Tuesday, August 13, 2019

Analyze and Design of the Prestress Concrete Girders


As a Structural Bridge Engineer, analyzing, design and review of prestress girders is part of my everyday assignments.

To make my life easy, I have made my own spreadsheets as well as finite element tools to complete above tasks.

Design or review, my approach is two way.

1.      Spreadsheet
2.      Finite Element Model - either using commercially available software Midas Civil, Bridge CSI or Stadd Pro

 I use my own spread sheets to perform preliminary design, initial assessment to great extent.

  
Figure 1 : My Spread sheet to analyze time dependent behavior of the PSC girder


Use of my own spreadsheet helps to strengthen my confidence on the task where I have so much control over the design I have undertaken.



Figure 2 : evaluating the stresses and Deflections using my own spread sheets


 Figure 3 : Magnel diagram for Simply supported PSC girder- Spreadsheet
Once I conducted my preliminary analysis, though it is very much closer to manual detail design, I review the design using a commercially available software. Midas Civil is a great software where it provides many features that a bridge designer required.




Figure 4 : Grillage Model for single span PSC girder



Figure 5 : 3D Model of the PSC Girder



Figure 6 : Result Interpretation and tendon Profile check

This two way approach has made my work tasks effective as well as efficient and made much complex tasks in to achievable miles stones.

Sunday, September 10, 2017

එංගලන්තයේ ග්‍රෙන්ෆෙල් සහ ලංකාව


එංගලන්තයේ මෑතකදී  සිදුවූ ග්‍රෙන්ෆෙල් බිල්ඩිමේ ගින්න ගැන ගොඩක් අය ඒ දවස් වල කතා කලා.දැන්නම් මේ ගැන ගොඩක් දෙනෙකුට අමතක වෙලත් ඇති. ඒ උනත් මේ ගින්න නිසා සිදුවූ මිනිස් ජීවීත හානිය ත් එක්ක ඒ සිදූවීම එහෙම ලේසීයෙන් අමතක කරලා දාන්න එංගලන්ත සිවිල් ඉංජිනේරුවන් හෝ බලධාරීන් කටයුතු කරලා නෑ.

80ක් පමන වූ සංක්‍රමණිකයන් හා අඩුආදායම් ලාභී නිවැසියන් ගේ ජීවීත නැති කරමින් සිදු වූ මෙම ගොඩනැගිල්ලේ  ගින්න ගැන මේ වෙනකොට සිදුවන පසු විපරම සිවිල් ඉංජිනේරූ මය සොයා බැලීමක් මෙන්ම , අපරාධ  කටයුතු වලට සම්බන්ධ පොලිස් පරීක්ෂණයක්ද වෙනවා.

බිල්ඩිමේ ගින්න පැතිරුනේ බිල්ඩිමේ පිටතින්. බිල්ඩිම පිටතින් සවිකර තිබු ක්ලැඩින් වලින් මෙම ගින්න පැතිරී ගියා. ගොඩනැගිලි ඉදිකිරීමේ ආරක්ශණ ක්‍රම ගැන ලෝකයේ වැඩිම අවධානයක් යොමු කරන ,එංගලන්තයේ මේ වගේ අතපසුවීමක්, එනම් ගින්නකට ඔරොත්තු  නොදෙන ක්ලැඩින් සවි කිරීමක් සිදූ වී තිබීම , එංගලන්තයේ ඉදී කිරීම් ක්ශේත්‍රයට කලු පැල්ලමක්.

ග්‍රෙන්ෆෙල් බිල්ඩිම අඩුආදායම්ලාභීන්ට කුලියට  ලබාදීමට ඉදිකරන ලද ගොඩනැගිල්ලක්. ඒ නිසා වියදම අවම කර ගැනීමට ඉතාම ලාභ, ගින්නකට ඔරොත්තු නොදෙන ක්ලැඩින් සවි කර තිබුනේ යැයි  ලොකු සැකයක් තියෙනවා.

ඇත්තටම ග්‍රෙන්ෆෙල් කියන්නේ මිනිස් මර උගුලක්. වේලාව එනකන් ඉදලා මිනිස්සු  බිලි ගන්න හදපු උගුලකට මේ අසරන මිනිස්සු කොටු උනා.

