कुन किसिमका स्टील रॉडहरू निर्माण परियोजनाहरूमा फिट हुन्छन्?

रिबार आकारहरू कसरी परिभाषित गरिन्छन्: मापदण्डहरू, संकेतनहरू र प्रमुख आयामहरू

#X प्रणाली र मेट्रिक समतुल्यहरू (६ मिमी–५७ मिमी) को विवरण

रिबार आकारहरू मानकीकृत सङ्ख्याङ्कन परम्पराहरूको अनुसरण गर्दछन्, जहाँ #X सङ्केतनले इन्चको आठौं हिस्सामा व्यासलाई जनाउँदछ। उदाहरणका लागि, #3 रिबार ३/८-इन्च (९.५ मिमी) को बराबर हुन्छ, जबकि #8 ले १-इन्च (२५.४ मिमी) जनाउँदछ। यो प्रणाली #3 (६ मिमी) देखि #18 (५७ मिमी) सम्म फैलिएको छ, र मेट्रिक समतुल्यहरूले वैश्विक परियोजना समन्वयलाई सम्भव बनाउँदछ। प्रमुख इम्पीरियल-मेट्रिक रूपान्तरणहरूमा निम्नहरू समावेश छन्:

• #4: १२.७ मिमी
• #5: १५.९ मिमी
• #9: २८.७ मिमी
• #11: ३५.८ मिमी

व्यासको स्थिरताले कंक्रिट संरचनामा समान भार वितरण सुनिश्चित गर्दछ। इन्जिनियरहरू यी मानकीकृत आयामहरूमा निर्भर गर्दछन्—जुन पहिलो पटक ASTM A615 मा संहिताबद्ध गरिएको थियो—जसले प्रबलन व्यवस्थाहरूलाई ACI 318 र ISO 6935 जस्ता अन्तर्राष्ट्रिय भवन नियमहरूसँग समायोजित गर्न सक्छ।

ASTM A615/A706 को ग्रेडहरू र किन व्यास मात्रै शक्ति निर्धारण गर्दैन

ASTM ले मुख्यतया नियमित कार्बन स्टीलका लागि A615 र वेल्डेबल कम एलॉय स्टीलहरूका लागि A706 जस्ता मापदण्डहरू मार्फत रिबारको कति बलियो हुनुपर्छ भन्ने नियमहरू निर्धारण गर्दछ। एउटा बारले कति बोझ सहन गर्न सक्छ भन्ने कुरामा व्यास पनि एक कारक हो, तर वास्तवमा महत्त्वपूर्ण कुरा यील्ड स्ट्रेन्थ (तन्यता शक्ति) को ग्रेड हो। उदाहरणका लागि, ग्रेड ६० ले प्रति वर्ग इन्चमा लगभग ६० हजार पाउण्ड (लगभग ४१४ मेगापास्कल) सम्मको बल सहन गर्न सक्छ। ग्रेड ८० भने अझ बढी हुन्छ, जुन लगभग ८० हजार psi (५५२ MPa) हो। रोचक कुरा यो हो कि एउटै मोटाइका दुईवटा बारहरू अलग-अलग ग्रेडमा हुँदा पनि उनीहरूको तन्यता शक्तिमा लगभग एक-तिहाइसम्मको फरक हुन सक्छ। प्रयोग गरिएका वास्तविक सामग्रीहरू पनि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण छन्। A706 स्टील प्रयोग गर्दा रासायनिक संरचनामा विशेष नियन्त्रण गरिन्छ जसले यसलाई टुट्नुभन्दा पहिले कति झुक्न सक्छ भन्ने क्षमता र भूकम्पको समयमा प्रदर्शन दुवैमा सुधार गर्दछ, तथापि यो ठीक त्यही आकार र मापदण्डहरू पूरा गर्दछ। संरचनात्मक डिजाइन कार्यमा संलग्न कसैका लागि भौतिक मापदण्डहरू र धातुका विशेषताहरू दुवै जाँच गर्नु आवश्यक हुन्छ। र विशिष्टताहरू प्रमाणित गर्दा ASTM A615 को खण्ड ११ अनुसार मिल टेस्ट रिपोर्टहरू सधैं माग गर्नुहोस्।

