Steel Structure ၏ Load Bearing Capacity ကို မည်သို့တွက်ချက်ရမည်နည်း။

နိဒါန်း

သံမဏိဖွဲ့စည်းပုံ၏ ဝန်ထမ်းစွမ်းရည်ကို တွက်ချက်ခြင်းသည် အဆောက်အဦအင်ဂျင်နီယာ၏ အခြေခံကျသော ကဏ္ဍတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် တည်ဆောက်ပုံသည် ချို့ယွင်းမှုအန္တရာယ်မရှိဘဲ ရည်ရွယ်ထားသော ဝန်များကို ဘေးကင်းစွာ ပံ့ပိုးပေးနိုင်ကြောင်း သေချာစေသည်။ လုပ်ငန်းစဉ်တွင် ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများ၊ ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဒီဇိုင်းနှင့် အသုံးချဝန်များတို့၏ ရှုပ်ထွေးသော အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှု ပါဝင်သည်။ ဤစွမ်းရည်ကို တိကျစွာဆုံးဖြတ်နည်းကို နားလည်ခြင်းသည် ဒီဇိုင်းနှင့် အကဲဖြတ်သော အင်ဂျင်နီယာများနှင့် ဗိသုကာပညာရှင်များအတွက် အရေးကြီးပါသည်။ သံမဏိအဆောက်အဦများ ။ ဤဆောင်းပါးတွင် သံမဏိဖွဲ့စည်းပုံများ၏ ဝန်ထမ်းနိုင်မှုစွမ်းရည်ကို တွက်ချက်ရာတွင် ပါဝင်သော နည်းစနစ်များ၊ သီအိုရီအခြေခံအုတ်မြစ်များနှင့် လက်တွေ့ကျသော ထည့်သွင်းစဉ်းစားချက်များကို ထည့်သွင်းထားသည်။

Steel Structure Design တွင် အခြေခံသဘောတရားများ

ဝန်ထမ်းစွမ်းရည်ကို မတွက်ချက်မီ၊ သံမဏိဖွဲ့စည်းပုံဒီဇိုင်းကို ထိန်းချုပ်သည့် အခြေခံသဘောတရားများကို နားလည်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ ၎င်းတို့တွင် အထွက်နှုန်း၊ ဆန့်နိုင်အား၊ ဆန့်နိုင်မှု၏ အစိတ်အပိုင်းများကဲ့သို့သော ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများ ပါဝင်သည်။ အမျိုးမျိုးသော loading အခြေအနေများ- တင်းမာမှု၊ ဖိသိပ်မှု၊ ကွေးညွှတ်မှုနှင့် ပွတ်သပ်မှု- အမျိုးမျိုးသော loading အခြေအနေများအောက်တွင် Steel ၏အပြုအမူကို နှိုက်နှိုက်ချွတ်ချွတ်ဆန်းစစ်ရပါမည်။ ထို့အပြင်၊ ခေါက်ဆွဲခြင်း၊ ပင်ပန်းနွမ်းနယ်ခြင်းနှင့် ပစ္စည်းချို့ယွင်းချက်များကဲ့သို့သော အကြောင်းရင်းများသည် ဖွဲ့စည်းပုံ၏ အလုံးစုံစွမ်းရည်ကို လွှမ်းမိုးပါသည်။

သံမဏိ၏ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများ

သံမဏိသည် ၎င်း၏ မြင့်မားသော ခိုင်ခံ့မှုနှင့် အလေးချိန်အချိုး၊ ဆွဲဆန့်နိုင်မှုနှင့် ဘက်စုံအသုံးပြုနိုင်မှုတို့အတွက် လူသိများသည်။ အထွက်နှုန်းအား ဆိုသည်မှာ သံမဏိသည် ပလပ်စတစ်ဖြင့် ပုံပျက်သွားသည့် ဖိအားဖြစ်သည်။ ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာသံမဏိအတွက်၊ ပုံမှန်အထွက်နှုန်းအား 250 MPa မှ 460 MPa အထိရှိသည်။ အထွက်နှုန်းထက် ပိုမိုမြင့်မားသော ဆန့်နိုင်အားသည် သံမဏိသည် လည်ပင်းမဆွဲမီ ဆန့်ထုတ်စဉ်တွင် ခံနိုင်ရည်ရှိသော အမြင့်ဆုံးဖိအားဖြစ်သည်။ သံမဏိအတွက် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 200 GPa ဆန့်နိုင်မှု၏ အစိတ်အပိုင်းသည် ပစ္စည်း၏ မာကျောမှုကို တိုင်းတာသည်။

