Pile cap design procedure(By Tun Gaung Oo)

ဒီေန႕ေတာ့ Pile cap အေျကာင္း ေလး ေဆြးေႏြးခ်င္ပါတယ္ခင္ဗ်ာ
What is pile cap?
အေဆာက္အံုကိုထမ္းထားမယ့္ အေပၚယံေျမသားက လံုေလာက္တဲ႕ ထမ္းအားမရတဲ႕အခါ မာေျကာတဲ႕ ခပ္နက္နက္ကေျမသားအလႊာဆီ load ေတြကို transfer လုပ္ဖို႕အတြက္ piles ေတြကိုသံုးရပါတယ္
columnတစ္ခုစီရဲ႕ ေအာက္မွာ pile ေတြဟာ column base load နဲ႕ ေျမ အေပ်ာ့အမာပၚမူတည္ပီး အုပ္စုလိုက္ရွိေနတတ္ပါတယ္ အဲဒီအုပ္စုလိုက္အေပၚ column ကလာမယ့္ load ေတြ uniformly distributed ျဖစ္သြားဖို႕ cap နဲ႕အုပ္ေပးထားရပါတယ္ အဲဒါ pile cap ပါ
Pile cap အေပၚသက္ေရာက္ေနတဲ႕အားေတြက ဘယ္လိုလဲ?
Pile cap က အားသက္ေရာက္ခံရတာ spread footing နဲ႕ဆင္ပါတယ္ spread footings ေတြကမွာ ေအာက္ကျပန္ပင့္တဲ႕အားက ေျမသားကတိုက္ရိုက္ပင့္တာျဖစ္လို႕ uniformly distributed loadအေနနဲ႕ပင့္တာ ျဖစ္ပီး pile cap မွာေတာ့ pile တစ္ခုစီက ျပန္ပင့္ထားလို႕ point load အေနနဲ႕ပင့္တာသာ ကြာပါတယ္
load ေတြကိုpile ဆီ ညီညီမ်မ် transfer လုပ္နိုင္ဖို႕ ျကားခံအုပ္ထားတဲ႕ pile cap ဟာ လံုေလာက္တဲ႕ depth ရဖို႕အထူးအေရးျကီးပါတယ္
အေျခခံေလး ေဆြးေႏြးပီးရင္ Design လုပ္နိုင္ဖို႕ Step by step ေဆြးေႏြးပါရေစ
Step (1) Calculation of effective pile capacity
Pile ေတြရဲ႕အထက္မွာ pile cap ရွိမယ္ ေျမသားဖို႕ထားတာရွိမယ္ floor ခင္းထားတာေတြရွိမယ္ အစရွိသျဖင့္ေပါ့ေလ column load ဟုတ္ဘဲ pile ကထမ္းရမယ့္အရာ ေတြရဲ႕ အေလးခ်ိန္ကို pile ခံနိုင္ရည္ထဲက နႈတ္ေပးရပါမယ္
ဒါမွ column load ကို အသားတင္ထမ္းမယ့္ pile ရဲ႕ခံနိုင္ရည္ ရမွာပါ
Step (2) To find the nos of pile
ပထမအဆင့္က နႈတ္ပီးသား pile ခံနိုင္ရည္နဲ႕ column base က load ကိုစားလိုက္ရင္ pile အေရတြက္ရပါမယ္ခင္ဗ်
Step (3) Pile cap shape and size
ဒီအဆင့္ကေတာ့ designer ရဲ႕ အေတြ႕အျကံဳေပၚမူတည္ပီးဆံုးျဖတ္နိုင္မယ္ထင္ပါတယ္ Optimun အျဖစ္ဆံုးကို ေရြးနိုင္ဖိူ႕လိုတာေလးေတြ ဆက္ေဆြးေႏြးပါ့မယ္
pile ရဲ႕ C/C spacing ကိုအေျခခံပီးစဥ္းစားရမွာပါ Press pile ဆိုရင္ pile diameter ရဲ႕သံုးဆ bearing pile ဆို pile diameter တစ္ဆ စသျဖင့္ code ကသတ္မွတ္ထားတဲ႕ minimun ေတြကေန သတ္မွတ္ေပးရပါမယ္ (link ေတြနဲ႕ ေနာက္မွာဆက္ေလ့လာနိုင္ေအာင္ code ေတြထည့္ေပးထားပါတယ္)
pile အျပင္စြန္းနဲ႕ pile cap အျပင္အနားက 6" ရွိရပါမယ္
ဒါေတြေပၚမူတည္ပီး cap sizeကိုတြက္ပီး ဘယ္လို shape နဲ႕ အဆင္ေျပမလဲ pile position ကို ဘယ္လို arrangement လုပ္မလဲ Designer ကဆံုးျဖတ္ရမွာပါ အသံုးမ်ားတဲ႕ ပံုစံေလးေတြ ေနာက္မွာေဖာ္ျပေပးထားပါတယ္
pile cap design ကို axial load only မဟုတ္ဘဲ lateral load (wind and quake) ေျကာင့္ဝင္လာတဲ႕ Overturning Moment ကိုပါ စဥ္းစားရရင္ အဲဒီ moment ကို အစြန္pile နဲ႕col center ျကားအကြာေဝးနဲ႕ ေျမွာက္ပီး Pile အားလံုးေပၚစဥ္းစားထားတဲ႕ moment of inertia နဲ႕ စားတဲ႕တန္ဖိုးထည့္ေပါင္းေပးရပါမယ္ သေဘာကေတာ့ ဒီmoment ေျကာင့္ အမ်ားဆံုးခံရမယ့္ အစြန္ pile ဆီ ကို ဒီ piles arrangement Geometry ကို ျဖတ္ပီး Load ဘယ္ေလာက္ သက္ေရာက္သြားလဲ တြက္လိုက္တာပါ
အဲဒါထပ္ေပါင္းေပးပီး pile က မခံနိုင္ရင္ အလံုးေရမတိုးခ်င္ရင္ pile capacity ကို တိုးေပးရပါမယ္
step (4) Thickness of pile cap