संरचनात्मक अनुप्रयोगहरूमा सङ्गत रिबार आकारहरूको चयन

उत्तम रिबार आकारको चयन गर्नाले भवन संहिता र इन्जिनियरिङ् प्रदर्शन मापदण्डहरू पूरा गर्दै सस्तो विफलताहरू रोक्न सकिन्छ। सानो व्यासका रिबारहरू हल्का भार र पातला खण्डहरूका लागि उपयुक्त हुन्छन्; भारी तत्वहरूले तन्य बलहरूलाई कुशलतापूर्ण रूपमा स्थानान्तरण गर्न र लामो समयसम्म भार वहन गर्दा सेवा योग्यता बनाए राख्न शक्तिशाली प्रबलनको आवश्यकता हुन्छ।

फाउण्डेसन र स्ल्याबहरू: #२–#४ (६–१३ मिमी) रिबार प्रयोग गरेर फाँट नियन्त्रण अनुकूलित गर्नु

क्षैतिज निर्माण तत्वहरू जस्तै ग्रेडमा रहेका स्ल्याबहरू र उथलो फाउण्डेसन प्रणालीहरूको लागि, ठेकेदारहरू सामान्यतया सिकार फाट्ने र तापमानसँग सम्बन्धित समस्याहरू व्यवस्थापन गर्न प्रायः #२ देखि #४ (लगभग ६ देखि १३ मिमी व्यास) सम्मका रिबार आकारहरू प्रयोग गर्छन्। पातलो कंक्रिट खण्डहरूमा काम गर्दा, यी सानो व्यासका रिबारहरूलाई लगभग १२ देखि १८ इन्च प्रति एकान्तर राख्दा कंक्रिटलाई सम्पूर्ण रूपमा प्रबलित गर्न मद्दत गर्छ, जसले भविष्यमा समस्या उत्पन्न गर्न सक्ने तनाव बिन्दुहरू सिर्जना गर्दैन। नवीनतम ACI ३१८ कोडको धारा ७.१२ अनुसार, सामान्य आवासीय स्ल्याब अनुप्रयोगहरूमा #४ रिबारहरू (लगभग १२.७ मिमी मोटाइ) प्रयोग गरी तिनीहरूलाई केवल १२ इन्चको अन्तरालमा राख्दा, कुनै पनि प्रबलन नभएका स्ल्याबहरू वा पर्याप्त स्टील सामग्री नभएका स्ल्याबहरूको तुलनामा फाट्ने रेखाहरूको चौडाइ आधा भन्दा बढी घटाउन सकिन्छ। रिबारको आकार धेरै ठूलो लिएमा लागत बढ्छ, कंक्रिट ढाल्न कठिन हुन्छ र मिश्रणमा राम्रोसँग एम्बेड (समावेश) नहुने सम्भावना पनि बढ्छ। अर्कोतर्फ, रिबारको आकार धेरै सानो लिएमा प्रबलनले निर्माणको सुरुवातमा नै उत्पन्न हुने प्रारम्भिक फाट्ने रेखाहरूलाई रोक्न सक्दैन, जसले अन्ततः संरचनाको जीवनकाल र दृश्यतामा दुवैमा असर पार्छ।

स्तम्भहरू, बीमहरू, र भार वहन गर्ने तत्वहरू: जब #५–#११ (१६–३६ मिमी) रिबारले संरचनात्मक अखण्डता सुनिश्चित गर्दछ

