कुन प्रोजेक्टहरू बिरूपित स्टील बारका लागि उत्तम छन्?

भूकम्परोधी संरचनाहरू: तनावको अवस्थामा बिरूपित स्टील बार किन उत्कृष्ट हुन्छ?

भूकम्प प्रतिरोधको क्षमतामा बन्ड शक्ति र सतह बिरूपणको भूमिका

सतहमा रहेका विशेष रिजहरू र उभडहरूका कारण विकृति भएका स्टील बारहरूले भूकम्पको समयमा इमारतहरूलाई राम्रोसँग उभिन मद्दत गर्छन्, जसले आफ्नो वरपरको कंक्रीटलाई बलियो ढंगले पकडमा राख्छ। यी अनियमितताहरूले साधारण बारहरूको तुलनामा स्टीलको कंक्रीटसँगको चिप्लोपन लगभग ४० देखि ६० प्रतिशतसम्म बढाउँछन्, जसको अर्थ झरने बलहरू ठीकसँग स्थानान्तरण हुन्छन् र भागहरू छुट्टिनबाट बच्छ। यहाँ वास्तवमै महत्त्वपूर्ण कुरा यो छ कि यी विकृतिहरूले भूकम्पबाट आउने ऊर्जालाई कंक्रीट संरचनाको सम्पूर्ण भागमा फैलाउँछन्, जसले एउटै ठाउँमा बल एकत्र हुनु र त्यहाँबाट दरार शुरू हुनुबाट जोगाउँछ। आपतकालको समयमा तापक्रम परिवर्तनका कारण स्टील र कंक्रीटको फैलावटको विभिन्न तरिकालाई यी बनावट भएका बारहरूले कसरी समात्छन् भन्ने कुराको बारेमा कसैले धेरै कुरा गर्दैनन्। र शायद सबैभन्दा राम्रो कुरा यो छ कि यसले इमारतहरूलाई पूर्ण रूपमा नटुटाई झुक्न र डुल्न दिन्छ। यो लचीलापन अहिले भूकम्पप्रवण क्षेत्रहरूमा मानक अभ्यास बनेको छ।

वास्तविक संसारको प्रदर्शन: भूकम्प प्रभावित क्षेत्रहरूबाट केस अध्ययन (नेपाल र चिली)

नेपाल र चिलीमा भूकम्पपछि गहन जाँचपछि विकृत स्टील बारहरू प्रयोग गर्न आवश्यक हुने भवन नियमहरू छन्। जब २०१५ को ठूलो गोरखा भूकम्पले ७.८ म्याग्निच्युडको साथ काठमाडौंलाई तहस-नहस पार्यो, यी बालीएका बारहरू भएका भवनहरूमा साधारण सिधा प्रबलन भएका भवनहरूको तुलनामा लगभग ७० प्रतिशतले कम ढलान देखिएको थियो। २०१० मा चिलीमा आएको ठूलो ८.८ म्याउले भूकम्पमा पनि यही कथा दोहोरियो। त्यहाँका Fe500D विकृत बारहरू प्रयोग गरिएका आकाशचुम्बी भवनहरूले ती भयानक कम्पनको बीचमा पनि आफूलाई समातेर राखे। भएको कुराहरूको अध्ययन गरेपछि विशेषज्ञहरूले पत्ता लगाए कि विकृत बारहरू भएका स्तम्भहरू असफल हुनुभन्दा पहिले केही पटकको टक्कर सहन सक्छन्, जसले लोगहरूलाई सुरक्षित बाहिर निस्कन आवश्यक मिनेटहरू दिन्छ। जबकि साधारण पुन: सल्ला संरचनाहरू जमिन कठोर रूपमा काँप्न थाल्दा नै पूर्ण रूपमा ढल्छन्। यसले देखाइएको कुरा वास्तवमा धेरै सरल छ। स्टीलको सतहमा भएका यी विकृतिहरूबाट आउने पदार्थहरूको झुक्ने र फैलिने क्षमताले आपदामा ज्यान बचाउन र गुमाउनको बीचमा सबैभन्दा ठूलो फरक बनाउँछ।

