किन रीबार के आकारों का उपयोग निर्माण परियोजनाओं में किया जाता है?

रीबार के आकारों को कैसे परिभाषित किया जाता है: मानक, संकेतन और प्रमुख विमाएँ

#X प्रणाली और मीट्रिक समकक्षों (6 मिमी–57 मिमी) को समझना

रीबार के आकार मानकीकृत अंकन परंपराओं का अनुसरण करते हैं, जहाँ #X अंकन इंच के आठवें हिस्से में व्यास को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, #3 रीबार 3/8 इंच (9.5 मिमी) के बराबर होता है, जबकि #8 का अर्थ 1 इंच (25.4 मिमी) होता है। यह प्रणाली #3 (6 मिमी) से #18 (57 मिमी) तक फैली हुई है, जिसमें वैश्विक परियोजना समन्वय को सक्षम बनाने के लिए मीट्रिक समकक्ष शामिल हैं। प्रमुख इम्पीरियल-मीट्रिक रूपांतरणों में शामिल हैं:

• #4: 12.7 मिमी
• #5: 15.9 मिमी
• #9: 28.7 मिमी
• #11: 35.8 मिमी

व्यास की सुसंगतता से कंक्रीट संरचनाओं में भार के समान वितरण को सुनिश्चित किया जाता है। इंजीनियर इन मानकीकृत आयामों—जिन्हें पहली बार ASTM A615 में कोडबद्ध किया गया था—पर निर्भर करते हैं, ताकि प्रबलन व्यवस्था को ACI 318 और ISO 6935 जैसे अंतर्राष्ट्रीय भवन निर्माण मानकों के अनुरूप लाया जा सके।

ASTM A615/A706 ग्रेड और यह क्यों कि केवल व्यास शक्ति निर्धारित नहीं करता

ASTM रिबार की आवश्यक सामर्थ्य के लिए नियम निर्धारित करता है, मुख्य रूप से A615 (सामान्य कार्बन स्टील के लिए) और A706 (वेल्डेबल कम मिश्र धातु स्टील के लिए) जैसे अपने मानकों के माध्यम से। जब किसी छड़ की भार वहन क्षमता का आकलन किया जाता है, तो व्यास निश्चित रूप से एक भूमिका निभाता है, लेकिन वास्तव में जो मायने रखता है, वह है यील्ड स्ट्रेंथ ग्रेड। उदाहरण के लिए, ग्रेड 60 लगभग 60,000 पाउंड प्रति वर्ग इंच (या लगभग 414 मेगापास्कल) के भार का प्रतिरोध कर सकता है। ग्रेड 80 इससे भी अधिक होता है—लगभग 80,000 पाउंड प्रति वर्ग इंच (या 552 MPa)। दिलचस्प बात यह है कि एक ही मोटाई की दो छड़ें, जो अलग-अलग ग्रेड की हों, उनकी अधिकतम तनन सामर्थ्य में लगभग एक-तिहाई का अंतर दिखा सकती हैं। उपयोग किए जाने वाले वास्तविक सामग्री भी सब कुछ बदल देती हैं। A706 स्टील में रासायनिक संघटन पर विशेष नियंत्रण होता है, जो इसके टूटने से पहले मोड़ने की क्षमता और भूकंप के दौरान प्रदर्शन को वास्तव में बेहतर बनाता है, फिर भी यह उन्हीं निर्दिष्ट आयाम आवश्यकताओं को पूरा करता है। संरचनात्मक डिज़ाइन कार्य में शामिल किसी भी व्यक्ति के लिए, भौतिक माप और धातु के गुणों दोनों की जाँच आवश्यक हो जाती है। और विनिर्देशों की पुष्टि करते समय ASTM A615 के खंड 11 के अनुसार मिल टेस्ट रिपोर्ट्स का हमेशा अनुरोध करना न भूलें।

संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त रीबार आकारों का चयन

इष्टतम रीबार आकार का चयन करना भवन नियमों और इंजीनियरिंग प्रदर्शन मानदंडों को पूरा करने के साथ-साथ महंगी विफलताओं को रोकता है। छोटे व्यास वाले रीबार हल्के भार और पतले अनुभागों के लिए उपयुक्त होते हैं; जबकि भारी तत्वों को तन्य बलों को कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करने और लंबे समय तक भार वहन के तहत सेवा योग्यता बनाए रखने के लिए मजबूत प्रबलन की आवश्यकता होती है।

