स्टील संरचना स्थिरता के डिजाइन सिद्धांत

सारवास्तुशिल्प डिजाइन में मुख्य निर्माण रूप के रूप में, इस्पात संरचना के डिजाइन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है बड़ी कार्यशालाएँ, पुल और ऊंची इमारतें। स्टील संरचना में उपयोग किए जाने वाले निर्माण स्टील में कई फायदे हैं जैसे कि विरूपण-विरोधी, संक्षारण प्रतिरोध, भूकंप प्रतिरोध और पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताएं, इसलिए इसका व्यापक रूप से वास्तुशिल्प डिजाइन के क्षेत्र में उपयोग किया जा सकता है।

जब निर्माण परियोजनाओं में स्टील संरचनाओं का उपयोग किया जाता है, तो उनकी संरचनात्मक स्थिरता, एक महत्वपूर्ण संकेतक के रूप में, सीधे इमारतों की गुणवत्ता और सेवा जीवन को निर्धारित करती है। K-homeके वर्षों के वास्तुशिल्प डिजाइन अनुभव के आधार पर, यह पत्र निर्माण इंजीनियरिंग में इस्पात संरचनाओं की स्थिरता पर चर्चा करता है और संबंधित मुद्दों के लिए संदर्भ प्रदान करता है।

प्रस्तावना

निर्माण इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी के लंबे विकास में, स्टील संरचना एक महत्वपूर्ण स्थान रखती है। वर्तमान में, एक मुख्यधारा की वास्तुकला संरचना के रूप में, इसका उपयोग विभिन्न वास्तुशिल्प डिजाइनों में व्यापक रूप से किया जाता है, विशेष रूप से कारखानों, पुल, हवाई अड्डे, थिएटर, सुपर ऊंची इमारतें और अन्य बड़ी इमारतें।

पिछली शताब्दी में, अविकसित इस्पात प्रगलन प्रौद्योगिकी और निर्माण इस्पात की उच्च कार्बन सामग्री के कारण, इसकी कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध ने इस्पात संरचनाओं को वास्तुशिल्प डिजाइन के क्षेत्र में महत्व नहीं दिया, और एक बार हाशिए पर डाल दिया गया और लगभग समाप्त कर दिया गया।

हाल के वर्षों में, धातु गलाने की तकनीक की निरंतर प्रगति के साथ, उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, संक्षारण प्रतिरोधी निर्माण स्टील का व्यापक रूप से उत्पादन किया गया है, और स्टील संरचनाओं को फिर से वास्तुकारों द्वारा पसंद किया गया है, और विभिन्न परियोजनाओं में तेजी से उपयोग किया जा रहा है। निर्माण के दौरान, इसने इमारत के समग्र संरचनात्मक वजन को कम करने और इमारत की समग्र सुरक्षा में सुधार करने में सकारात्मक भूमिका निभाई है।

निर्माण प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, इस्पात संरचनाओं का उपयोग अधिक से अधिक व्यापक हो गया है, और विभिन्न जटिल उपयोग स्थितियों ने इसकी स्थिरता के लिए एक गंभीर परीक्षण सामने रखा है।

स्टील संरचना की अवधारणा

जैसा कि नाम से पता चलता है, स्टील संरचना एक प्रकार की इमारत संरचना है जो संरचनात्मक निर्माण के लिए मुख्य कच्चे माल के रूप में स्टील का उपयोग करती है। स्टील बीम, स्टील प्लेट और स्टील कॉलम जैसे विभिन्न स्टील घटकों के माध्यम से, वेल्डिंग, रिवेटिंग और अन्य कनेक्शन विधियों का उपयोग बड़ी इमारतों के निर्माण के लिए स्प्लिसिंग और असेंबली के लिए किया जाता है। स्टील संरचनाएं मुख्य सामग्री के रूप में विभिन्न प्रकार के स्टील का उपयोग करती हैं।