ලංකාවෙත් , අඩුආදායම් ලාභීන්ට මහල් නිවාස තැනීම  මේ වෙනකොට සීග්‍රයෙන් සිද්ධ වෙනවා. වියදම අවම කර ගැනීමට මේවා සදහා විවිධ අමුද්‍රව්‍ය යොදා ගැනීම සිද්ධ කරනවා. මේ ගොඩක් අමුද්‍රව්‍ය ,ලංකාවේ දේශගුණික තත්ත්වයන් යටතේ  ඉතා දීර්ඝකාලීනව මිනිස්සු අදුනගත්ත දේවල්.
ඒත් ලාභය උපරිම කිර්‍රීම, අඩුම වියදම බලාපොරොත්තුවෙන් අළුත් අමුද්‍රව්‍ය ශ්‍රී ලංකා ඉදිකිරීම්  ක්ශේත්‍රයට එන්න හැකියාවක් තියෙනවා. මේවගේ අලුත් අත්හදා බැලීම් අත්‍යවශ්‍යයි. ඒත් ඉදිකිරීම් ක්ශේත්‍රයට අඩුම මිල, අවම ඉදිකිරීම් කාලය වැනි සීමීත අරමුණු  කීපයක් පමනක් සලකා බලා මෙවැනි නව ඉදිකිරීම් ක්‍රම, අමුද්‍රව්‍ය  අදුන්වා දෙන්න බෑ.

එංගලන්තය වගේ ලංකාවේ  ඉදිකිරීම්  අංශයේ  නීතී රීති ඉතා තද නෑ. ඒ වගේම ඉදිකිරීම් අනුමත කරන ආයතන වලත් ලොකු අඩුපාඩු  තියෙනවා. ඒ නිසාම බිල්ඩිමක ආරක්ශාව ගැන ලංකාව මීට වඩා සැලකිලිමත් විය යුතුයි.

අපි කවුරුවත් කැමති නෑ පහසුවෙන් ගින්නක් පැතිර යා හැකි මහල් නිවාසයක් මිල දී ගන්න. අපි කවුරුවත් කැමති නෑ කඩාවැටෙන්න ලග බිල්ඩිමක ට ඇතුලු වන්න.

මෑතකදී වැල්ලවත්ත උත්සව ශාලාවක් කඩා වැටීම කාගෙත් අවධානයකට ලක් උනා. වාසනාවකට එදින එම ශාලාවේ උත්සවයක් තිබ්බෙ නෑ. හදිසියේවත් උත්සව දවසක එම අනතුර  සිද්ධ  උනා නම්, බිල්ඩිමේ ඉදිකිරීම ගැන මෙලෝ අලබෝලයක් නොදන්නා අහිංසක මිනිස්සුන්ගේ ජීවීත අවධානමකට ලක් වෙන්න ඉඩ තිබ්බා.


දැන් දැන් ලංකාවේ මහල් තට්ටු බිල්ඩින් වැඩි වැඩියෙන් ඉදිකිරීම් සිද්ධ  වෙනවා. නාගරීකරණයත් සමග මෙහි වැඩීවීමක් මිස අඩුවීමක් බලාපොරොත්තු  වෙන්න බෑ.

ඒ නිසා එංගලන්තයේ ග්‍රෙන්ෆෙල් , ලංකාවේ වැල්ලවත්ත වගේ අනතුරු, මිනිස් බිලිගැනීම් සිදු නොවෙන්න නම් , මේ ඉදිකිරීම් අනුමත කරන ආයතන මේවායේ ආරක්ශාව ගැන මීට වඩා අවධානමක්  දිය යුතුයි . දේශපාලන බලපෑම්  හා අල්ලස් වලට යට වී මිනිස්සුන්ගේ    ජීවීත එක්ක සෙල්ලං කිරීමට මේ ආයතන වලට ඉඩ නොදිය යුතුයි. එ වගේම ජනතාව වශයෙන් අපගේ දැනුවත් වීමද සිද්ධ විය යුතුයි .

Monday, July 3, 2017

Shoring System- Soldier Type -Cost effective earth retaining

In 2012, a client  reached me to get to a shoring solution for an excavation.

'Shoring' is a civil engineering technique to retain the earth in deep  excavation.

The Client requested a  cost effective solution to support   7 m of earth in a  deep excavation. I provided two options with cost comparison.
  
1. Driving  of steel sheet pile
2. Soldier piles. 

Option -2 was economical and technically feasible.  owing to existence of deep sandy layer in the sub soil profile , the driving of sheet piles  predicted to be difficult.



Chosen the sheet pile option, I  developed  an Excel spread sheet to calculate the driving depth of the steel H iron . Simultaneously I developed  a finite element model for the same using Stadd Pro.  

I was compelled develop my own techniques to determine the driving depth of H iron as literature on the FE modeling using general FE software was limited.





I did several modelling but did not get the exact bending moment shape as it should be. After several attempts of different methods, I was succeeded in getting correct shape of the bending moment diagram and was in a position to  decided the driving depth of the pile. I compared this results with the excel spread sheet calculation and the results were matched.




Sunday, March 5, 2017

Solutions for Differential Settlement in Structures


http://www.preethamgranites.com/cracks-building-foundation-settlement/




Providing  structural solutions for differential  settlement  is a challenge that face by many structural  Engineers during their career.

