03 October 2009

What is Steel Structure?



Steel Structure မ်ားဟာ RC ထက္ ရရွိႏိုင္တဲ့ Strength က ပိုမို ေကာင္းမြန္တဲ့အတြက္ ၄င္းတို႔ရ႕ဲ member size မ်ားဟာ ပိုမို ေသးသြယ္သလို weight ဟာလည္း RC ထက္ ပိုနည္းပါတယ္။ ဒါေၾကာင္ Steel Structure မ်ားဟာ Stiffness နည္းသလို Displacement လည္း မ်ားပါတယ္။

ဒါ့အျပင္ Steel ျဖစ္ျဖစ္ RC ျဖစ္ျဖစ္ member တစ္ခုကို rectangular section တစ္ခုအေနနဲ႔ ယူဆရင္ ၄င္းတို႔ဟာ stress ဖိခံရတဲ့အခါ အမ်ားအားျဖင့္ cross section မွာ I (အိုင္ ပုံစံ) stress area ကို ျမင္ႏိုင္ပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ Steel Member မ်ားကို I Section ေတြ႔ရတာ မ်ားပါတယ္။ ဒါ့အျပင္ Steel Member မ်ားဟာ ေသးသြယ္သည့္အားေလ်ာ္စြာ displacement မ်ားတဲ့အတြက္ ၄င္းတို႔ကို bracing မ်ားနဲ႔ ျပန္ထိန္းေပးရပါတယ္။

ဒါေၾကာင့္ Steel Designer မ်ားဟာ ဒီဇုိင္းလုပ္ရမွာ
၁) လံုေလာက္တဲ့ working area & clearness ရရွိေအာင္ ၾကိဳးစားေပးရပါမယ္။
၂) လံုေလာက္တဲ့ ventilation ရေအာင္ ေျပာင္းလဲ ႏိုင္ရပါမယ္။ (bracing မ်ား ေနရာခ်မႈဟာ အေရးၾကီးပါတယ္)
၃) bracing ေတြ ထည့္ေပးရတဲ့ အားေလွ်ာ္စြာ moving area ေကာင္းေအာင္လည္း ေဆာင္ရြက္ေပးရပါမယ္။

Steel ေတြဟာ တျခား material ေတြနဲ႕ ႏိႈင္းယဥ္ရလွ်င္ strength to weight ratio ေကာင္းလြန္းတာပါ။
တစ္နည္းအားျဖင့္ weight နည္းနည္းနဲ႕ strength ေကာင္းေကာင္းရတာပါ။ ဒါေၾကာင့္ Steel structure မ်ားမွာ dead load & live load ratio မွာ Live load က ပိုမ်ားတာပါ။

Steel ကို အဓိက resistance ေပးရမွာကေတာ့ corrosion နဲ႕ fire resistance ပါ
Steel ေတြဟာ under atmospheric temperature မွာ serve လုပ္တဲ့အတြက္ fire effect ကို အဓိက design လုပ္ေပးရပါတယ္။ Temperature တိုးေလ... steel ရဲ႕ Es, Fy, Fu အစရွိတဲ့ တန္ဖိုးေတြဟာ က်သြားေလပါ... temperature ဟာ 200'F ေက်ာ္တာနဲ႔ strength ေတြဟာ အလြန္ကို က်ဆင္းသြားတတ္ပါတယ္။ Temperature 500-600'F ေရာက္လာတဲ့အခါ... steel ေတြဟာ concrete structure ေတြလို creep ေတြ ျဖစ္လာတတ္ပါတယ္။

Steel structure ေတြဟာ lamellar tearing လို႔ေခၚတဲ့ အလႊာလိုက္ ကြာထြက္ျခင္း ကို သတိျပဳသင့္ပါတယ္။ welding ေတြရဲ႕ face နဲ႔ steel ရဲ႕ rolling direction ဟာ အျပိဳင္ အျဖစ္သင့္ပါဖူး.... မဟုတ္ရင္ temperature change ျဖစ္တဲ့အခါ crack ေတြ ၀င္လာတတ္ပါတယ္။