Loads အမျိုးအစားများ

သံမဏိဖွဲ့စည်းပုံများသည် ဝန်အမျိုးအစား အမျိုးမျိုးဖြင့် သက်ရောက်သည်-

1. Dead Loads- ဖွဲ့စည်းပုံ၏ကိုယ်ပိုင်အလေးချိန်နှင့် ပုံသေတပ်ဆင်မှုများမှ အမြဲတမ်း ဝန်များ။

2. Live Loads- လူများ၊ ပရိဘောဂများ၊ ယာဉ်များကဲ့သို့ ယာယီ သို့မဟုတ် ရွှေ့ပြောင်းနိုင်သော ဝန်များ။

3. ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ ဝန်ထုပ်ဝန်ပိုးများ- လေတိုက်ခြင်း၊ ဆီးနှင်းများ၊ ငလျင်လှုပ်ခတ်မှုနှင့် အပူချိန်ပြောင်းလဲမှုများမှ Loads များ။

ဘေးကင်းသောဒီဇိုင်းအတွက် ဤဝန်များကို တိကျမှန်ကန်စွာ အကဲဖြတ်ရန် အရေးကြီးပါသည်။

ဒီဇိုင်းကုဒ်များနှင့် စံနှုန်းများ

ဒီဇိုင်းကုဒ်များသည် ဘေးကင်းမှုနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှု ရှိစေရန်အတွက် လမ်းညွှန်ချက်များနှင့် ဖော်မြူလာများကို ပေးပါသည်။ အမေရိကန်ပြည်ထောင်စုတွင်၊ American Institute of Steel Construction (AISC) သည် တွင်ကျယ်စွာအသုံးပြုနေသည့် Steel Construction Manual ကို ထုတ်ဝေသည်။ ဤကုဒ်များသည် ဘေးကင်းမှု၊ ဝန်ပေါင်းစပ်မှုများနှင့် ပစ္စည်းသတ်မှတ်ချက်များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားသည်။ ဤစံချိန်စံညွှန်းများနှင့်အညီ တွက်ချက်မှုလုပ်ငန်းစဉ်တွင် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။

တွက်ချက်နည်းများ

ဝန်ထမ်းစွမ်းရည်ကို တွက်ချက်ရာတွင် အဆင့်များစွာနှင့် ထည့်သွင်းစဉ်းစားမှုများ ပါဝင်သည်-

1. Applied Loads ကို ဆုံးဖြတ်ခြင်း။

ပထမအဆင့်မှာ ဖွဲ့စည်းပုံတွင် သက်ရောက်နေသော ဝန်အားလုံးကို ခွဲခြားသတ်မှတ်ရန်ဖြစ်သည်။ ၎င်းတွင် ပစ္စည်းသိပ်သည်းမှုနှင့် အတိုင်းအတာများအပေါ်အခြေခံ၍ အသေခံဝန်ကို တွက်ချက်ခြင်း၊ လူနေထိုင်မှုစံချိန်စံညွှန်းအလိုက် အသက်ရှင်သောဝန်ကို ခန့်မှန်းခြင်းနှင့် ဒေသဆိုင်ရာအချက်အလက်များအရ ပတ်ဝန်းကျင်ဝန်အား အကဲဖြတ်ခြင်းတို့ ပါဝင်သည်။

2. ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံအဖွဲ့ဝင်များကို ရွေးချယ်ခြင်း။

