Special Moment Frame ဆိုတာ ဘာလဲ?

Special Moment frame ဆိုတာ ဘာလဲဆိုတာ မပြောခင် moment frame ဆိုတာ ဘာလဲ အရင် လေ့လာကြည့်ရအောင်။

အဆောက်အအုံတစ်ခုဟာ မြေပေါ်မှာ ရပ်တည်နိုင်ဖို့အတွက် သူ့အပေါ် ကျရောက်တဲ့ ၀န်အားတွေကို ခံဆောင်နိုင်ဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။ အဆောက်အအုံတွေဟာ ကမ္ဘာမြေကြီး ဆွဲအားကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာတဲ့ ကမ္ဘာရဲ့ အလယ်ဗဟို လားရာဘက် (အောက်ဘက်) ကို သက်ရောက်တဲ့ အားတွေရယ်၊ နောက်ပြီး လေတိုက်တာတို့ ငလျင်လှုပ်တာတို့ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာတဲ့ ဘေးတိုက် သက်ရောက်အားတွေရယ် ကျရောက်တဲ့အခါ မပြိုကျပဲ အဲဒီ အားတွေကို ခံဆောင်နိုင်ရပါမယ်။

ကမ္ဘာမြေကြီး ဆွဲအားကြောင့် ဖြစ်လာတဲ့အားတွေကို ခံဆောင်နိုင်ဖို့အတွက် slab, beam, girder, truss စတဲ့ horizontal elements တွေနဲ့ Column စတဲ့ vertical elements တွေကို gravity load resistem အနေနဲ့ design လုပ်ပေးဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။ဘေးတိုက်တွန်းအားတွေကို ခံနိုင်ရည်ရှိအောင်ဆိုရင်တော့ အခြေခံအားဖြင့် Frame ဒါမှမဟုတ် Wall system စတဲ့ Lateral Load Resisting Systems တွေ စီမံပေးဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။ Frame systems တွေထဲမှာ Moment frame တွေ၊ Concentric brace frame system တွေနဲ့ eccentric brace frame system စတာတို့ ရှိပါတယ်။ အောက်က ပုံတွေက Lateral Load Resisting Systems တွေ ဖြစ်ပါတယ်။

Special Moment frame ဆိုတာက Moment Frame တွေထဲမှာ ရိုးရိုး ordinary moment frame မဟုတ်တဲ့ Special ဖြစ်တဲ့ အထူး moment frame system ကို ခေါ်ဆိုတာပါ။ ဘာကြောင့် Special ဖြစ်ရသလဲဆိုတော့ ရိုးရိုး moment frame တွေမှာ လိုက်နာစရာ မလိုအပ်တဲ့ Special requirements တွေကို တင်းတင်းကြပ်ကြပ် လိုက်နာဖို့ လိုအပ်လို့ Special ဖြစ်ရခြင်းပဲ ဖြစ်ပါတယ်။

Special moment frame တွေဟာ ဘာနဲ့တူလဲဆိုတော့ ငလျင်လှုပ်တဲ့အခါ မပြိုကျပဲပျော့ပြောင်းစွာ ယိမ်းနွဲ့လှုပ်ရှားနိုင်တဲ့ frame မျိုးနဲ့ တူပါတယ်။ အဲဒီအတွက် Special moment frame တွေကို design လုပ်ရာမှာနဲ့ တည်ဆောက်ရာမှာ အဲဒီလို ပျော့ပြောင်းမှု (Ductility) ရအောင်နဲ့ မလိုလားအပ်တဲ့ ကျိုးပျက်ပြိုကျမှုတွေ မဖြစ်အောင် (Brittle behaviour မဖြစ်အောင်) ရိုးရိုး ordinary moment frame တွေနဲ့ မတူည်ီတဲ့ အထူး သတ်မှတ်ချက် special requirement တွေကို လိုက်နာဆောင်ရွက်ဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။

ဒီတော့ Special moment frame ကို ဘယ်အခြေအနေမျိုးမှာ လိုအပ်သလဲ?

ငလျင်ဒါဏ် ခံ အဆောက်အအုံ အားလုံးအတွက် special moment frame မလိုအပ်ပါဘူး။ Seismic design categories D, E နဲ့ F တွေအတွက် moment frame ကို ရွေးချယ်မယ် ဆိုပါက Special Moment Frame ကို လုပ်ပေးရပါမယ်။ အဲဒီအခါမှာ Special Moment Frame အတွက် သတ်မှတ်ထားတဲ့ Requirements တွေအတိုင်း တင်းတင်းကြပ်ကြပ် လိုက်နာဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။။ Seismic Design Categories A, B နဲ့ C အတွက်တော့ Special Moment Frame လုပ်ဖို့ မလိုအပ်ပါဘူး။ ရိုးရိုး Oridinary Moment frame ဒါမှမဟုတ် intermediate moment frame လုပ်ပေးရင် ရပါတယ်။ (special moment frame လုပ်ရင်လဲ Economical ဖြစ်လိမ့်မည် မဟုတ်ပါဘူး)။ ပြင်းထန်တဲ့ ငလျင်ဇုန်တွေမှာ ကျရောက်နေတဲ့ အဆောက်အအုံတွေအတွက် Special Moment Frame ပြုလုပ်ပေးခြင်းအားဖြင့် ငလျင် ပြင်းထန်စွာ လှုပ်တဲ့အခါ Building Frame ဟာ မပြိုကျပဲ inelastic range ထဲမှာ Ductile behavior ဖြစ်ပေါ်ပြီး ငလျင်အားတွေကို ခံနိုင်ရည်ရှိမှာ ဖြစ်ပါတယ်။

ဒီတော့ Frame ကို ductile behaviour ရအောင် ဘယ်လို စီမံ ဖန်တီးမလဲ?