फाउंडेशन और स्लैब: #2–#4 (6–13 मिमी) रीबार के साथ दरार नियंत्रण का अनुकूलन

क्षैतिज निर्माण तत्वों जैसे ग्रेड पर स्लैब और उथली फाउंडेशन प्रणालियों के लिए, ठेकेदार आमतौर पर सिकुड़न के दरारों और तापमान से संबंधित समस्याओं को नियंत्रित करने के मुख्य उद्देश्य से #2 से #4 (लगभग 6 से 13 मिमी व्यास) तक के रीबार आकार का चयन करते हैं। पतले कंक्रीट अनुभागों के साथ काम करते समय, ये छोटे व्यास के रीबार लगभग प्रत्येक 12 से 18 इंच की दूरी पर रखे जाते हैं, जो कंक्रीट को पूरी तरह से मजबूत करने में सहायता करते हैं, बिना ऐसे तनाव बिंदुओं के बनाए बिना जो भविष्य में समस्याओं का कारण बन सकते हैं। नवीनतम ACI 318 कोड के धारा 7.12 के अनुसार, आम आवासीय स्लैब अनुप्रयोगों में #4 रीबार (लगभग 12.7 मिमी मोटाई) का उपयोग करने और उन्हें केवल 12 इंच की दूरी पर रखने से, बिना किसी प्रबलन या अपर्याप्त इस्पात सामग्री वाले स्लैबों की तुलना में दरार की चौड़ाई एक से अधिक आधी कम हो जाती है। रीबार के आकार को अत्यधिक बड़ा चुनने से लागत बढ़ जाती है, कंक्रीट डालना कठिन हो जाता है और मिश्रण में रीबार के अपर्याप्त एम्बेडिंग की संभावना बढ़ जाती है। दूसरी ओर, रीबार के आकार को अत्यधिक छोटा चुनने से प्रबलन ठीक से काम नहीं कर पाएगा और इससे कठोरण के दौरान बनने वाली प्रारंभिक दरारों को रोकने में असफलता होगी, जिससे अंततः संरचना की जीवन अवधि और उसकी दृश्य सुंदरता दोनों प्रभावित होंगे।

स्तंभ, बीम और भार वहन करने वाले तत्व: जब #5–#11 (16–36 मिमी) रीबार संरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित करता है

ऊर्ध्वाधर और लचीले तत्व जैसे कॉलम, बीम और ट्रांसफर गर्डर्स को सभी प्रकार के तनावों—संपीड़न, तन्यता और अपरूपण बलों—को संभालने के लिए #5 से #11 (लगभग 16 से 36 मिमी) व्यास के स्टील के रिबार की आवश्यकता होती है। जब हम बड़े व्यास के रिबार्स पर विचार करते हैं, तो उनकी क्षमता में वास्तविक कूद देखी जाती है। उदाहरण के लिए, एक #8 रिबार (यानी 25.4 मिमी) एक छोटे #5 रिबार की तुलना में लगभग 50% अधिक भार संभाल सकता है, बशर्ते दोनों एक ही स्टील ग्रेड के हों, जैसा कि AASHTO LRFD के 10वें संस्करण के विनिर्देशों में उल्लिखित है। भूकंपीय चिंताओं के संदर्भ में यह और भी विशिष्ट हो जाता है। भूकंप के उच्च जोखिम वाले क्षेत्रों में, निर्माण नियम यह आवश्यकता रखते हैं कि कॉलम के प्लास्टिक हिंज क्षेत्रों में कम से कम #7 रिबार (लगभग 22.2 मिमी) का उपयोग किया जाए, ताकि वे टूटे बिना मुड़ सकें। ट्रांसफर बीम्स में सामान्यतः कई #11 रिबार (प्रत्येक 35.8 मिमी) को एक साथ बंडल किया जाता है ताकि वे ऊर्ध्वाधर भार के साथ-साथ पार्श्व बलों दोनों को संभाल सकें। अंततः, इंजीनियर विशिष्ट क्षेत्र अनुपातों के आधार पर कंक्रीट में कितनी मात्रा में स्टील की आवश्यकता होगी, इसकी गणना करते हैं। अधिकांश दिशा-निर्देशों में ACI 318-19 अध्याय 10 में वर्णित अनुसार महत्वपूर्ण अनुभागों में प्रबलन को 1% से अधिक रखने की सिफारिश की गई है।

महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग कारक जो रीबार के आकार के चयन को निर्धारित करते हैं