သင့်လျော်သောဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာအဖွဲ့ဝင်များ (အကန့်များ၊ ကော်လံများ၊ နှောင်ကြိုးများ) ကိုရွေးချယ်ရာတွင် အပိုင်းပိုင်းပုံသဏ္ဍာန်၊ အရွယ်အစားနှင့် ပစ္စည်းအဆင့်ကဲ့သို့သော အချက်များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် ပါဝင်သည်။ ဘုံပုံသဏ္ဍာန်များတွင် I-beam၊ ချန်နယ်များနှင့် ပြွန်များ ပါဝင်သည်။ ရွေးချယ်မှုသည် ဝန်အမျိုးအစားနှင့် အလျားအလျားအလိုက် လွှမ်းမိုးထားသည်။

3. Section Properties ကို တွက်ချက်ခြင်း။

ရွေးချယ်ထားသော အဖွဲ့ဝင်များအတွက် ဧရိယာ၊ အနှေးနှင့် အပိုင်း မော်ဒူလပ်ကဲ့သို့သော အပိုင်းဂုဏ်သတ္တိများကို တွက်ချက်ထားသည်။ ဤဂုဏ်သတ္တိများသည် အသင်းဝင်၏ ကွေးညွှတ်မှုနှင့် တွန်းအားများကို တွန်းလှန်နိုင်စွမ်းကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အရေးကြီးပါသည်။

4. ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ အပြုအမူကို ဆန်းစစ်ခြင်း။

ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတွင် အောက်ပါနည်းလမ်းများကို အသုံးပြု၍ တည်ဆောက်မှုအတွင်း အတွင်းစွမ်းအားများနှင့် အခိုက်အတန့်များကို တွက်ချက်ခြင်း ပါဝင်သည်။

- Static ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း- ဝန်များကို ဖြည်းညှင်းစွာ အသုံးချပြီး စဉ်ဆက်မပြတ်ရှိနေသော ဖွဲ့စည်းပုံများအတွက်။

- ဒိုင်းနမစ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း- ပြောင်းလဲနိုင်သော သို့မဟုတ် သက်ရောက်မှု ဝန်များ သက်ရောက်သည့် ဖွဲ့စည်းပုံများအတွက်။

Finite Element Analysis (FEA) ဆော့ဖ်ဝဲလ်ကို load များအောက်ရှိ အပြုအမူများကို စံနမူနာပြုရန်နှင့် အတုယူရန် ရှုပ်ထွေးသောဖွဲ့စည်းပုံများအတွက် အသုံးပြုလေ့ရှိသည်။

5. Failure Modes ကို စစ်ဆေးခြင်း။

သံမဏိတည်ဆောက်ပုံများသည် ပုံစံအမျိုးမျိုးဖြင့် ကျရှုံးနိုင်သည်-

- အထွက်နှုန်း- ဖိအားသည် အထွက်နှုန်းထက် ကျော်လွန်သောအခါ။

- Buckling- ကော်လံများကဲ့သို့ ချုံ့အဖွဲ့ဝင်များအတွက်။

- ပင်ပန်းနွမ်းနယ်ခြင်း- အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ စက်ဘီးစီးခြင်းကြောင့်။

တွက်ချက်မှုများသည် ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော ချို့ယွင်းမှုမုဒ်အားလုံးအတွက် ဒီဇိုင်းဖိစီးမှုများကို ခွင့်ပြုနိုင်သော ကန့်သတ်ချက်များအတွင်းတွင် ရှိနေကြောင်း သေချာစေရမည်။

ဥပမာ တွက်ချက်ခြင်း။

ယူနီဖောင်းဖြန့်ဝေဝန် (UDL) တွင် ရိုးရှင်းစွာ ပံ့ပိုးထားသော သံမဏိအလင်းတန်းတစ်ခုကို သုံးသပ်ကြည့်ပါ။ ၎င်း၏ ဝန်ထမ်းစွမ်းရည်ကို တွက်ချက်ရန် အဆင့်များမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။

