विकृत स्टील बार के लिए कौन सी परियोजनाएं सबसे उपयुक्त हैं?

भूकंप-प्रतिरोधी संरचनाएं: तनाव के तहत विकृत स्टील बार क्यों उत्कृष्ट हैं

भूकंपीय लचीलापन में बंधन शक्ति और सतह विकृति की भूमिका

सतह पर कंक्रीट को पकड़ने वाली उभरी हुई रिज और उभार के कारण डीफॉर्मेशन वाली स्टील की सलाखों से भवन भूकंप के दौरान बेहतर ढंग से खड़े रहते हैं। इन अनियमितताओं के कारण स्टील का कंक्रीट के साथ चिपकाव साधारण सलाखों की तुलना में लगभग 40 से 60 प्रतिशत तक बढ़ जाता है, जिसका अर्थ है कि हिलने से उत्पन्न बल ठीक से स्थानांतरित होते हैं और घटकों के अलग होने से बचते हैं। यहाँ सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि ये उभार भूकंप की ऊर्जा को पूरी कंक्रीट संरचना में फैला देते हैं, बजाय इसके कि एक ही स्थान पर बल को इकट्ठा होने दें जहाँ दरारें शुरू हो सकती हैं। एक अन्य लाभ जिसके बारे में कोई ज्यादा चर्चा नहीं करता, यह है कि आपदाओं के दौरान तापमान में परिवर्तन के दौरान स्टील और कंक्रीट के फैलाव के विभिन्न तरीकों को ये टेक्सचर्ड सलाखें कैसे संभालती हैं। और शायद सबसे बढ़िया बात यह है कि ये सलाखें इमारतों को पूरी तरह टूटे बिना झुकने और डगमगाने की अनुमति देती हैं। आजकल भूकंप प्रवण क्षेत्रों में यह लचीलापन मानक अभ्यास बन गया है।

वास्तविक दुनिया का प्रदर्शन: भूकंप प्रभावित क्षेत्रों (नेपाल और चिली) से केस अध्ययन

नेपाल और चिली में भूकंप के बाद व्यापक जांच के बाद विकृत स्टील बार के उपयोग की आवश्यकता होती है। जब 2015 में गोरखा भूकंप ने 7.8 की तीव्रता के साथ काठमांडू को प्रभावित किया, तो इन ट्विस्टेड बार वाली इमारतों में सामान्य सीधी पुनर्बलन वाली इमारतों की तुलना में लगभग 70 प्रतिशत कम ढहने की घटनाएँ देखी गईं। 2010 में चिली में 8.8 के विशाल मौले भूकंप के दौरान भी ऐसा ही हुआ। वहाँ Fe500D विकृत बार का उपयोग करने वाले आवासीय इमारतें उस हिंसक झटकों के बावजूद खड़ी रहीं। जो हुआ उसकी जांच के बाद विशेषज्ञों ने पाया कि विकृत बार वाले स्तंभ कई तरह के विस्थापन को विफल हुए बिना सहन कर सकते हैं, जिससे लोगों के पास सुरक्षित बाहर निकलने के लिए कीमती मिनट मिल जाते हैं। साधारण पुनर्बलन संरचनाएँ जमीन के जोरदार हिलने के साथ ही पूरी तरह से ढह जाती हैं। इससे यह बात स्पष्ट होती है। स्टील की सतह पर उपस्थित विकृतियों से उत्पन्न होने वाली सामग्री की मोड़ने और फैलने की क्षमता आपदाओं में जीवन बचाने और खोने के बीच का अंतर बनाती है।