उच्च-ग्रेड विकृत स्टील बारहरूसँग तन्यता र निर्माणीयताको सन्तुलन गर्दै

आजको भूकम्पीय डिजाइनले तोडिनु अघि धेरै लामो खिचिने तर पनि निर्माण स्थलहरूमा काम गर्न सजिलो हुने प्रकारका प्रबलन सामग्रीको आवश्यकता पर्दछ। उदाहरणका लागि Fe500D स्टील लिनुहोस्, जुन तोडिनु अघि १८ देखि २५ प्रतिशत सम्म खिचिन्छ, जुन वास्तवमै अन्तर्राष्ट्रिय भवन नियमहरूले माग गर्ने आवश्यकतालाई पार गर्दछ, तर पनि भूकम्परोधी संरचनाहरूमा आवश्यक पर्ने जटिल पुन: सल्ली (rebar) केजहरू बनाउन पर्याप्त लचिलो बनाएर राख्दछ। अझ राम्रो विकल्पहरूमा Fe550D जस्ता उच्च ग्रेडका सामग्रीहरू पनि छन्, जसले झन्डै १५% बढी शक्ति प्रदान गर्दछ तर पनि कोणहरू वा साँघुरो ठाउँहरूमा मोड्न निकै कठिन बनाउँदैन। चतुर इन्जिनियरहरूले यी सल्लीहरूमा रहेको रिब प्याटर्नलाई उनीहरूले प्रयोग गरिरहेको कंक्रीट मिश्रणको प्रकारसँग जोड्ने महत्त्वलाई राम्ररी बुझ्छन्। घोलिएको कंक्रीटका लागि गहिरो रिबहरू उत्तम काम गर्छन्, जबकि साना प्रोफाइलहरूले झन्डै कठोर मिश्रणहरू राम्रोसँग समात्छन्। यदि यो सही तरिकाले गरिन्छ भने, विकृत सल्लीहरूले भूकम्पको समयमा ठूलो तनाव सहन गर्न सक्नेछ र साथै ठूला बुनियादी ढाँचा परियोजनाहरूमा कामदारहरूले मानक अभ्यासअनुसार सल्लीहरूलाई मोड्न, बाँध्न र स्थापना गर्न सक्ने हुनाले निर्माण प्रक्रियालाई पनि निरन्तरता प्रदान गर्नेछ।

प्रबलित कंक्रीट तत्वहरू: बीम, स्ल्याब, र स्तम्भ

विकृत स्टील बारहरू प्रयोग गरेर बेन्डिङ सदस्यहरूमा लोड स्थानान्तरण र दरार प्रतिरोधको सुदृढीकरण गर्दै

कास्ट इन सिमेन्टका बीम र स्ल्याबमा प्रयोग गर्दा, हामीले डिफर्म्ड रेबार भनेर चिन्ने ती घुमाइएका स्टील बारहरूले संरचनाको बोझमा झुक्ने क्षमतालाई धेरै बढाउँछन्। तिनीहरूको सतहमा रहेका साना रिजहरूले स्टील र वरपरको कंक्रीटबीच धेरै राम्रो पकड सिर्जना गर्छन्। यसले सामग्रीभरि तनावलाई बराबर रूपमा वितरण गर्न सक्छ र दरारहरू बन्न धेरै समय लाग्छ। नियमित चिक्ना रेबारले यो काम ठीकसँग गर्दैन किनभने यसले भागहरूलाई एकअर्कालाई तह तह खस्न दिन्छ जबसम्म केही अचानक नटुटोस्। तर डिफर्म्ड बारहरू फरक तरिकाले काम गर्छन्—उनीहरू तन्ने बललाई थोरै थोरै अवशोषण गर्छन्, जसले एकपटक दरार देखिएपछि त्यसलाई बढ्न रोक्छ। आजकलका अधिकांश भवन नियमहरूले तनाव धेरै हुने ठाउँहरूमा, विशेष गरी स्तम्भका जोडहरू र स्प्यानहरूको मध्य बिन्दुहरूमा, रिब्ड बारहरू प्रयोग गर्न आग्रह गर्छन् जहाँ उचित रूपमा प्रबलित नगरेमा चीजहरू छिटो असफल हुन सक्छ। प्रयोगशाला परीक्षणहरूले पत्ता लगाएका छन् कि सही तरिकाले स्थापना गरिएमा, यी डिफर्म्ड बारहरूले बीम निर्माणमा दरारको समस्यालाई लगभग 40% सम्म घटाउन सक्छन्। यसले दशकौंसम्म टिक्ने र निरन्तर मर्मतको आवश्यकता नपर्ने संरचनाहरूका लागि सबैभन्दा ठूलो फरक पार्छ।