အဆင့် 1- ပစ္စည်းပိုင်ဆိုင်မှုများကို ဆုံးဖြတ်ပါ။

အထွက်နှုန်း (Fy) 250 MPa ရှိသော ASTM A36 သံမဏိဖြင့် ပြုလုပ်ထားသည်ဟု ယူဆပါ။

အဆင့် 2- Beam Size ကို ရွေးပါ။

ဥပမာ၊ W310x60 (ကျယ်ပြန့်သောအစွန်းအထင်းအလင်းတန်း) ကိုရွေးချယ်ပါ။ ဂုဏ်သတ္တိများမှာ-

- အပိုင်း မော်ဒူလပ် (Sx): 938 x 10 ³ မီလီမီတာ³

- Moment of inertia (Ix): 145 x 10 ⁶ mm⁴

အဆင့် 3- အများဆုံးအချိန်ကို တွက်ချက်ပါ။

UDL အောက်တွင် ရိုးရှင်းစွာ ပံ့ပိုးထားသော အလင်းတန်းတစ်ခုအတွက်-

[ M_{max} = rac{wL^2}{8} ]

ဘယ်မှာလဲ-

- (w ) = ယူနစ်တစ်ခုလျှင် ဝန်အလျား (N/mm)

- (L ) = အလျား (မီလီမီတာ)၊

အဆင့် 4- ခွင့်ပြုနိုင်သောအချိန်ကို သတ်မှတ်ပါ။

ကွေးနိုင်သောအခိုက်အတန့် (M _allow ) မှာ-

[ M_{allow} = F_y imes S_x ]

[ M_{allow} = 250 imes 10^6 imes 938 imes 10^{-6} = 234.5 imes 10^3 , ext{N·mm} ]

အဆင့် 5- အများဆုံး Load အတွက် ဖြေရှင်းပါ။

(w ) အတွက် ဖြေရှင်းရန် အများဆုံးအခိုက်အတန့် ဖော်မြူလာကို ပြန်လည်စီစဉ်နေသည်

[ w = rac{8M_{ခွင့်ပြု}}{L^2} ]

တစ်ထွာအရှည်ဟု ယူဆခြင်း ( L = 6000 ၊ ext{mm} ) :

[ w = rac{8 imes 234.5 imes 10^3}{(6000)^2} = 5.22 , ext{N/mm} ]

ထို့ကြောင့် beam သည် 6-meter အတိုင်းအတာထက် ယူနီဖောင်းဝန်အား 5.22 N/mm ကို ထောက်ပံ့ပေးနိုင်သည်။

အဆင့်မြင့် ထည့်သွင်းစဉ်းစားမှုများ

လက်တွေ့တွင်၊ နောက်ထပ်အချက်များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည်-

Load Factors နှင့် Safety Factors များ

ဒီဇိုင်းကုဒ်များသည် မသေချာမရေရာမှုများအတွက် ဝန်နှင့် ခံနိုင်ရည်အချက်များ ထည့်သွင်းရန် လိုအပ်သည်။ ဥပမာအားဖြင့် Load and Resistance Factor Design (LRFD) method သည် ဘေးကင်းကြောင်းသေချာစေရန်အတွက် Factored Loads များနှင့် ပစ္စည်းအား လျော့ချခြင်းကို အသုံးပြုပါသည်။

ကော်လံများအတွက် Buckling ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း။

ကော်လံများအတွက်၊ Euler ၏ အရေးကြီးသော ဝန်ဖော်မြူလာသည် buckling load ကို ဆုံးဖြတ်သည်-

[ P_{cr} = rac{pi^2 EI}{(KL)^2} ]

ဘယ်မှာလဲ-

- (E ) = ပျော့ပျောင်းမှု၏ အစိတ်အပိုင်း

- (I ) = အားမပြည့်သော အခိုက်အတန့်

- ( K ) = ကော်လံထိရောက်သော အရှည်အချက်

- (L ) = မပံ့ပိုးထားသော အရှည်

ဒီဇိုင်းတွင် အသုံးပြုထားသောဝန်သည် အရေးကြီးသော buckling load ထက်နည်းကြောင်း သေချာစေရမည်။

Software Tools နှင့် Simulation

ခေတ်မီအင်ဂျင်နီယာများသည် ရှုပ်ထွေးသောတွက်ချက်မှုများအတွက် ဆော့ဖ်ဝဲလ်ပေါ်တွင် ကြီးကြီးမားမားမှီခိုနေရသည်-

