Wind Load Part 3

UBC-97 နဲ႔ Wind pressure ကိုတြက္ထုတ္မယ့္ Equations q = Ce Cq qs Iw ကိုအေသးစိတ္ေလးေရးမွာပါ ။ Wind အေျကာင္းေရးလာလိုက္တာ အခုက Part (3) ပါ။အခုအပိုင္းက နည္းနည္းပို၇ွည္ပါ့မယ္။ ဒါေပမယ့္ ေနာက္ဆံုးပိုင္းပါ။ အခု Part 3 ကိုမဖတ္ခင္ အရင္ေရးခဲ႔တဲ႔ Part 1 and Part 2 ကိုဖတ္ေစခ်င္ပါတယ္ ။ျပီးမွ Part (3) ကိုဖတ္ဖို႔ အျကံေပးပါရေစ။
Part 1 Link
https://www.facebook.com/groups/myanmarprofessionalcivilengineers/permalink/1898830020338156/
Part 2 Link
https://www.facebook.com/kyaw.t.naing.165/posts/1375598512474335
UBC97 ရဲ႔ Wind Pressure တြက္ထုတ္တဲ႔ Equation မွာ အပိုင္း (၄) ပိုင္းပါပါတယ္။
Ce = combined height , exposure and gust factor coefficient
Cq = Pressure Coefficient
Qs = Wind stagnation pressure
Iw = Building Important Factor ပါ ။
Equation ကိုေလ့လာလိုက္ရင္ Directly proportional ျဖစ္ေနတဲ႔အတြက္ တန္ဖိုးမ်ားေလ Wind pressure မ်ားေလဆိုတာသတိထားမိမယ္ထင္ပါတယ္။
ပထမဆံုး qs = wind stagnation pressure ကုိရွင္းပါရေစ ။ qs ကုိရဖို႔အတြက္ mass of air with density Rho ရယ္ , Velocity v ကိုအေျခခံထားတဲ႔ Bernoulli’s Equation ကိုသံုးပါတယ္။ qs = 0.5 Rho V^2 ပါ။ ဒီေနရာမွာ density of air ဟာ 0.0765 pcf ပါ ။ ဘယ္အခ်ိန္ကဟာကိုယူတာလဲဆိုေတာ့ Standard အေနနဲ႔ 59 degree F and barometric pressure (29.92 in of mercury ) ပါ။ ပံုမွန္အားျဖင့္ က်ေနာ္တို႔ Wind map ေတြမွာေပးေလ႔ရွိတာက mile per hour နဲ႔ေပးတဲ႔အတြက္ pcf ကို MPH ေျပာင္းလိုက္တဲ႔အခါ qs = 0.00256 V^2 ဆိုတဲ႔ Equation ေလးရပါတယ္။ ဥပမာ wind speed က 80 mph လို႔ဆိုရင္ qs = 0.00256 x 80^2 = 16.38 psf ရပါတယ္။ ဒါကို ဒသမတိုးျပီး UBC က 16.4 psf လို႔ေပးပါတယ္ ။ qs table မွာေလ့လာျကည့္ပါ ။ သတိထားရမွာက UBC ဟာ အျမင့္တိုးတဲ႔အတြက္ ေလထုရဲ႔သိပ္သည္းဆ (density) က်သြားတာကို ထည့္သြင္းစဥ္းစားျခင္းမျပဳပါဖူး။ (ပံုမွန္ဆိုအေပၚေရာက္ေလ density က်ေလပါ)
ဒုတိယအေနနဲ႔ Ce coefficient အေျကာင္းေဆြးေနြးပါရေစ ။ Ce coefficient ဟာ UBC 97 ရဲ႔ Master piece လို႔ပဲဆိုပါရေစ ။ UBC ကိုရွုပ္၇ွုပ္ေထြးေထြးေတြမျဖစ္ေစပဲ လြယ္ေအာင္လုပ္လိုက္နိုင္တဲ႔ coefficient ပါ။ သူက height ၊ Exposure and gust factor ေတြကိုေပါင္းျပီး Coefficient Ce တစ္ခုတည္းနဲ႔ကိုယ္စားျပဳလိုက္ပါတယ္။ အျခားဟာေတြျဖစ္တဲ႔ ဥပမာ ASCE 7 တို႔လိုမ်ိဳးမွာ ဒီထက္ပို၇ွုပ္ေထြးပါတယ္ ။ နားလည္ရလဲခက္ပါတယ္ ။ ASCE 7 မွာက Velocity