विकृत र साधारण पुनर्बलन सलाखा: निरन्तर बीम-स्ल्याब प्रणालीमा प्रदर्शन

एकीकृत बीम-स्ल्याब फ्रेमिङ प्रणालीको सन्दर्भमा, सामान्य संचालनको अवस्थामा तथा सीमाभन्दा बढी जाने अवस्थामा पनि नियमित साधारण पुन: सयन्त्र (plain rebar) को तुलनामा डिफर्म्ड बारहरू राम्रोसँग काम गर्छन्। यी बारहरूले आपसमा यान्त्रिक रूपमा जोडिएको हुन्छ, जसले स्ल्याब र बीमको जोडहरूमा फस्कनबाट रोकथाम गर्छ, जसले गर्दा संयुक्त क्रिया (composite action) सिर्जना हुन्छ जसको बारे हामी सधैं कुरा गर्छौं र प्रणालीलाई समग्र रूपमा बढी कडा बनाउँछ। निरन्तर रूपमा डिफर्म्ड पुन: सयन्त्रको प्रयोग गरेर निर्माण गरिएका प्रणालीहरूले समान बोझमा लगभग 30% कम झुकाव देखाउँछन् र फटहरूलाई धेरै सानो राख्छन्। यस सुधारका मुख्य दुई कारणहरू छन्। पहिलो, ती जोडहरू मार्फत अपरूपण बल (shear forces) को स्थानान्तरण राम्रो हुन्छ। दोस्रो, जसलाई हामी निरन्तर तनाव सुसंगतता (sustained strain compatibility) भन्छौं। साधारण पुन: सयन्त्रको अवस्थामा, तनाव स्थानीय स्तरमा केन्द्रित हुन्छ र समयको साथै यसले विघटन प्रक्रियालाई तीव्र पार्छ। यी सबै फाइदाहरूका कारण, अधिकांश संरचनात्मक इन्जिनियरहरू यस्ता प्रणालीहरूको डिजाइन गर्दा सिधै ग्रेड Fe500D डिफर्म्ड बारहरूतिर जान्छन्। यस विशेष ग्रेडले उपयुक्त शक्ति र अप्रत्याशित तनावहरू सहन गर्न पर्याप्त लचिलोपन प्रदान गर्छ भन्ने कुरा उनीहरूले जान्छन्।

पूर्वाधार परियोजनाहरू: पुल, राजमार्ग र उडान पुलहरू

चक्रीय यातायात भारको अधीनमा विकृत स्टील बारहरूको उत्कृष्ट थकान प्रतिरोध

विरूपण भएका स्टील बारहरूले धेरै वर्षसम्म दोहोरिएको भारी लोड सहने संरचनाहरूमा महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्, विशेषगरी पुलहरूका डेक, राजमार्गका विस्तार जोडहरू, र ओभरपासहरूमा जोडहरूमा। यी बारहरूमा रहेका पट्टीहरूले आसपासको कंक्रीटसँग एक मजबूत यान्त्रिक बन्धन बनाउँछन्। यसले निरन्तर चक्रबाट हुने तनावलाई फैलाउन मद्दत गर्छ र सामग्रीहरू थकित हुँदा असफल हुने मुख्य तरिकाहरूमध्ये एक भएको साना दरारहरू बढ्नबाट रोक्छ। व्यवहारमा यसको अर्थ यो हुन्छ कि संरचना हजारौं लोड चक्रहरू पछि पनि धेरै लामो समयसम्म अखण्ड अवस्थामा रहन्छ। जब इन्जिनियरहरू भूकम्पीय सुदृढीकरणमा काम गर्छन्, उनीहरू यही गुणमा निर्भर गर्छन् जसले भूकम्पको समयमा भवनहरूलाई बढी सुरक्षित बनाउँछ। यी बारहरूले पुराना पुलहरूलाई नियन्त्रित ढंगले विरूपण हुन दिन्छन् तर तिनीहरू झुक्न थालेपछि पनि तौल बोक्ने क्षमता गुमाउँदैनन्। यही कारणले विशेषज्ञहरूले दशकौंसम्म थकिततालाई प्रतिरोध गर्ने र आफ्नो यील्ड बिन्दु पुगेपछि पनि विश्वसनीय ढंगले काम गर्ने कुनै पनि चीजका लागि लगभग सधैं विरूपण भएका बारहरू निर्दिष्ट गर्छन्।