Generally ,allowable differential settlement is  20mm ,maximum, between two adjacent columns. This is based on the 75% of the maximum allowable cumulative settlement for  shallow foundations  of 25mm.


Below are few general solutions that widely used to cope the differential settlement problems;

11.)Provision of  thick /rigid raft foundation



22.) Provision of deep basement  to reduce the Net Bearing Pressures



33.) Adopt deep foundation solutions such as Piles



  4.) Pre Loading of lightly loaded Columns





55.)  Structural Isolation between differently loaded areas with a Joint





Monday, December 12, 2016

නයිජීරියාවේ කඩා වැටෙන බිල්ඩිං.............

නයීජීරියාවේ කිතුණු පල්ලියක වහලයක් කඩං වැටිලා මිනිස්සු 160කට වඩා මැරිලා.....





ආරංචි වෙන විදිහට නං පල්ලියෙ ඉදිකීරීම් කටයුතු ඔක්කොම ඉවර නෑ. ඒත් සෙනසුරාදා තිබ්බ දේවමෙහෙයකට කඩිමුඩියේ පල්ලියේ වැඩකටයුතු ඉවර කරලා දීලා.

පින්තූර වලින් පේන විදිහට කඩං වැටිලා  තියෙන වහලය යකඩ වලින් නිම කරපු  එකක්....



මීට කලිනුත් 2014 වර්ශයෙදී මේ වගේම   තට්‍ටු 7 ක පල්ලි ගොඩනැගිල්ලක් කඩං වැටිලා මිනිස්සු 100ට  වඩා මැරිලා තියෙනවා. හැබැයි ඒක නම්  කොන්ක්‍රීට්  ගොඩනැගිල්ලක්...

....


නයිජීරියාවේ ගොඩක් බිල්ඩින් කඩා වැටෙනවා. කියවන්න තියෙන දේවල් වලට අනුව නයිජීරීයාවේ ගොඩනැගිලි, නිවාස ඉදිකිරීම් ක්‍රමවේදයේ ගොඩක්  වැරදීම් තියෙනවා.

නයිජීරියාවේ  ගොඩනැගිලි කඩං වැටිලි වලට ගොඩක් හේතු ඉදිරිපත් වෙනවා.....

බාල ඉදිකිරීම්, වැරදි ගොඩනැගිලී සැලසුම්,  ගොඩනැගිලි අයිතිකරුවන්  ගොඩනැගිල්ලේ සිදු කරන විවිධ වෙනස්කම් මේ අතරින් ප්‍රධානයි...

අවසානයේ කිව යුත්තේ නිවැරදි වෘතිකයන් යොදා ගොඩනැගිලි තැනීම් අධීක්ශනය කර ගැනීමෙන්,  ඉහත කී බොහෝ අඩුපාඩු නිවැරදි කර ගත හැකි බවයි. එමගින් ගොඩැනැගිල්ලට යොදන ආයෝජනයත්, වටිනා මිනිස් ජීවීත අහිමිවීමත් වලක්වා ගැනීමට ලොකු රුකුලක් සපයාවී.

Wednesday, October 19, 2016

Does failure on concrete compressive strength of a sample taken from a structure conclude structural failure?


Question ( Reader from Contractor Blog)

Question
if i get a core sample of concrete in a newly built existing structure and found out based on laboratory test that the compresive strength of the sample is below  3000psi, does it conclude that the structure is unsafe or structurally unsound.
Are there other factors needed to be considered in determining structural soundness of the structure?

Answer ( Eng. Yasela)


Well , whether structure is unsafe or not depends on several factors.
first issue to be resolved , what is the design strength of the concrete that used in  design of the structure. Presuming it is 3000 psi, as you have mentioned, below the par values of 3000 psi  required further inquire . Further it is important to evaluate by what margin it get failed.

innitially, you can carry out a non destructive  test such as hammer bound test though the particular tests are not widely accepted . then you can carry out core drilling and test the sample. by means of these tests, you can evaluate the actual strength of the concrete of the structure.

with this figure you can check the design calculations. many distinguish concrete practice worldwide use factor of safety for the material and strength. if the actual concrete strength figures are higher than these values which is after the  applying of factor of safety, the strength of the structure should not be in question

however durability aspects of the structure may compromised due to serviceability conditions such as width of the crack, fatigue etc. these  issues are to be examined by a experienced structural engineer.

Wednesday, June 29, 2016

බීම් නැතුව ස්ලැබ් දාන්න බැරිද?