pressure exposure coefficient ( Kz ) , gust response factor (Gh) စတာေတြကို တသီးျခားစီထည့္ေပးထားပါတယ္။ ဒါေျကာင့္ ပံုမွန္မဟုတ္တဲ႔ အေဆာက္အဦးေတြမွာ ASCE 7 ကေပးထားတဲ႔ Wind pressure ၇ွာတဲ႔နည္းက ပိုျပီးသင့္ေတာ္ပါတယ္ ။ Ce မွာအဓိကကေတာ့ height ျမင့္လာလို႔တက္လာတဲ႔ Wind pressure ရယ္၊ ကိုယ့္ Structure နားက ေျမမ်က္နွာသြင္ျပင္ အေျခအေန (Exposure Part 2 မွာအေသးစိတ္၇ွင္းထားတာ၇ွိပါတယ္) ကိုလိုက္ျပီး Coefficient ကိုေပးပါတယ္။ ဒါ့အျပင္ gust (၇ုတ္တရက္ ေလအရမ္းတိုက္လိုက္တာ ) ေျကာင့္ျဖစ္လာမယ့္ air turbulence and dynamic building behavior ကိုပါထည့္သြင္းစဥ္းစားထားပါတယ္။ Ce တန္ဖိုးေတြကို Height ေတြနဲ႔ေပးထားလို႔ ကိုယ္လိုခ်င္တဲ႔ Height ကိုရဖို႔ လိုအပ္ရင္ Interpolate လုပ္ယူရပါ့မယ္ ။
တတိယအေနနဲ႔ Cq factor ကိုေဆြးေႏြးပါ့မယ္ ။ Cq coefficient က building shape နဲဲ႔ location ကိုေပၚမူတည္ပါတယ္ ။ သူက load ကဖိမလား (Pressure) , ဆြဲထြက္မလား (Suction) ကိုယူတာပါ။ အဲ႔မွာ အပိုင္း ၂ ပိုင္းပါပါတယ္ ။ 1) Primary Frames Systems ဒါက Building ျကီးတစ္ခုလံုးကိုယူတာပါ ။ 2) က Elements and components of structure ဒါက Building ရဲ႔ အကာေတြကို (Cladding) design လုပ္ဖို႔ယူတာပါ ။
အေဆာက္အဦးနားမွာရွိတဲ႔ wind gust က အမ်ားဆံုး Pressure ကို အေဆာက္အဦးမ်က္နွာျပင္တစ္ခုလံုး ရုတ္တရက္ျကီးမျဖစ္ေစနိုင္ပါဖူး ။ ဒါေျကာင့္ Primary frame and system အတြက္ design လုပ္တဲ႔အခါ average wind pressure and suction ကိုပဲယူျပီး လုပ္ျကပါတယ္ ။ ဒါေပမယ့္ Cladding ၊ Curtain Wall ေတြအတြက္ကေတာ့ ရုတ္တရက္ျဖစ္လာတဲ႔ Peak pressure ကအေရးျကီးပါတယ္္ ။ သူက area ေသးေတာ့ Suction force ကေသးေသးပဲ၇တယ္။ ဒါေျကာင့္မို႔ Table မွာေပးထားတဲ႔ Pressure coefficient ေတြကိုျကည့္ရင္ Primary frame and structure ကနည္းေနျပီး Building components ေလးေတြအတြက္ေပးထားတဲ႔ Pressure ကမ်ားေနတာေတြ႔ရမွာပါ ။
Wind pressure နဲ႔ Suction ဟာ Primary system အတြက္ဆိုရင္ အဓိကက Building Height ပါ ။ အေဆာက္အဦးပံုစံ ၊ အေဆာက္အဦးအျပင္မ်က္နာျပင္ ျကမ္းတမ္းမွဳ ၊ အေဆာက္အဦးအလ်ားနဲ႔ အနံ အခ်ိဳးေတြက သက္ေရာက္မွဳ၇ွိေပမယ့္ UBC 97 က ထည့္သြင္းစဥ္းစားျခင္းမရွိပါဘူး ။ ဥပမာ က်ေနာ္အရင္ Telecom Tower design လုပ္တုုန္းက ဖတ္ဖူးတဲ႔ TIA-222G မွာဆိုရင္ Radio antenna ေတြရဲ႔ Shape ဟာ EPA (Effective Projected Area) ကိုသက္ေရာက္မွဳ၇ွိပါတယ္။ တစ္ကယ္လုိ႔ အ၀ိုင္းပံုစံျဖစ္ခဲ႔တယ္ဆိုရင္ Shape factor (0.8) နဲ႔ေျမွာက္ေပးရပါတယ္။ ေျပာခ်င္တာက ေလးေထာင့္ထက္စာရင္ အ၀ိုင္းမ်က္နွာျပင္က Area နည္းတယ္ ။ 80% ေလာက္ပဲ၇ွိတယ္ ။ ဒါ့ေျကာင့္ shape factor ဆိုျပီး ေျမွာက္ခိုင္းတယ္ ။ ဒါေပမယ့္ UBC-97 ကဒါမ်ိဳး ေလွ်ာ့ခ်တာကို လက္မခံပါဖူး ။