उच्च-ग्रेड डिफॉर्म्ड स्टील बार के साथ लचीलेपन और निर्माणीयता को संतुलित करना

आज के भूकंपीय डिजाइन में ऐसी प्रबलन सामग्री की आवश्यकता होती है जो टूटने से पहले काफी हद तक खिंच सके, लेकिन फिर भी निर्माण स्थलों पर काम करने में आसान हो। उदाहरण के लिए Fe500D इस्पात, जो टूटने से पहले 18 से 25 प्रतिशत तक खिंचता है, जो वास्तव में अधिकांश अंतरराष्ट्रीय भवन नियमों द्वारा आवश्यकता से बेहतर है, और फिर भी इतना लचीला बना रहता है कि भूकंप-प्रतिरोधी संरचनाओं में आवश्यक जटिल री-बार केज बनाए जा सकें। इससे भी बेहतर Fe550D जैसे उच्च ग्रेड विकल्प हैं, जो छड़ों को कोनों या तंग जगहों के आसपास मोड़ने के लिए बहुत कठोर बनाए बिना लगभग 15% अधिक ताकत प्रदान करते हैं। समझदार इंजीनियर जानते हैं कि इन छड़ों पर उभरी हुई रिब्स के पैटर्न को उनके द्वारा उपयोग किए जा रहे कंक्रीट मिश्रण के प्रकार के साथ सुसंगत करना कितना महत्वपूर्ण है। अधिक तरल कंक्रीट के साथ गहरी रिब्स बेहतर काम करती हैं, जबकि छोटे प्रोफाइल अधिक कठोर मिश्रणों को बेहतर ढंग से संभालते हैं। यदि आप इसे सही तरीके से करते हैं, तो विकृत छड़ें भूकंप के दौरान महत्वपूर्ण तनाव का प्रतिरोध करने के साथ-साथ निर्माण को भी सुचारू रूप से आगे बढ़ाए रखेंगी, क्योंकि श्रमिक मानक प्रथाओं के अनुसार उन्हें मोड़, बांध और स्थापित कर सकते हैं बड़ी बुनियादी ढांचा परियोजनाओं में।

रीइन्फोर्स्ड कंक्रीट तत्व: बीम, स्लैब और कॉलम

विकृत स्टील बार का उपयोग करके बेंडिंग सदस्यों में लोड स्थानांतरण और दरार प्रतिरोधकता में सुधार

जब बीम और स्लैब में उपयोग किया जाता है, तो उन ट्विस्टेड स्टील बार को हम डीफॉर्म्ड री-बार कहते हैं, जो संरचना के भार के तहत मुड़ने की क्षमता को बहुत बढ़ा देता है। इनकी सतह पर छोटी-छोटी रिज (उभरी हुई रेखाएँ) स्टील और चारों ओर के कंक्रीट के बीच बहुत बेहतर पकड़ बनाती हैं। इसका अर्थ है कि तनाव सामग्री में अधिक समान रूप से वितरित होता है, और दरारें बनने में अधिक समय लगता है। नियमित चिकने री-बार इस काम को ठीक से नहीं करते क्योंकि वे भागों को एक दूसरे के आसपास सरकने देते हैं, जिससे अचानक कुछ टूट सकता है। लेकिन डीफॉर्म्ड बार अलग तरीके से काम करते हैं—वे खिंचाव बलों को थोड़ा-थोड़ा करके सोख लेते हैं और यह सुनिश्चित करते हैं कि दरारें एक बार दिखने के बाद और बढ़े नहीं। आजकल अधिकांश भवन नियम उन क्षेत्रों में रिब्ड बार के उपयोग पर जोर देते हैं जहाँ तनाव अधिक होता है, विशेष रूप से कॉलम कनेक्शन के आसपास और स्पैन के मध्य बिंदुओं पर, जहाँ उचित ढंग से प्रबलित न करने पर चीजें तेजी से विफल हो सकती हैं। प्रयोगशाला के परीक्षणों में पाया गया है कि जब सही तरीके से स्थापित किया जाता है, तो इन डीफॉर्म्ड बार के उपयोग से बीम निर्माण में दरारों की समस्या लगभग 40% तक कम हो सकती है। ऐसी संरचनाओं के लिए यह सब अंतर बनाता है जो लगातार मरम्मत के बिना दशकों तक चलने की आवश्यकता रखती हैं।