तपाईंको परियोजनाका लागि उचित डिफर्म्ड स्टील बार छान्नुहोस्

ग्रेडहरूको तुलना: भारतीय र ASTM मानकमा Fe415, Fe500D, र Fe550D

सही स्टील ग्रेड छान्नु भनेको तनाव (यील्ड स्ट्रेन्थ) हुँदा कति मजबूत हुन्छ र ब्रेक भएको अवस्थामा कति फैलिन्छ (डक्टिलिटी) भन्ने बीचमा सही ब्यालेन्स खोज्नु हो, जसले भवनले सामना गर्न सक्ने जोखिमहरू पनि विचार गर्दछ। IS 1786 मापदण्ड अनुसार Fe415 ले लगभग 415 MPa यील्ड स्ट्रेन्थ र कम्तिमा 14.5% एलोन्गेशन दिन्छ। भूकम्पको खतरा धेरै नभएका क्षेत्रमा रहेका साना आवासीय भवनहरूका लागि यो पर्याप्त रूपमा काम चलाउँछ। त्यसपछि Fe500D छ जसले 500 MPa को मजबूती र 16% कम्तिमा एलोन्गेशन दिन्छ। भारतभरि रहेका निर्माणकर्ताहरूले भूकम्पको क्षेत्र III देखि V सम्मका ठाउँमा रहेका अग्ला भवनहरूका लागि यही छान्छन् किनभने यो भूकम्पको समयमा झन्डै राम्रोसँग झर्सहरूलाई सहन गर्न सक्छ। प्रति वर्ग इन्चमा अझ बढी शक्ति चाहिने अवस्थामा, सम्भवत: भारी भार वा सीमित ठाउँका कारण, Fe550D ले राम्रोसँग खाप्दछ। यसले ASTM A615 विशेषताहरू पूरा गर्दछ 550 MPa को मजबूती र समान फैलाउने क्षमतासँग। जापान र क्यालिफोर्नियाजस्ता देशहरू जहाँ गम्भीर भूकम्पको खतरा छ, तिरहरूले झटकाबाट आउने पार्श्व बलहरू रोक्न आवश्यक भएका संरचनाहरू डिजाइन गर्दा अझै पनि Fe500D लाई आफ्नो सुनौलो मापदण्डको रूपमा प्रयोग गर्छन्।

संरचनात्मक माग र वातावरणीय अवस्थाहरूलाई ध्यानमा राखी बारको आकार र ग्रेडलाई जोड दिँदै

कति व्यास र स्टीलको ग्रेडको सिधाे छडी लिने भन्ने कुरा यसले कत्ति बोझ बोक्ने र कहाँ स्थापना गर्ने भन्नेमा ठूलो मात्रामा निर्भर गर्दछ। तटीय क्षेत्रहरूमा सामान्यतया १६ देखि ३२ मिमी साइजका Fe500D स्टीलका छडीहरू चाहिन्छन्, जसमा नुक्सानबाट बचाउन एपोक्सी वा जिङ्क ग्याल्वेनाइजेसन जस्ता सुरक्षा आवरण हुन्छ। धेरै यातायात व्यवहार भएका संरचनाहरू जस्तै ओभरपास र राजमार्ग पुलहरू निर्माण गर्दा इन्जिनियरहरूले २५ देखि ४० मिमी व्याससम्मका ठूला छडीहरू प्रयोग गर्छन्, जुन उच्च गुणस्तरीय स्टील ग्रेडबाट बनेका हुन्छन्। यी ठूला आकारहरूले निरन्तर तनावलाई राम्रोसँग सहन गर्न मद्दत गर्छ र पछि मर्मतसम्भार घटाउँछ। अर्कोतर्फ, शुष्क क्षेत्रहरूमा रहेका आन्तरिक कंक्रीट स्ल्याबहरूमा जहाँ जोखिमका कारकहरू कम हुन्छन्, ८ देखि १२ मिमी मापदण्डका साना Fe415 छडीहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ किनभने तिनीहरू चरम अवस्थाहरूको सामना गर्दैनन्। कुनै पनि स्टील प्रबलन खरीद गर्नुअघि IS 1786 वा ASTM A615 विशिष्टताहरू जस्ता मानकहरूका अनुसार प्रमाणीकरण छापहरू जाँच गर्नु उचित अभ्यास हुन्छ। यो सरल कदमले सामग्री कहाँबाट आएको हो भन्ने पत्ता लगाउन, सुरक्षा नियमहरू पालना गरिएको छ भनी पुष्टि गर्न र विभिन्न परियोजनाहरूमा स्थिर प्रदर्शन सुनिश्चित गर्न मद्दत गर्छ।