RC member တစ်ခု failure ဖြစ်ရာမှာ နည်း ၃ နည်းနဲ့ Failure ဖြစ်နိုင်ပါတယ်။ အဲဒါတွေက compression failure, tension failure နဲ့ Shear failure ပါ။ (Torsion ကြောင့် ဖြစ်တဲ့ Failure က shear failure စာရင်းထဲ ၀င်သွာမှာ ဖြစ်ပြီး Bending failure ကတော့ tension နဲ့ compression နှစ်မျိုးစလုံး ပါ၀င်နေတဲ့ failure အမျိုးအစား ဖြစ်ပါမယ်။) Reinforced concrete member တွေမှာ compression failure နဲ့ Shear failure တွေက brittle failure တွေ (ရုတ်တရက် ဖြစ်ပေါ်တတ်တဲ့ failure) မျိုးတွေ ဖြစ်ပြီး tension failure ကသာ ductile failure ဖြစ်ပါတယ်။ ဘာကြောင့်လဲဆိုတော့ RC member ထဲက rebar ဟာ ductile ဖြစ်လို့ ဖြစ်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် Special moment frame တွေမှာ Ductile behavior/ Ductile failure တစ်မျိုးထဲသာ ဖြစ်ပေါ်ရလေအောင် member တွေကို design နဲ့ proportioning လုပ်ဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။

Frame ကို Ductile Behaviour ဖြစ်ပေါ်စေဖို့ အောက်ပါ အချက် ၃ ချက်ကို ပြုလုပ်ပေးရပါမယ်။ အဲဒါတွေက..

(1) To Achieve Strong column/ weak beam design

(2) To avoid Shear Failure

(3) To provide details that enable ductile flexural response in yielding regions.

ဒါတွေ ဖြစ်ဖို့ အတွက်တော့ ACI 3185 မှာ ပြဌာန်းထားတဲ့ အောက်ပါအချက်တွေကို လိုက်နာ ဆောင်ရွက် ဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။

(၁) Column rebar တွေကို column ရဲ့ အလယ်ဘက် ခွင့်ပြုထားတဲ့ zone အတွင်းမှာသာ lapping လုပ်ခြင်း။

(၂) Beam rebar တွေကိုလဲ support face ရဲ့ 2h အကွာအဝေးအတွင်း lapping လုပ်ခွင့် မပြုခြင်း။

(၃) Lapping length တစ်လျှောက် closed hoops တွေနဲ့ confine လုပ်ထားပေးဖို့ လိုအပ်ခြင်း။

(၄) Beam column joint တွေကို သေချာ design လုပ်ပေးဖို့ လိုအပ်ခြင်း စသည်တို့ လုပ်ပေးဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။

ဒါအပြင် special moment frame တွေကို ဆောက်လုပ်နေစဉ်မှာလဲ special attention ပြုလုပ်ဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။ အဲဒါတွေက ဘာတွေလဲဆိုတော့..

(၁) Special Moment frame တွေမှာ အသုံးပြုတဲ့ concrete ဟာ အနည်းဆုံး cylinder strength f’c = 3000 psi ရှိရပါမယ်။ အများဆုံး အနေနဲ့တော့ f’c = 10000 psi အထိ ပေးထားပါတယ်။

(၂) Steel အတွက် Actual yield strength ဟာ Design yield strength ထက် 18,000 psi ထက် ပိုလို့ မရပါဘူး။ (အဲဒီတော့ Rebar ကို 40000 psi နဲ့ design လုပ်ထားတယ်ဆိုရင် 60000 psi bar တွေ ယူသုံးလို့ မရပါဘူး)

(၃) Mechanical splice တွေ သုံးမယ်ဆိုရင်လဲ type 1 နဲ့ type 2 splices တွေကိုသာ သုံးလို့ရမှာ ဖြစ်ပြီး Yielding ဖြစ်နိုင်တဲ့နေရာတွေမှာ Type 2 splice တစ်မျိုးထဲကိုပဲ အသုံးပြုရမှာ ဖြစ်ပါတယ်။

(၄) Bar splices တွေကို Welding နဲ့ ဆက်မယ်ဆိုပါက အဲဒီ Splice ရဲ့ Strength ဟာ Bar ရဲ့ 1.25 fy ရှိရမှာ ဖြစ်ပါတယ်။ အဲဒီ Welding splices တွေကိုလဲ Member yielding ဖြစ်နိုင်တဲ့ zone အတွင်း အသုံးမပြုရပါဘူး။ Welding နဲ့ ပတ်သက်တဲ့ နောက်တစ်ခုက Stirrup, ties စတာတွေကိုလဲ main bar တွေနဲ့ welding လုပ်ခြင်း မပြုလုပ်ရပါဘူး။

Aung Hsu Myat