ ပိုမိုတိက်တဲ့ အခ်က္အလက္ေတြ ရရွိမွာ ျဖစ္ပါတယ္။
ေက်းဇူးတင္ပါတယ္။

 Aung Hsu Myat
05 May 2016