ගෙයක් හදන්න ගත්ත ගොඩක් දෙනෙක්ට කොලම්, බීම් ,ස්ලැබ් ( Column, Beam , slab) කියන වචන අමුතුවෙන් කියලා දෙන්න් ඕනා නෑ.
මහල් නිවාසයක් සෑදීමෙදී පලමුව පාදම ( Foundation) ඉදිකර එමතින් කොලම් නංවා, එම කොලම් ,බීම් මගින් ගැට ගසා ඒමත ස්ලැබ් එක දැමීම වඩා ප්‍රචලිත ක්‍රමයයි...මෙය සාම්ප්‍රදායික ක්‍රමයයි.
ඒත් කොලම්, බීම් මගින් යා නොකර කෙලින්ම ස්ලැබ් එක දාන්න බැරිද?
ඇත්තෙන්ම පුලුවන්.....
මෙසේ බීම් නොදමා කෙලින්ම කොලම් මතින් ස්ලැබ් එක දැමීමේ ක්‍රමය හදුන්වන්නේ ෆ්ලැට් ස්ලැබ් (Flat slab) ක්‍රමය කියලයි....
ෆ්ලැට් ස්ලැබ් ක්‍රමයේදී ස්ලැබ් එකේ බර ( Dead Loads) මෙන්ම එහි මත ඇති ජීවී බර ද ( imposed / live loads) කෙලින්ම කොලම් වලට සම්ප්‍රේශණය කරනවා....

ෆ්ලැට් ස්ලැබ් සදහා උදාහරනයක්

ෆ්ලැට් ස්ලැබ් ක්‍රමයේ ඇති වාසී මොනවද?
-------------------------------------------
1.ෆ්ලැට් ස්ලැබ් ක්‍රමයේ ඇති ලොකුම වාසිය නම් එහි ඇති ගෘහනිර්මානාත්මක ඉඩ කඩයි ( Architectural features).
ස්ලැබ් එකට යටින් බීම් එක නොපෙනීම මෙන්ම ගෘහනිර්මාණ ශිල්පියාට තමන්ට අභිමත පරිදි පාටිශන් බිත්තී නැතිනම් අවකාශය ( Space) සකස් කිරීමට එය ඉඩ සලසනවා.
2. ෆැලැට් ස්ලැබ් ක්‍රමයේ ඇති ඊලඟ වාසිය නම් ගොඩනැගිල්ලේ උස අඩු කිරීමට ඇති හැකියාවයි. ගෘහනිර්මානයේදී මෙන්ම බිල්ඩිමක සර්විසස් ලයින්ස් සදහා මහලක උස ප්‍රමානවත් විය යුතුයි.
මෙහිදි පැහැදිලි උස ( Clear Height) ගනිනු ලබන්නේ බීම් එකේ පහල මට්ටමේ සිට පහල ස්ලැබ් එකේ මුදුනටයි. ෆ්ලැට් ස්ලැබ් ක්‍රමයේදී බීම් එකක් නැති නිසා මෙම මහලක පැහැදිලි උස ඉතා පහසුවෙන් ලබා ගැනීමට මෙම ක්‍රමයට හැකි වෙනවා.
බිල්ඩිමක උස අඩුවීමෙන් ලැබිය හැකි පැහැදිලි වාසිය නම බිත්ති හා එහි නිමාවට යන මුදල ඉතිකර ගැනීමට හැකි වීමයි.
3. මෙම ක්‍රමයේදී ස්ලැබ් එකේ ශටරිම ( Form work) ගැසීම සාම්ප්‍රදායික බීම් කොලම ක්‍රමයට වඩා පහසුයි. එම නිසාම ශටරිම සදහා යන වියදම අඩු වීමක් මෙහිදී සිදු වෙනවා.
4. බොහෝ අවස්ථාවන්හීදී ෆ්ලැට් ස්ලැබ් එකක බර සම්ප්‍රධායික ස්ලැබ් ක්‍රමයට වඩා 10-15% අතර ප්‍රමාණයකින් පමන අඩුයි.
එම නිසා බිල්ඩිමේ මුලු බර අඩු වීමේ හැකියාවක් තියෙනවා. එම නිසා සමාන්‍ය දුර්වල පසක ඉදිකෙරෙන, උස බිල්ඩිමක් සදහා අවශ්‍ය පාදම සදහා යන වියදම ( Foundation cost)මෙම ක්‍රමයෙන් අඩු කර හැකියි.
අවාසි;
------
1. කොලම් අතර ලොකු පරතරයන් ( spans) තබා ගැනීමේදී ස්ලැබ් එකේ ඝනකම වැඩි කල යුතු නිසා ඉතා විශාල කොලම් පරතර ලබා ගැනීම මේ ක්‍රමයේදී අභියෝගයක්
2. පාටිශන් බිත්ති සදහා ද සාම්ප්‍රදායික ගඩෝල් බිත්ති වෙනුවට අඩුබර බිත්ති ( light weight blocks) යෝදා ගැනීමට ඇතැම් විට සිදුවිය හැකියි.




pic : 1. https://www.nexus.globalquakemodel.org/gem-building-taxonomy/overview/glossary/cast-in-place-beamless-reinforced-concrete-floor--fc1