साधारण कंक्रीट और अन्य निर्माण सामग्री से अलग, स्टील में हल्के वजन, मजबूत कठोरता आदि की विशेषताएं होती हैं, और यह अधिक ताकतों का सामना कर सकता है। इसलिए, स्टील संरचना डिजाइन का उपयोग अक्सर बड़े और मध्यम आकार की इमारतों के डिजाइन में किया जाता है। स्टील संरचना में एक स्थिर संरचना होती है और यह आसानी से विकृत नहीं होती है, जो इमारत के लिए अच्छी सुरक्षा और स्थिरता प्रदान कर सकती है। हालांकि, कुछ विशेष मामलों में, स्टील संरचना की अस्थिरता भी हो सकती है।

दो सामान्य स्थितियाँ हैं: एक यह है कि अत्यधिक दबाव सीधे बल संतुलन बिंदु पर कार्य करता है, जिसके परिणामस्वरूप पूरे ढांचे पर असमान तनाव होता है। दूसरा यह है कि स्टील संरचनात्मक सदस्यों के दीर्घकालिक उपयोग के कारण, आंतरिक संरचना में मानसिक थकान जैसी समस्याएं होती हैं, और आंतरिक संरचना अपना सहायक कार्य खो देती है, जिसके परिणामस्वरूप समग्र संरचना की अस्थिरता होती है।

स्टील संरचना को डिजाइन करने से पहले, इस संरचना की स्थिरता विशेषताओं को स्पष्ट करना आवश्यक है, ताकि एक लक्षित डिजाइन प्रक्रिया हो, संरचनात्मक कमजोरियों से बचें, स्टील संरचनाओं के लाभों को पूरा निभाएं, और इमारतों में स्टील संरचनाएं बेहतर भूमिका निभाएं।

स्टील संरचनाओं की डिज़ाइन स्थिरता में सुधार के सिद्धांत

स्टील संरचना की स्थिरता स्टील संरचना के डिजाइन में सबसे महत्वपूर्ण कारक है। दीर्घकालिक इंजीनियरिंग अभ्यास और सैद्धांतिक अनुसंधान में, इंजीनियरों और तकनीशियनों ने स्टील संरचना की स्थिरता में सुधार करने के लिए तीन डिजाइन सिद्धांतों को संक्षेप में प्रस्तुत किया है।

1. स्थिरता का सिद्धांत

इस्पात संरचना डिजाइन की स्थिरता के सिद्धांत के लिए आवश्यक है कि इस्पात संरचना डिजाइन की योजना ड्राइंग तैयार करने के चरण में, इस्पात संरचना की योजना ड्राइंग को विभिन्न इमारतों की इसी आवश्यकताओं के अनुसार तैयार किया जाना चाहिए, इस्पात संरचना की योजना डिजाइन ड्राइंग में समर्थन भागों को सुनिश्चित करने और साइट के विमान में समर्थन स्थिरता सुनिश्चित करने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए।

विमान पर स्टील संरचना की स्थिरता पूरे स्टील संरचना की समग्र स्थिरता का मूल और आधार है। केवल यह सुनिश्चित करके कि स्टील संरचना के घटक विमान पर स्थिर रहते हैं, हम बाद की त्रि-आयामी निर्माण प्रक्रिया के दौरान व्यक्तिगत पदों की अस्थिरता से बच सकते हैं।

2. एकता का सिद्धांत

सटीक गणना स्टील संरचना डिजाइन का आधार और नींव है। स्टील संरचना फ्रेम डिजाइन करते समय, गणना पद्धति और अपेक्षित पैरामीटर मान विशिष्ट फ्रेम और फ्रेम के बीच संतुलित संबंध के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए।

यह चरण संपूर्ण इस्पात संरचना डिजाइन की बल गणना की कुंजी है। हालांकि, व्यवहार में, कई डिजाइनर व्यक्तिगत अनुभव पर बहुत अधिक भरोसा करेंगे, और सीधे अपने अनुभव के अनुसार इस्पात संरचना फ्रेम की स्थिरता गणना करेंगे और संतुलन गणना चरणों को अनदेखा करेंगे।

संचालन की इस पद्धति में वैज्ञानिक और व्यापक गणना डेटा का अभाव है, और स्थिर संबंध की गणना में त्रुटियाँ पैदा करना आसान है। नतीजतन, स्टील संरचना का डिज़ाइन इमारत की संरचनात्मक ताकत आवश्यकताओं को पूरा करने में विफल रहता है, जिसके परिणामस्वरूप संभावित सुरक्षा खतरे होते हैं।