भार आवश्यकताएँ, कंक्रीट की सामर्थ्य, और इस्पात-से-कंक्रीट क्षेत्रफल अनुपात

संरचनात्मक भार की मात्रा निर्धारित करती है कि स्टील के छड़ों (रिबार) को कितना तन्य बल सहन करना होगा। जब भारी स्थायी भार (जैसे बड़े यांत्रिक प्रणालियाँ या मोटी फर्श सामग्री) के साथ-साथ गतिशील चल भार (जैसे पार्किंग गैरेज या बड़े समूहन क्षेत्रों से उत्पन्न) भी मौजूद होते हैं, तो इंजीनियर आमतौर पर बड़े व्यास की छड़ें निर्दिष्ट करते हैं। उदाहरण के लिए, ऊँची इमारतों के मुख्य स्तंभों में अक्सर #11 छड़ें (लगभग 35.8 मिमी) की आवश्यकता होती है, जबकि सामान्य फुटिंग्स के लिए केवल #3 छड़ें (लगभग 9.5 मिमी) पर्याप्त हो सकती हैं। रोचक बात यह है कि अधिक मजबूत कंक्रीट का उपयोग करने पर हम कम स्टील का उपयोग कर सकते हैं। लगभग 5,000 psi (या 35 MPa) की उच्च शक्ति वाले कंक्रीट के साथ, डिजाइनर नियमित 3,000 psi (21 MPa) के मिश्रणों की तुलना में इस्पात की आवश्यकताओं को लगभग 20% तक कम कर सकते हैं—बशर्ते कि वे पहले बॉन्ड शक्ति और विकास लंबाइयों की जाँच कर लें। स्टील से कंक्रीट क्षेत्रफल अनुपात (रोहो) संरचनाओं को सुरक्षित और लागत-प्रभावी बनाने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसका सूत्र इस प्रकार है: रोहो = As ÷ (b × d), जहाँ As तनन स्टील का कुल क्षेत्रफल है, b संरचनात्मक सदस्य की चौड़ाई है, और d प्रभावी गहराई को दर्शाता है। यदि यह अनुपात अधिकतम अनुमत मान से अधिक हो जाता है, तो स्टील के यील्ड होने से पहले ही कंक्रीट कुचल सकता है। इसके विपरीत, न्यूनतम आवश्यकताओं से कम जाने पर तनन के अधीन अप्रत्याशित विफलताएँ हो सकती हैं। अधिकांश परियोजनाएँ सामान्य संरचनाओं के लिए 1% और भूकंप प्रवण क्षेत्रों या गंभीर संक्षारण जोखिम वाले स्थानों की इमारतों के लिए 3–4% के बीच किसी मान को लक्ष्य के रूप में रखती हैं, जैसा कि ACI 318-19 मानकों की तालिका 10.3.1 में दिया गया है।

स्पेसिंग प्रतिबंध, भूकंपीय कोड और संक्षारण-प्रतिरोधी आकार निर्धारण के मामलों पर विचार

जब टाइट फॉर्मवर्क के स्थान, भीड़-भाड़ वाली डाउएल व्यवस्था, या संरचना के माध्यम से गुजरने वाली बहुत सारी MEP पेनिट्रेशन जैसी भौतिक सीमाओं के साथ काम किया जाता है, तो बार के आकार के चयन को अक्सर केवल आवश्यक ताकत के आधार पर नहीं, बल्कि इन सीमाओं के आधार पर निर्धारित किया जाता है। यही कारण है कि कई इंजीनियर बड़े व्यास के बजाय छोटे व्यास के बार—आमतौर पर #4 या #5 आकार—का चयन करते हैं और उन्हें एक-दूसरे के करीब रखते हैं, क्योंकि बड़े व्यास के बार कंक्रीट के उचित कंसॉलिडेशन में रोक डाल सकते हैं। भूकंपीय विचारों के लिए, बातें और भी विशिष्ट हो जाती हैं। ACI 318-19 अध्याय 18 के अनुसार, बीम-कॉलम जॉइंट्स में कम से कम #6 आकार के बार की आवश्यकता होती है, जब टाइज़ की दूरी चार इंच या उससे कम हो। और वे प्लास्टिक हिंज क्षेत्र, जहाँ संरचनाएँ तनाव के अधीन मुड़ती हैं, में सामान्य ताकत की आवश्यकता से 1.25 गुना अधिक मजबूती वाले पुनर्बलन की आवश्यकता होती है, ताकि वे विफलता के बिना सभी गति को संभाल सकें। समुद्री वातावरण या जहाँ सड़कों पर सर्दियों में नमक छिड़का जाता है, ऐसे स्थानों पर भी बड़े आकार के बार की आवश्यकता होती है। ठेकेदार अक्सर मानक #6 (19.1 मिमी) के बजाय #8 बार (जो 25.4 मिमी मापते हैं) को निर्दिष्ट करते हैं, क्योंकि वे जानते हैं कि इमारत के पूरे जीवनकाल में इस्पात वार्षिक रूप से लगभग आधा मिलीमीटर की मात्रा में संक्षारण के कारण घट जाएगा। हालाँकि एपॉक्सी लेपित या स्टेनलेस स्टील के रीबार अपने मूल आयामों को अपरिवर्तित रखते हैं, लेकिन वे सामान्य कार्बन स्टील की तुलना में कंक्रीट के साथ अच्छी तरह से चिपकते नहीं हैं। अतः ACI 318-19 अध्याय 25 और ASTM मानक A775/A934 के दिशानिर्देशों के अनुसार, बारों के बीच की दूरी और उनके समर्थनों में प्रवेश की गहराई दोनों के लिए विनिर्देशों में समायोजन की आवश्यकता होती है।