Thickness ကေတာ့ Assume လုပ္ပီးtrial and error ကိုသံုးရတာပါ အေတြ႕ျကံဳအရလုပ္နိုင္ရင္ေတာ့ ပိုျမန္တာေပါ့ minimun သတ္မွတ္ထားတာေလးနဲ႕ pile diameter အလိုက္သံုးသင့္တာေလး Appendix မွာထည့္ေပးထားပါတယ္
Step (5) Punching shear checking
punching shear failure line က col face ကေန pile cap effective depth/2 တေလ်ာက္မွာရွိပါတယ္ ပံုေလးျကည့္ေပးပါ
failure line အျပင္မွာရွိတဲ႕pile ေတြ တဝက္တပ်က္မွာရွိေနတဲ႕pile ေတြရဲ႕ reaction ေတြကို အခ်ိဳးအလိုက္ အားလံုးေပါင္းပီး punching shear forces ရွာရပါတယ္ ရွာတဲ႕အခါအဲဒီ pile ေတြရဲ႕ reaction ကို
designသေဘာတရားအတိုင္းတိုးစဥ္းစားပါတယ္axil load ကို factor နဲ႕ေျမာက္ပီးတိုးသလို ေပါ့
အဲဒီ penching shear က pile cap ရဲ႕ shear capicity ထက္ငယ္ရင္ ok တယ္ေပါ့ဗ်ာ
အဲဒီ thickness က punching shear ကိုခံနိုင္တယ္ေပါ့
Step(6) One way shear checking
One way shear failure line က col face ကေန disance 'd' မွာရွိပါတယ္
အဲဒီ failure line အျပင္မွာရွိတဲ႕ pile ေတြ တစ္ဝက္တပ်က္ ထိေနတဲ႕ pile ေတြကေန အခ်ိဳးအလိုက္ interpolation လုပ္ပီး one way shear force ကိုတြက္ရပါမယ္
အထက္ကလိုပဲ concrete ရဲ႕ ခံနိုင္ရည္နဲ႕ check လိုက္လို႕ ok တယ္ဆိုရင္ရင္ ဒီ Thickness of pile cap ကok တယ္ဆု
ဆိုနိုင္ပါတယ္
Shear အတြက္ reinforcement မသံုးဘဲ concrete only နဲ႕ပဲ ထမ္းေစတဲ႕သေဘာပါ
Step (7) To determine flexural reinforcement
Pile cap မွာ ဆင္တဲ႕ steel ေတြက column face မွာ လည္တဲ႕ bending moment ကို pile ေတြနဲ႕ perpendicular moment arm ေတြေျမွာက္ပီး ရွာတာေပးရတာပါ
beam တစ္ေခ်ာင္းေပၚ point load ေတြတင္ထားတာနဲ႕ဆင္ပါတယ္
အဲဒီက ရလာတဲ႕ moment ကိုသံုးပီး လိုတဲ႕ steel area ကိုတြက္ထုတ္နိုင္ပါတယ္ pile cap မွာထည့္တဲ႕ steel ဟာ pile cap ကို pile ေတြက လွန္ခ်ိဳးတဲ႕ bending moment ကိုခံနိုင္ဖို႕သာထည့္ပါတယ္( တစ္ခါတရံ shear steelလဲထည့္ပါတယ္ )
column base က overturning moment ကို structural mechanic သေဘာတရားအတိုင္း pile ေတြထဲထည့္ေပါင္းခဲ႕တာ အေပၚမွာေဆြးေႏြးပီးပါပီ steel က bending mement နဲ႕ design လုပ္တာပါ overturning moment နဲ႕မဟုတ္ပါဘူး
ရလာတဲ႕ Steel area အတိုင္း Designer ကအဆင္ေျပဆံုးျဖစ္မယ့္ bar sizes and spacing ကို ေရြးသံုးလိုက္ျခင္းျဖင့္ Pile cap တစ္ခုကို design လုပ္နိုင္ပါတယ္ခင္ဗ်ာ
သတိျပဳရမည့္အခ်က္မ်ား
(1) Concrete clear cover ကအနည္းဆံုး 2" ရွိရပါ့မယ္
(2) pile ေခါင္းက အနည္းဆံုး 6 " pile cap ထဲဝင္ေနရပါ့မယ္
(3) pile cap ေအာက္မွာ 3" lean concrete ေလာင္းေပးရပါ့မယ္
(4) Steel spacing က minimun 4" ေလာက္ရွိသင့္ပီး 7.5" ထက္မက်ဲသင့္ပါဘူး
ေအာက္မွာ ဆက္ေလ့လာနိုင္ဖို႕ link ေတြစာအုပ္ေတြ တင္ေပးထားပါတယ္ခင္ဗ်ာ အခ်ိန္ ၃ နာရီေလာက္ေပးပီးအဲဒီအပိုင္းေလးေတြထပ္ေလ့လာျဖစ္ရင္ ပိုျပည့္စံုသြားမယ္ထင္ပါတယ္

ထြန္းေဂါင္ဦး
Ref;
(1) http://osp.mans.edu.eg/deepfoundation/ch10.htm
(2) http://www.ce-ref.com/RC_Design/Pile_cap/Pile_cap.html
(3) Reinforced concrete design(U Nyi Hla Ngle)
(4) https://www.dropbox.com/s/rrb0mgs4t9osser/New%20Doc%201.pdf…
(5)https://www.dropbox.com/s/39uey4c07k61pes/Two%20Pile%20Group. pdf?dl=0