इसलिए, संतुलन गणना और स्थिरता गणना एक ही समय में किए जाने की आवश्यकता है, और दोनों अपरिहार्य हैं और उन्हें एकीकृत किया जाना चाहिए।

3. सहयोग का सिद्धांत

संपूर्ण इस्पात संरचना वेल्डिंग, रिवेटिंग, स्क्रू फिक्सिंग और अन्य कनेक्शन साधनों के माध्यम से कई एकल इस्पात संरचना घटकों से बनी होती है, और अंत में एक बड़ी इमारत संरचना बनाती है। [3] इसलिए, इस्पात संरचना डिजाइन की प्रक्रिया में, विभिन्न संरचनात्मक घटकों के समन्वय पर विचार किया जाना चाहिए, चाहे बड़े या छोटे घटकों को एक दूसरे के साथ सहयोग करने की आवश्यकता हो, और अंत में एक पूरे के रूप में एक ठोस इस्पात संरचना में पूरी तरह से संयुक्त किया जा सकता है। इस्पात संरचना के डिजाइन में, केवल एक एकल इस्पात संरचना घटक की स्थिरता पर विचार नहीं किया जा सकता है, और सभी घटकों की स्थितियों पर व्यापक रूप से विचार किया जाना चाहिए, और एक सटीक संयोजन गणना की जानी चाहिए। केवल जब प्रत्येक घटक पूरी तरह से मेल खाता है, तो पूरी संरचना अत्यधिक स्थिर हो सकती है, प्रत्येक घटक की भूमिका को अधिकतम कर सकती है, और संरचना की समग्र ताकत सुनिश्चित कर सकती है।

स्टील संरचना स्थिरता डिजाइन के मुख्य बिंदु

1. बल डिजाइन

स्टील संरचना के सबसे महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक इसका तनाव स्तर है। डिजाइन करते समय, स्टील संरचना की भार वहन क्षमता सबसे पहले विचारणीय होती है।

स्टील संरचना आम तौर पर टी-आकार या एल-आकार के डिजाइन को अपनाती है, जिसे संरचना की स्थिरता माना जाता है। इन दो आकृतियों का उपयोग इमारत के समग्र वजन को अच्छी तरह से फैला सकता है और संतुलित समर्थन के उद्देश्य को प्राप्त कर सकता है।

निर्माण इंजीनियरिंग के अभ्यास में, स्टील संरचना एक इमारत की परिधि पर एक आम संरचना है, जो इमारत को सहारा देने में एक भूमिका निभाती है। इमारत के समग्र डिजाइन में, स्टील संरचनाओं का उपयोग यथासंभव समरूपता के सिद्धांत का पालन करना चाहिए।

इसका उद्देश्य प्रत्येक इस्पात संरचना को सम्पूर्ण भवन के बल को समान रूप से सहन करने की अनुमति देना तथा व्यक्तिगत इस्पात संरचनाओं को बहुत अधिक या बहुत कम दबाव सहन करने से रोकना है।

इसके अलावा, स्टील संरचना के विभिन्न भागों के लिए तनाव और स्थिरता की आवश्यकताएं भी अलग-अलग हैं। उदाहरण के लिए, स्टील संरचना में स्थिर समर्थन की आवश्यकता विस्थापन को रोकने के लिए है, इसलिए इस भाग की सहायक क्षमता उच्च होनी चाहिए, लेकिन स्टील बीम फ्रेम के लिए, अनुदैर्ध्य सहायक भूमिका निभाने के अलावा, इसे क्षैतिज स्थिति में होने से रोकने पर भी विचार करना आवश्यक है।

अपर्याप्त विचार के कारण अस्थिरता से बचने के लिए स्टील संरचना के विभिन्न भागों की तनाव विशेषताओं को डिजाइन में प्रतिबिंबित किया जाना चाहिए। अंत में, स्टील संरचना का विशिष्ट निर्माण संचालन भी बहुत महत्वपूर्ण है। साइट पर निर्माण कर्मियों को डिजाइन ड्राइंग का सख्ती से पालन करना चाहिए, निर्माण त्रुटियों को कम करना चाहिए, विभागों के बीच आपसी सहयोग को मजबूत करना चाहिए, मानकों के अनुसार सख्ती से निर्माण करना चाहिए और विस्तार प्रबंधन को मजबूत करना चाहिए।