स्तम्भहरू, बीमहरू र स्थानान्तरण गर्डरहरू जस्ता उर्ध्वाधर र वक्रीय तत्वहरूलाई समग्ररूपमा उनीहरूको सामना गर्नुपर्ने विभिन्न प्रकारका प्रतिबलहरू—संकुचन, तन्यता र अपरूपण बलहरू—सँग सामना गर्न #५ देखि #११ (लगभग १६ देखि ३६ मिमी) सम्मका सिधा रेबारहरूको आवश्यकता हुन्छ। ठूलो व्यासका रेबारहरूको क्षमतामा वास्तवमै ठूलो वृद्धि हुन्छ। उदाहरणका लागि, #८ रेबार (जुन २५.४ मिमी हो) एउटै स्टील ग्रेडबाट बनाइएको छोटो #५ रेबारको तुलनामा AASHTO LRFD को १०औँ संस्करणका विशिष्टताहरू अनुसार लगभग ५०% बढी भार सहन गर्न सक्छ। भूकम्पीय चिन्ताहरूसँग सम्बन्धित अवस्थामा यो अझ विशिष्ट हुन्छ। उच्च भूकम्प जोखिम भएका क्षेत्रहरूमा, निर्माण सङ्केतहरूले स्तम्भहरूका प्लास्टिक हिन्ज क्षेत्रहरूमा कम्तिमा #७ रेबारहरू (लगभग २२.२ मिमी) प्रयोग गर्न आवश्यक पार्छन् जसले टुट्न नदिई घुम्न सकोस्। स्थानान्तरण बीमहरूमा सामान्यतया उर्ध्वाधर भार र पार्श्व बलहरू दुवै सँग सामना गर्न #११ रेबारहरू (प्रत्येक ३५.८ मिमी) को बहु संख्यामा बन्डल गरिएको हुन्छ। अन्ततः, इन्जिनियरहरूले कंक्रिटमा कति धेरै स्टील राख्नुपर्छ भनेर क्षेत्रफल अनुपातका आधारमा गणना गर्छन्। अधिकांश दिशानिर्देशहरूले ACI ३१८-१९ को अध्याय १० मा वर्णन गरिएका अनुसार महत्वपूर्ण खण्डहरूमा प्रबलन १% भन्दा माथि राख्न सुझाव दिन्छन्।

रिबार आकार छनौट निर्धारण गर्ने महत्वपूर्ण इन्जिनियरिङ् कारकहरू

लोड आवश्यकताहरू, कंक्रीटको शक्ति, र स्टील-टु-कंक्रीट क्षेत्र अनुपात

संरचनात्मक भारको मात्रा निर्धारण गर्दछ कि स्टील बारले कति तन्य बल सहन गर्नुपर्छ। जब ठूला यान्त्रिक प्रणाली वा गाढा फ्लोरिङ्ग सामग्री जस्ता भारी मृत भारहरू र पार्किङ ग्यारेज वा ठूला समूह स्थानहरू जस्ता गतिशील जीवित भारहरू हुन्छन्, तब इन्जिनियरहरू सामान्यतया ठूलो व्यासका स्टील बारहरू निर्दिष्ट गर्छन्। उदाहरणका लागि, उच्च उठाइएका भवनहरूमा प्रायः तिनीहरूका कोर कलमहरूमा #११ बारहरू (लगभग ३५.८ मिमी) को आवश्यकता हुन्छ, जबकि साधारण फुटिङहरूमा #३ बारहरू (लगभग ९.५ मिमी) नै पर्याप्त हुन सक्छन्। रोचक कुरा यो हो कि बलियो कंक्रिट प्रयोग गर्दा हामीले स्टीलको प्रयोग कम गर्न सक्छौं। लगभग ५,००० psi वा ३५ MPa को उच्च शक्ति कंक्रिटले डिजाइनरहरूलाई सामान्य ३,००० psi (२१ MPa) को मिश्रणको तुलनामा स्टीलको आवश्यकता लगभग २०% सम्म कम गर्न अनुमति दिन्छ, यदि तिनीहरूले पहिले बन्धन शक्ति र विकास लम्बाइहरू जाँच गरेका हुन् भने। स्टीलदेखि कंक्रिट क्षेत्र अनुपात (rho) ले संरचनाहरूलाई सुरक्षित र लागत-प्रभावकारी बनाउनमा महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। यसको सूत्र यस्तो छ: rho = As ÷ (b × d), जहाँ As तन्य स्टीलको कुल क्षेत्रफललाई जनाउँछ, b संरचनात्मक सदस्यको चौडाइ हो, र d प्रभावकारी गहिराइलाई जनाउँछ। यदि यो अनुपात अधिकतम अनुमति मानभन्दा माथि जान्छ भने, स्टील झनै तन्य नभएसम्म कंक्रिट नै कुच्न सक्छ। अर्कोतर्फ, न्यूनतम आवश्यकताभन्दा कम जानाले तन्यतामा अप्रत्याशित विफलताको सम्भावना बढाउँछ। अधिकांश परियोजनाहरूले ACI ३१८-१९ मानकहरूको तालिका १०.३.१ अनुसार, विशेष चिन्ताका बिना साधारण संरचनाहरूका लागि १% देखि भूकम्प प्रभावित क्षेत्रहरू वा गम्भीर संक्षारण जोखिम भएका स्थानहरूका लागि ३–४% सम्मको अनुपात लक्ष्य गर्छन्।