विकृत और सादे मजबूतीकरण सरिया: निरंतर बीम-स्लैब प्रणालियों में प्रदर्शन

एकीकृत बीम-स्लैब फ्रेमिंग प्रणालियों के मामले में, सामान्य संचालन के दौरान और सीमाओं से परे की स्थितियों में भी, नियमित सादे सरिया की तुलना में डीफॉर्म्ड बार बेहतर ढंग से काम करते हैं। स्लैब और बीम के संधि बिंदुओं पर फिसलने को रोकने में इनकी यांत्रिक लॉकिंग क्षमता मदद करती है, जिससे वह संयुक्त क्रिया उत्पन्न होती है जिसके बारे में हम हमेशा बात करते हैं, और पूरी प्रणाली को कठोर बना देती है। डीफॉर्म्ड प्रबलन के साथ निरंतर निर्मित प्रणालियों में समान भार के तहत लगभग 30% कम झुकाव आता है और दरारें बहुत संकरी रहती हैं। इस सुधार के मूल रूप से दो कारण हैं। सबसे पहले, उन जोड़ों के माध्यम से अपरूपण बलों का बेहतर संचरण होता है। दूसरा, जिसे हम स्थायी विकृति संगतता कहते हैं। सादे सरिया के साथ, तनाव स्थानीय स्तर पर केंद्रित हो जाता है और समय के साथ विघटन की प्रक्रिया तेज हो जाती है। इन सभी लाभों के कारण, अधिकांश संरचनात्मक इंजीनियर ऐसी प्रणालियों को डिजाइन करते समय सीधे ग्रेड Fe500D डीफॉर्म्ड बार का चयन करते हैं। वे जानते हैं कि यह विशेष ग्रेड विफलता के समय आवश्यक ताकत के साथ-साथ अप्रत्याशित तनाव को संभालने के लिए पर्याप्त लचीलापन भी प्रदान करता है।

इंफ्रास्ट्रक्चर परियोजनाएँ: पुल, राजमार्ग और फ्लाईओवर

चक्रीय यातायात भार के तहत विरूपित स्टील बार की उत्कृष्ट थकान प्रतिरोध

विरूपित स्टील के सरिये संरचनाओं में बहुत सालों तक दोहराए जाने वाले भारी भार का सामना करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, खासकर पुलों के डेक, राजमार्ग विस्तार जोड़, और ऊपरिमार्गों पर संयोजन जैसी चीजों में। इन सरियों पर उभरी हुई पट्टियाँ वास्तव में चारों ओर के कंक्रीट के साथ एक मजबूत यांत्रिक बंधन बनाती हैं। इससे लगातार बदलते भार के कारण उत्पन्न तनाव को फैलाने में मदद मिलती है और समय के साथ छोटे-छोटे दरारों के बढ़ने को रोका जा सकता है, जो थकान के तहत सामग्री के विफल होने के मुख्य तरीकों में से एक है। इसका व्यावहारिक अर्थ यह है कि हजारों-हजारों बार भार डालने के बाद भी संरचना बहुत लंबे समय तक अपनी संपूर्णता बनाए रखती है। जब इंजीनियर भूकंपीय मरम्मत के लिए काम करते हैं, तो वे इसी गुण पर भरोसा करते हैं जो भूकंप के दौरान इमारतों को अधिक सुरक्षित बनाता है। ये सरिये पुराने पुलों को नियंत्रित ढंग से विकृत होने देते हैं, बिना इसके कि वे भार वहन करने की क्षमता खो दें, एक बार जब वे अपना धारण बिंदु पार कर लेते हैं। इसीलिए पेशेवर लगभग हमेशा विरूपित सरियों को निर्दिष्ट करते हैं जब भी उन्हें कुछ ऐसी चीज की आवश्यकता होती है जो दशकों तक थकान का प्रतिरोध कर सके और धारण बिंदु तक पहुँचने के बाद भी विश्वसनीय ढंग से काम कर सके।