- Finite Element Analysis (FEA)- ANSYS၊ Abaqus ကဲ့သို့သော ကိရိယာများသည် load များအောက်တွင် တည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ အပြုအမူကို အတုယူသည်။

- ဒီဇိုင်းဆော့ဖ်ဝဲလ်- SAP2000၊ STAAD.Pro ကဲ့သို့သော ပရိုဂရမ်များသည် ဖွဲ့စည်းပုံများကို ဒီဇိုင်းဆွဲခြင်းနှင့် ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာခြင်းတွင် ကူညီပေးသည်။

ဤကိရိယာများသည် ရှုပ်ထွေးသော ဂျီသြမေတြီများ၊ load ပေါင်းစပ်မှုများနှင့် ကိုယ်တိုင်တွက်ချက်ရန် ခက်ခဲသော ပစ္စည်းအပြုအမူများအတွက် တွက်ချက်ပါသည်။

အင်ဂျင်နီယာများအတွက် လက်တွေ့ကျသော အကြံဉာဏ်များ

- တွက်ချက်မှုများကို နှစ်ချက်စစ်ဆေးပါ- တွက်ချက်မှုများကို အမှီအခိုကင်းစွာ အမြဲစစ်ဆေးပါ သို့မဟုတ် အခြားနည်းလမ်းများကို အသုံးပြုပါ။

- ကုဒ်များဖြင့် အပ်ဒိတ်လုပ်နေပါ- ဒီဇိုင်းကုဒ်များကို အခါအားလျော်စွာ အပ်ဒိတ်လုပ်ပါသည်။ နောက်ဆုံးပေါ်စံနှုန်းများနှင့် ကိုက်ညီမှုရှိစေရန်။

- တည်ဆောက်နိုင်မှုကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားပါ- လက်တွေ့ကျသော ဆောက်လုပ်ရေးနည်းလမ်းများနှင့် တီထွင်ဖန်တီးနိုင်မှုစွမ်းရည်များဖြင့် ဒီဇိုင်းဆွဲပါ။

- လှည့်ကွက်များအတွက် အကောင့်- ဝန်ဆောင်မှုပေးနိုင်စွမ်းသည် ဖွဲ့စည်းပုံ၏ လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းအတွက် လက်ခံနိုင်သော အဆင့်အထိ လှည့်ကွက်များကို ကန့်သတ်ရန် လိုအပ်သည်။

နိဂုံး

သံမဏိအဆောက်အဦများ၏ ဝန်ထမ်းနိုင်မှုစွမ်းရည်ကို တွက်ချက်ခြင်းသည် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာသိပ္ပံ၊ တည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုနှင့် ဒီဇိုင်းကုဒ်များကို လိုက်နာမှုတို့ကို ပေါင်းစပ်ထားသည့် စေ့စပ်သေချာသည့် လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဂုဏ်သတ္တိများကို စေ့စေ့စပ်စပ် နားလည်ခြင်းဖြင့် သံမဏိဖွဲ့စည်းပုံများ နှင့် တိကျသေချာသော ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာနည်းများကို အသုံးချခြင်းဖြင့် အင်ဂျင်နီယာများသည် ဘေးကင်းပြီး ထိရောက်သော အဆောက်အဦများကို ဒီဇိုင်းထုတ်နိုင်သည်။ တွက်ချက်မှုဆိုင်ရာ ကိရိယာများနှင့် ပစ္စည်းများ နည်းပညာတွင် စဉ်ဆက်မပြတ် တိုးတက်မှုများသည် ဤတွက်ချက်မှုများ၏ တိကျမှုနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို ပိုမိုတိုးတက်စေသည်။ ဤသဘောတရားများကို ကျွမ်းကျင်ပိုင်နိုင်စွာ တတ်မြောက်ရန်မှာ တည်ဆောက်ပုံဒီဇိုင်းနှင့် ခိုင်မာမှုတွင် ထူးချွန်သော အင်ဂျင်နီယာများအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။