दूरी सीमाबद्धता, भूकम्पीय मापदण्डहरू, र क्षरण-प्रतिरोधी आकार निर्धारणका विचारहरू

जब टाँसिएको फर्मवर्कको सानो ठाउँ, घना डाउल व्यवस्था, वा संरचनामा धेरै एमइपी (MEP) प्रवेश बिन्दुहरू जस्ता भौतिक सीमाहरूसँग काम गर्दा, बारको आकार छनौट धेरैजसो यी प्रतिबन्धहरूद्वारा निर्धारित हुन्छ, केवल शक्तिको आवश्यकतामात्र भएन। यसैले धेरै इन्जिनियरहरूले ठूला व्यासका बारहरूको सट्टा सामान्यतया #4 वा #5 आकारका सानो व्यासका बारहरू नजिक-नजिक राख्ने प्रवृत्ति राख्छन्, किनभने ठूला व्यासका बारहरूले कंक्रिटको उचित संघनन (consolidation) मा अवरोध पुर्याउन सक्छन्। भूकम्पीय विचारहरूको लागि, यी आवश्यकताहरू अझ विशिष्ट हुन्छन्। ACI 318-19 को अध्याय १८ अनुसार, बीम-कलम जोडहरूमा टाइहरू ४ इन्च वा त्यसभन्दा कम दूरीमा राखिएको छ भने कम्तिमा #6 आकारका बारहरू आवश्यक हुन्छन्। र संरचनाहरू तनाव अन्तर्गत झुक्दा जहाँ प्लास्टिक हिन्ज क्षेत्रहरू बन्छन्, त्यहाँ सामान्य शक्ति आवश्यकताको १.२५ गुणा अतिरिक्त प्रबलन आवश्यक हुन्छ ताकि यस्तो गतिलाई सफलतापूर्वक सहन गर्न सकियोस्। समुद्री वातावरण वा शीतऋतुमा सडकहरूमा नुन छर्किने स्थानहरूमा पनि ठूला बारहरूको आवश्यकता हुन्छ। ठेकेदारहरूले प्रायः मानक #6 (१९.१ मिमी) को सट्टा #8 बारहरू (जुन २५.४ मिमी मापका हुन्छन्) निर्दिष्ट गर्छन्, किनभने उनीहरूलाई थाहा छ कि इमारतको सम्पूर्ण जीवनकालमा स्टीलमा प्रतिवर्ष लगभग आधा मिलिमिटरको क्षरण हुन्छ। यद्यपि एपोक्सी लेपित वा स्टेनलेस स्टीलका रिबारहरूले आफ्नो मूल आकार अपरिवर्तित राख्छन्, तर तिनीहरू सामान्य कार्बन स्टीलको तुलनामा कंक्रिटसँग कम राम्रोसँग चिपक्छन्। त्यसैले बारहरूबीचको दूरी र समर्थनहरूमा प्रवेश गर्ने दूरीमा निर्देशनहरू अनुसार समायोजन गर्नुपर्छ, जुन ACI 318-19 को अध्याय २५ र ASTM मानक A775/A934 मा उल्लेखित छन्।