Fatigue strength လို႔ေခၚတဲ့ long-term ၾကာလာတဲ့အခါ ျဖစ္ေပၚလာတဲ့ ေျငာင္းအားကိုလည္း ဂရုစိုက္ေပးရမွာ ျဖစ္ပါတယ္။ Fatigue ေတြဟာ bridge မ်ားမွာ commercial vehicles, good trains မ်ားေၾကာင့္၄င္း၊ Cranes မ်ားမွာ lifting, rolling & inertial loads ေၾကာင့္ ၄င္း၊ offshore structure မ်ားမွာ wave ေၾကာင့္ ၄င္း၊ slender tower မ်ားမွာ wind gusting ေၾကာင့္ ၄င္း ျဖစ္တတ္ပါတယ္။

Steel ေတြရဲ႕ အဓိက ဂုဏ္သတၱိ တစ္ခုကေတာ့ ductile ျဖစ္ရမွာပါ.. carbon ပါ၀င္မႈနဲ႔ ဆက္စပ္ေနပါတယ္။ Steel မ်ားဟာ strength ေကာင္းလြန္းရင္လည္း မေကာင္းပါဖူး။ တစ္ဖက္မွာ section size ေလ်ာ့က်သြားတဲ့အတြက္ stiffness က်သြားတတ္ပါတယ္။

ေနာက္ ဂုဏ္သတၱိ တစ္ခုကေတာ့ material toughness လို႔ ေခၚရမယ့္ ျပင္းတြဲ ဆြဲကပ္ေစေသာ ဂုဏ္သတၱိ ျဖစ္ပါတယ္။ crack ေပၚတာကို ထိန္းသိမ္းႏိုင္တဲ့ ဂုဏ္သတၱိ တစ္မ်ိဳးပါ။ toughness ဟာ တစ္နည္းအားျဖင့္ fracture ကို resist လုပ္ပါတယ္။

Steel Structure ရဲ႕ properties ေတြနဲ႕လည္း ကၽြန္ေတာ္တို႔ ၾကိဳးစားရျပန္ေရာေလ...
Steel ေတြရဲ႕ Modulus of Elasticity တစ္နည္းအားျဖင့္ Young's modulus ဟာ Es = 29000 ksi ရွိပါတယ္
Poisson's ratio ကေတာ့ Elastic range မွာ 0.3 in ရွိၿပီး plastic range မွာ 0.5in ရွိပါတယ္။
Es & poisson's ratio ကို ဆက္စပ္ထားတဲ့ Shear Modulus of Elasticity, G တန္ဖိုးကေတာ့ Elastic ranger မွာ G=0.385E ရွိပါတယ္
Poisson's ratio ကို လြယ္လြယ္ကူကူ ဥပမာေပးရရင္ေတာ့
member မ်ားဟာ တစ္ဖက္မွာ tension ခံရတဲ့အခါ က်န္တစ္ဖက္က elongation ျဖစ္လာၿပီး (က်ယ္လာၿပီး) က်န္တစ္ဖက္က က်ံဳ႕၀င္သြားပါတဲ့ အခ်ိိဳးလို႔ ေခၚဆိုႏုိင္ပါတယ္။

Elasticity Es နဲ႔ G ရဲ႕ ျခားနားခ်က္ ကေတာ့-
1 direction ေၾကာင့္ ျဖစ္တဲ့ deformation ကို Es နဲ႕ တြက္ရၿပီး
radial ေၾကာင့္ ျဖစ္တဲ့ deformation ကို G နဲ႕ တြက္ရတာပါ။