Primary frame အတြက္ UBC 97 မွာ Method 2 ခု၇ွိပါတယ္ ။ Method 1 ကို Normal force Method လို႔ေခၚျပီး သူကို Structure အားလံုးမွာသံုးလို႔ရပါတယ္ ။ ဒီ Method ဟာ Gable roof building အတြက္ သံုးဖို႔ရာတစ္ခုတည္းေသာ method ပါ ။ သူက Wind load ေတြက နံရံ နဲ႔ ေခါင္မိုးမ်က္နွာျပင္ေတြကို ေထာင့္မွန္က်ျပီးသက္ေရာက္တယ္လို႔ ယူဆပါတယ္ ။ ေနာက္တစ္ခုက ေတာ့ Method 2 Projected Area Method လို႔ေခၚပါတယ္ ။ သူက Wind pressure and suction ကို တန္ဖိုးတစ္ခုပဲယူခုိင္းပါတယ္ ျပီးေတာ့ အေဆာက္အဦးရဲ႔ entire projected area တိုင္းကို သက္ေရာက္တယ္လို႔ယူပါတယ္။ ဒီ Method ၂ ခု၇ဲ႔ အဓိက ျခားနားခ်က္ေနာက္တစ္ခုက Method 1 မွာ Ce တန္ဖိုးတစ္ခုပဲ၇ွိျပီး roof ရဲ႔ အျမင့္ကို mean ယူျပီး Winward and leeward ကုိတြက္ခ်က္ပါတယ္။ Method 2 ကေတာ့ Ce တန္ဖိုးဟာ အျမင့္နဲ႔ ဆိုင္ပါတယ္ အျမင့္ကိုလိုက္ျပီးေျပာင္းလဲပါတယ္ ။ ဒါေျကာင့္ Method 2 ဟာ ပိုျမင့္တဲ႔ Structure ေတြမွာ wind load ကိုေလွ်ာ့ယူသလိုျဖစ္သြားပါတယ္ ။ ဒါေျကာင့္မို႔ Method 2 ကို အျမင့္ ၂၀၀ ေပနဲ႔ေအာက္မွာပဲယူပါလို႔ UBC ကေျပာတာပါ ။ Leeward ဖက္မွာေလွ်ာ့ယူထားတာကို ကာကြယ္ခ်င္လို႔ျဖစ္ပါတယ္ ။
Import factor (Iw) အေျကာင္းေဆြးေနြးရေအာင္ပါ ။ ဟိုးအရင္က Code ေတြမွာ Important factor ဆိုတာမပါပါဖူး ။ ေနာက္ပိုင္းမွ သဘာ၀ေဘးအႏၱရာယ္ျဖစ္ျပီးေတာင္မွ ဆက္ျပီးက်န္ခဲ႔ရမယ့္ အေဆာက္အဦး (ဥပမာ ေဆးရံု ၊ ရဲစခန္း ၊ ဓာတ္အားေပးစက္ရံု) စတာေတြရယ္ ၊ Failure ျဖစ္ရင္ အႏၱရာယ္မ်ားတဲ႔ Structure ( Nuclear Plant , Toxic Plant , Chemical Plant ) စတာေတြေျကာင့္ Important factor ကိုထပ္ျပီးထည့္သြင္းထားတာပါ။ UBC မွာေတာ့ Categories 5 မ်ိဳးခြဲလိုက္ပါတယ္ ။ အေရးျကီး တဲ႔အေဆာက္အဦးေတြကို Load ကို 15% တိုးျပီးယူခိုင္းျပီး Failure ျဖစ္မယ့္ Probability ကိုေလ်ာ့ခ်ပါတယ္။
UBC-97 နဲ႔ Wind Load စဥ္းစားတဲ႔ အေျကာင္းကို အခုတတိယအပိုင္းမွာပဲ အဆံုးသတ္ပါ့မယ္ ။
လိုအပ္တာမ်ား၇ွိရင္ ေဆြးေႏြးေပးပါခင္ဗ်ာ ။က်ေနာ္နားလည္သလိုျပန္ေရးထားတာမို႔ပါ ။ အမွားမ်ားပါရင္လဲ ေထာက္ျပျကပါခင္ဗ်ာ ။ ျပဴျပင္ပါ့မယ္။
Ko Tuna (SYE)
18.1.2017
Ref: : UBC – 97 ,
Wind and Earthquake resistance building analysis and design by Taranath
Reinforced Concrete Design of Tall Buildings by Taranath