2. जंगरोधी डिजाइन

अलग-अलग वातावरण में इस्तेमाल किए जाने पर इमारतें अलग-अलग प्राकृतिक परिस्थितियों में क्षरण का अनुभव करेंगी। नमी और नमक स्प्रे जैसे विशेष उपयोग के वातावरण में, धातुओं की अंतर्निहित विशेषताओं के कारण, वे आसानी से संक्षारित हो जाती हैं और उनकी स्थिरता को प्रभावित करती हैं।

सामान्य तौर पर, धातु सामग्री गैल्वेनिक जंग और रासायनिक जंग दोनों के लिए अतिसंवेदनशील होती है। आधुनिक सामग्री विज्ञान ने निर्माण में उपयोग की जाने वाली धातुओं के उपयोग के लिए विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए जंगरोधी कोटिंग्स विकसित की हैं।

आर्द्र वातावरण में, स्टील संरचना की सतह पर जंगरोधी पेंट लगाने से पानी और हवा को अलग किया जा सकता है, जो धातु के क्षरण का कारण बनने वाले दो प्रमुख कारक हैं, और स्टील संरचना को जंग लगने से रोका जा सकता है। उच्च लवणता वाले वातावरण में उपयोग की जाने वाली स्टील संरचनाओं के लिए, समुद्री जल में सोडियम आयनों के साथ विद्युत रासायनिक जंग का कारण बनना आसान है।

विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के सिद्धांत के अनुसार, धातु सामग्री उत्पादों में से एक बन जाती है। यह विधि स्टील संरचनाओं की समस्या को हल कर सकती है। जंग की समस्या, ताकि स्टील संरचना की ताकत सुनिश्चित हो सके और संरचना की स्थिरता प्राप्त हो सके।

3. स्थिरता-संबंधी डिज़ाइन

स्टील संरचना डिजाइन और निर्माण की प्रक्रिया में, स्थिरता गणना को पूरा करने के अलावा, पूरे स्टील संरचना के निरीक्षण को मजबूत करना भी आवश्यक है। सख्त निरीक्षण यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण कड़ी है कि स्टील संरचना सामग्री योग्य हैं और डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करती हैं। महत्वपूर्ण दबाव गणना विधि वास्तविक उपयोग के दौरान स्टील संरचनाओं के दबाव मूल्य की भविष्यवाणी करने के लिए एक सामान्य विधि है और अक्सर स्टील संरचना परीक्षण के लिए उपयोग की जाती है।

जब स्टील संरचना पर तनाव का माप परिणाम महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक हो जाता है, तो यह साबित होता है कि इसकी स्थिरता नष्ट हो गई है, और अस्थिरता से बचने के लिए स्टील संरचना के तनाव डिजाइन को समय पर समायोजित करने की आवश्यकता है।

स्टील संरचना के अंदर प्रत्येक भाग के बल विश्लेषण पर ध्यान दें, भागों के बल विवरण को अनुकूलित करें, असमान बल की समस्या से बचें और समग्र संरचनात्मक सुरक्षा को प्रभावित करें। संक्षेप में, स्टील संरचना की स्थिरता का भवन की समग्र सुरक्षा और सेवा जीवन पर निर्णायक प्रभाव पड़ता है।

इस्पात संरचना को डिजाइन करने की प्रक्रिया में, डिजाइनर को सटीक गणना करनी चाहिए, घटकों के बीच बल संबंध पर व्यापक रूप से विचार करना चाहिए, और इस्पात का अच्छा जंग-रोधी उपचार करना चाहिए, इस्पात संरचना की कमियों से सबसे बड़ी सीमा तक बचना चाहिए, और इस्पात संरचना के फायदों को पूरा खेलना चाहिए, जिससे वास्तुशिल्प डिजाइन की निरंतर प्रगति को बढ़ावा मिले।