Steel Member

Steel Member မ်ားကို အဓိက အားျဖင့္ Hot Rolled Shape နဲ႔ Cold Form ဆိုၿပီး (2) မ်ိဳးခြဲျခားႏိုင္ပါတယ္...။ Hot Rolled Shpae ေတြကေတာ့Steel Mills ေတြကေန တိုက္ရိုက္ ပံုထုတ္ခဲ့တာပါ... Cold Form ဆိုတာေတာ့ Steel Section တစ္ခုခုကေန ျပန္ၿပီး ျပဳျပင္ ေျပာင္းလဲလိုက္တဲ့ section ေတြလို႔ပဲ အၾကမ္းဖ်ဥ္း မွတ္ထားလိုက္မိပါတယ္....။


LRFD နဲ႔တုန္းကေတာ့ Hot Rolled Shape ေတြမွာ-

1) Wide Flange Shape (W section_ flange thickness ထူ width က်ယ္ၿပီး web ပါးတဲ့ section မ်ိဳး)
2) American Standard Beam (S or I or M section_ flange က်ဥ္းၿပီး web ထူူတဲ့ section မ်ိဳး)
3) American Standard Channel
4) Angle
5) Strucutral Tee
6) Pipe Section
7) Sturcutral Tubing
8) Bars
9) Plate ေတြဆိုၿပီး မွတ္သားခဲ့ရတာပါ.....

BS code နဲ႔ ေျပာင္းလဲ မွတ္သားရျပန္ေတာ့ UB ေတြ UC ေတြ လာေတာ့တာေပါ့ေလ.... ခုေတာ့
1) Universal Beam
2) Universal Columns
3) Channels
4) Equal and Unequal Angle
5) Structural Tees
6) Hollow Section (Circular, Rectangular, Square) ဆိုၿပီး မွတ္သားရပါတယ္...။

Member ေတြရဲ႕ တစ္ခုခ်င္းစီ အသံုးအႏႈန္းကို ေလ့လာၾကည့္ရင္.......

- UB ေတြကေတာ့ အထူးသျဖင့္သူ႔ရဲ႕ major axis မွာ ခံရတဲ့ bending moment ကို ထိန္းေပးပါတယ္....။ (S or I or M section မ်ိဳးေပါ့....)

- UC ေတြကေတာ့ "r" ဆိုတဲ့ radius of gyration ပိုေကာင္းတဲ့အတြက္ axial load ကို resist လုပ္ေပးပါတယ္...ဒါေပမယ့္ သူ႔ရဲ႕ minor axisတစ္ေလွ်ာက္မွာ ျဖစ္လာမယ့္ buckling ကိုေတာ့ ဂရုျပဳေပးရမွာပါ....။

- Channel မ်ားကေတာ့ Beam မ်ား အျဖစ္၄င္း၊ Bracing Member မ်ား အျဖစ္၄င္း၊ Truss Member မ်ား အျဖစ္၄င္း အသံုးျပဳေလ့ရွိသလိုCompound Member မ်ားအျဖစ္ Build-up လုပ္ၿပီး သံုးတတ္ပါတယ္.. (ဥပမာ... Open Web Joint ေတြလိုေပါ့...)

- Equal and Unequal Angle ေတြကေတာ့ Bracing Member မ်ားအျဖစ္၄င္း၊ Truss Member မ်ားအျဖစ္၄င္း၊ Purlin မ်ား အျဖစ္၄င္း၊ Side railေတြ Sheeting rail ေတြ အျဖစ္၄င္း သံုးတတ္ပါတယ္...

- Structural Tee ေတြကေတာ့ UB ေတြကို ပဲ T ပံုစံ cut လုပ္ထားတာပါ..... Truss Member မ်ား၊ Ties မ်ား နဲ႔ Light Beam မ်ားမွာသံုးတတ္ပါတယ္..