अपनी परियोजना के लिए सही डिफॉर्म्ड स्टील बार का चयन करना

ग्रेड की तुलना: भारतीय और ASTM मानकों में Fe415, Fe500D और Fe550D

सही स्टील ग्रेड चुनना वास्तव में उस संतुलन पर निर्भर करता है जो तनाव के तहत इसकी मजबूती (यील्ड स्ट्रेंथ) और टूटने से पहले खिंचाव (डक्टिलिटी) की मात्रा के बीच होता है, साथ ही यह भी ध्यान में रखते हुए कि भवन को किस तरह के जोखिम का सामना करना पड़ सकता है। IS 1786 मानकों के अनुसार Fe415 लीजिए - इसकी यील्ड स्ट्रेंथ लगभग 415 MPa होती है और कम से कम 14.5% एलोंगेशन होता है। यह छोटे आवासीय भवनों के लिए पर्याप्त रूप से काम चलाने योग्य है जो ऐसे क्षेत्रों में स्थित हैं जहाँ भूकंप का खतरा अधिक नहीं है। फिर Fe500D है जो हमें 500 MPa की मजबूती और 16% न्यूनतम एलोंगेशन देता है। भारत भर के निर्माणकर्ता भूकंपीय क्षेत्र III से V में स्थित ऊंचे भवनों के लिए आमतौर पर इसी का चयन करते हैं क्योंकि यह भूकंप के दौरान कंपन को बेहतर ढंग से संभालता है। उन परिस्थितियों में जहाँ प्रति वर्ग इंच अधिक शक्ति की आवश्यकता हो, शायद भारी भार या सीमित स्थान के कारण, Fe550D बहुत उपयुक्त रहता है। यह ASTM A615 विनिर्देशों को पूरा करता है जिसमें 550 MPa की मजबूती और इसी तरह की खिंचाव की क्षमता होती है। जापान और कैलिफोर्निया जैसे गंभीर भूकंपीय खतरे वाले देश अभी भी कांपने के कारण आने वाले पार्श्व बलों का प्रतिरोध करने के लिए डिज़ाइन किए गए संरचनाओं में Fe500D को अपना गोल्ड स्टैंडर्ड मानते हैं।

संरचनात्मक मांग और पर्यावरणीय स्थितियों के अनुरूप बार के आकार और ग्रेड का मिलान करना

सही बार व्यास और इस्पात ग्रेड प्राप्त करना इस बात पर भारी हद तक निर्भर करता है कि उसे किस प्रकार का भार वहन करना है और यह कहाँ स्थापित किया जाएगा। तटीय क्षेत्रों में आमतौर पर 16 से 32 मिमी आकार के Fe500D इस्पात से बने बार की आवश्यकता होती है, जिन पर लवणजल के क्षरण से बचाव के लिए एपॉक्सी या जस्ता लेपन जैसे सुरक्षात्मक आवरण होते हैं। जब ओवरपास और राजमार्ग पुल जैसी अधिक यातायात वाली संरचनाओं का निर्माण किया जाता है, तो इंजीनियर अक्सर 25 से 40 मिमी व्यास के बड़े बार का उपयोग करते हैं जो उच्च गुणवत्ता वाले इस्पात ग्रेड से बने होते हैं। ये बड़े आकार लगातार तनाव का बेहतर ढंग से सामना करने में सहायता करते हैं और भविष्य में मरम्मत की आवश्यकता को कम करते हैं। दूसरी ओर, शुष्क क्षेत्रों में स्थित आंतरिक कंक्रीट स्लैब, जहाँ जोखिम कारक न्यूनतम होते हैं, वे आमतौर पर 8 से 12 मिमी माप के छोटे Fe415 बार के साथ काम चला सकते हैं क्योंकि उन्हें चरम परिस्थितियों का सामना नहीं करना पड़ता। कोई भी इस्पात प्रबलन खरीदने से पहले IS 1786 या ASTM A615 विनिर्देशों जैसे मानकों के खिलाफ प्रमाणन स्टैंप की जाँच करना एक समझदारी भरा कदम है। यह सरल कदम सामग्री के स्रोत को ट्रैक करने, सुरक्षा विनियमों के अनुपालन की पुष्टि करने और विभिन्न परियोजनाओं में सुसंगत प्रदर्शन सुनिश्चित करने में मदद करता है।