- Hollow Section မ်ားကေတာ့ Hot Roll နဲ႔ ရွိသလို Cold Formed လည္းရွီပါတယ္...။ သူကေတာ့ weight နည္းနည္းနဲ႔ stiffinessေကာင္းတဲ့အတြက္ Compression Member ေတြ အျဖစ္ ေကာင္းေကာင္း သံုးႏိုင္ပါတယ္...။ အမ်ားဆံုးကေတာ့ Roof Truss မ်ား၊ Lattice Girder မ်ား၊ Building Frame မ်ား၊ Purlin မ်ား နဲ႔ Sheeting Rail မ်ားမွာ သံုးေလ့ ရွိပါတယ္...။

Member ေတြဟာ တစ္ခုခ်င္းစီ သီးျခား သံုးၾကသလိုပဲ.. Compound ဖြဲ႔ၿပီးလည္း သံုးၾကပါတယ္...။

- Universal Beam ေတြမွာ Cover Plate ေတြကို ထပ္ပိုးၿပီးေနာက္ ( Flange thickness ထူလာၿပီး) ပို strength ေကာင္းေအာင္ လုပ္ၾကေလ့ရွိသလို.. Channel (2) ခုကို Plate ေတြနဲ႔ ဆက္ၿပီး Web ပို ထူေအာင္လည္း လုပ္ေလ့ရွိပါတယ္.. ဒါ့အျပင္ Flang width က်ဥ္းတဲ့ Beam ႏွစ္ခုကို Plate နဲ႔ ပိုးၿပီး Web ရဲ႕ ဗ်က္ကို က်ယ္ေစေအာင္လည္း လုပ္တတ္ပါတယ္....။ Crane Girder ေတြရေအာင္ Top Flange ကိုပဲ thickness ထပ္ပိုးတာမ်ိဳးလည္း လုပ္ေလ့ရွိပါတယ္...။

- member ေတြကို တစ္ခုနဲ႔ တစ္ခု ဆက္စပ္ၿပီး ( Laced & Battened Member ေတြလို... Open Web Joint ေတြလို) လိုအပ္တဲ့ Stiffiness ကိုပဲ ေရြးယူတာမ်ိဳးလည္း လုပ္ႏိုင္ပါတယ္...။ ဒါမ်ိဳးကေတာ့ အထူးသျဖင့္ Roof Truss ေတြမွာ ခန္းဖြင့္က်ယ္လာရင္ ေတြ႔ရတတ္ပါတယ္....

- Plater ေတြကိုပဲ welding ဆက္ၿပီး Plate Girder, Build-up (I or H section), Build-up Box section, Box Column, Box Girder မ်ားအျဖစ္ compound လုပ္ေလ့လည္းရွိပါတယ္...။

အားလံုးကို ျခံဳၾကည့္လိုက္ရင္ member ေတြကို သူတို႔ရဲ႕ section properties မ်ားအလိုက္-

Tension Member လား ?
Compression Member လား ?
Bending Member လား ?
Torsion ခံရမွာလား ?

အစရွိတဲ့ design လိုအပ္ခ်က္အေပၚ မူတည္ၿပီး (အျခားအျခားေသာ အခ်က္ေတြလည္း ပါေသးတာေပါ့ေနာ္) ေရြးခ်ယ္ရတာပါ.. ဒီေတာ့ သူတို႔ရဲ႕ Section Properties ကို အထူး ဂရုျပဳေပးရတာပါ...။ Compound (Build-up) လုပ္တယ္ ဆိုတာကေတာ့ special requirement တစ္ခုခုအတြက္ member ေတြကို ေပါင္းဖြဲ႔ၿပီး လိုတဲ့ ေနရာေလးကိုပဲ effective ျဖစ္ေအာင္ လုပ္ေဆာင္တာပါပဲ.. အထူးအေထြ ခက္ခဲတာမ်ိဳးေတာ့ မရွိပါဖူး.... ဒါေပမယ့္ Steel Member ေလးေတြ ရင္းႏွီးသြားမွပဲ ေနာင္ ဆက္ဖို႔က ေတာ္ေတာ္ ထိေရာက္ခဲ့တာပါ..။

No comments: