बड़े फैलाव वाली स्टील संरचना वाली इमारतें

आधुनिक वास्तुकला और इंजीनियरिंग में बड़े-स्पैन वाले स्टील ढांचे लगातार महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं। ये ढाँचे के रूप में उच्च-शक्ति वाले स्टील का उपयोग करते हैं और कुशल संयोजन और संयोजन विधियों का उपयोग करके बनाए जाते हैं। इनका अंतिम लक्ष्य विशाल स्थानों की आवश्यकता को सरल बनाना है, कम या बिना स्तंभों के बड़े पैमाने पर स्थानिक आयतन प्राप्त करना, साथ ही साथ सौंदर्य, स्थायित्व और किफ़ायतीपन का भी ध्यान रखना है।

बड़े स्पैन वाली स्टील संरचना क्या है?

आम तौर पर, जब किसी स्थानिक संरचना का विस्तार 20 से 30 मीटर से अधिक होता है और स्टील को प्राथमिक भार वहन प्रणाली के रूप में उपयोग किया जाता है, चाहे उसका स्वरूप कुछ भी हो (स्टील बीम, स्टील आर्च, स्टील ट्रस या स्टील स्पेस फ्रेम), तो इसे बड़े विस्तार वाली स्टील संरचना के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

यद्यपि विशिष्ट इंजीनियरिंग मानक और डिजाइन विनिर्देश भिन्न हो सकते हैं, फिर भी उनकी मुख्य विशेषताएं एक समान रहती हैं:

• पहला, स्टील प्राथमिक संरचनात्मक सामग्री है;

• दूसरा, ये संरचनाएं स्थानिक कवरेज को अधिकतम करने के लिए मध्यवर्ती समर्थन को न्यूनतम करती हैं।

• इसके अलावा, बड़े-स्पैन वाले स्टील ढांचे, लेआउट और संशोधन में लचीलापन बनाए रखते हुए, अंतर्निहित स्थान पर अपने स्वयं के वजन के प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम करते हैं।

बड़े-स्पैन स्टील संरचना वाली इमारतों का चयन क्यों करें?

बड़े-स्पैन वाले स्टील ढाँचों का चुनाव मुख्यतः उनकी सामग्रियों और संरचनात्मक स्वरूप के संयुक्त लाभों के कारण होता है। ये लाभ विशेष रूप से निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होते हैं:

• बेहतर सामग्री गुण
  स्टील में उत्कृष्ट शक्ति-भार अनुपात होता है। इसका अर्थ है कि समान भार के बावजूद, इसकी मजबूती और भार वहन क्षमता कंक्रीट जैसी पारंपरिक सामग्रियों की तुलना में काफ़ी अधिक होती है। यह विशेषता स्टील संरचनाओं को हल्का बनाती है, जिससे बड़े फैलाव की अनुमति मिलती है और साथ ही नींव की आवश्यकताओं को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है। इसके अलावा, स्टील में अच्छी प्लास्टिसिटी और पुनर्चक्रण क्षमता होती है, जिससे फ़ैक्टरी प्रीफैब्रिकेशन आसान हो जाता है और यह हरित एवं सतत विकास सिद्धांतों के अनुरूप है।

• तेज़ और कुशल निर्माण
  ज़्यादातर स्टील के पुर्जे कारखानों में पहले से तैयार किए जाते हैं और फिर असेंबली के लिए साइट पर पहुँचाए जाते हैं। बोल्टिंग या वेल्डिंग जैसी विधियों का उपयोग करके, निर्माण कार्य तेज़ी से आगे बढ़ता है। इस पद्धति से परियोजना की समय-सीमा काफ़ी कम हो जाती है और साइट पर काम कम करना पड़ता है।

• अत्यधिक लचीला स्थान डिज़ाइन
  बड़े-स्पैन संरचनाओं का प्राथमिक लक्ष्य खुले, स्तंभ-मुक्त स्थान बनाना है। इस्पात संरचनाओं की उच्च शक्ति और लचीलापन आंतरिक स्थानों के मुक्त विभाजन को बहुत सुविधाजनक बनाता है। इस्पात संरचनाएँ इसे संभव बनाती हैं और साथ ही भविष्य में आसानी से संशोधन की अनुमति देती हैं। चाहे आंतरिक लेआउट को पुनर्व्यवस्थित करना हो, दर्शक स्टैंड जोड़ना हो, या पैदल मार्ग स्थापित करना हो, समायोजन लचीले और कुशलतापूर्वक किए जा सकते हैं।

लंबी अवधि वाली स्टील संरचनाओं के सामान्य प्रकार

लंबी अवधि वाली स्टील संरचनाएँ मुख्य रूप से कई पारंपरिक रूपों के माध्यम से विस्तृत स्तंभ-रहित स्थान प्राप्त करती हैं। प्रत्येक की अपनी विशेषताएँ होती हैं और वे विभिन्न परिदृश्यों के लिए उपयुक्त होती हैं।

• ट्रस संरचनाएं
  ट्रस संरचना में ट्रस, ट्रस बीम को संदर्भित करता है, जो एक प्रकार की जालीदार बीम संरचना है। इस संरचना में सीधे सदस्य (विकर्ण वेब सदस्य और क्षैतिज जीवा) होते हैं जो नोड्स पर जुड़कर त्रिकोणीय इकाइयाँ बनाते हैं। ट्रस संरचनाओं का उपयोग आमतौर पर सार्वजनिक भवनों जैसे बड़े-स्पैन कारखानों, प्रदर्शनी हॉल, स्टेडियम और पुलों में किया जाता है। चूँकि इनका उपयोग अधिकतर छत संरचनाओं में किया जाता है, इसलिए ट्रस को अक्सर रूफ ट्रस भी कहा जाता है। इनके मुख्य लाभों में एक स्पष्ट भार स्थानांतरण पथ और उच्च संरचनात्मक दक्षता शामिल है, जो इन्हें लंबी-स्पैन, नियमित आयताकार संरचनाओं के लिए बहुत उपयुक्त बनाता है। उन्नत विनिर्माण तकनीक के कारण, ट्रस संरचनाओं का निर्माण और रखरखाव अपेक्षाकृत सरल है।

• अंतरिक्ष फ्रेम संरचना
  यह एक त्रि-आयामी स्थानिक संरचना है जो एक ग्रिड में व्यवस्थित कई सदस्यों से बनी है। इसकी उत्कृष्ट समग्र स्थिरता और स्थानिक कठोरता इसे विभिन्न अनियमित तलों और जटिल सीमाओं के अनुकूल होने में सक्षम बनाती है। साथ ही, इसमें एक अद्वितीय वास्तुशिल्प सौंदर्यबोध भी है।

• मेहराब
  निरंतर घुमावदार आकृतियों के माध्यम से, भार मेहराब की धुरी के अनुदिश अक्षीय दबाव में परिवर्तित हो जाता है, जिससे अत्यंत विशाल फैलाव प्राप्त होता है। मेहराब न केवल विशाल आंतरिक भाग बनाते हैं, बल्कि उनके सुंदर वक्र अक्सर किसी इमारत का दृश्य केंद्र बिंदु बन जाते हैं, और वे ध्वनिकी और दृश्य प्रभावों के अनुकूलन में भी योगदान देते हैं।

• केबल-झिल्ली संरचनाएं
  निरंतर घुमावदार आकृतियों के माध्यम से, भार मेहराब अक्ष के अनुदिश अक्षीय दबाव में परिवर्तित हो जाते हैं, जिससे अत्यंत विशाल फैलाव प्राप्त होता है। मेहराब न केवल विशाल आंतरिक भाग बनाते हैं, बल्कि उनके सुंदर वक्र अक्सर किसी इमारत का दृश्य केंद्र बिंदु बन जाते हैं, और वे ध्वनिकी और दृश्य प्रभावों के अनुकूलन में भी योगदान देते हैं। इसके अनुप्रयोगों में शामिल हैं: भूदृश्य वास्तुकला (स्टेडियम छतरियाँ), पारिस्थितिक वास्तुकला (वनस्पति उद्यान ग्रीनहाउस), और अस्थायी संरचनाएँ (बड़े प्रदर्शनी हॉल)।

• स्टील पोर्टल फ्रेम संरचना (छोटे और मध्यम आकार की इमारतों के लिए एक लागत प्रभावी विकल्प)
  A स्टील पोर्टल फ्रेम संरचना इसमें एक पोर्टल फ्रेम (H-आकार का स्टील बीम-कॉलम कठोर जोड़), एक पर्लिन सिस्टम (C/Z-आकार का स्टील), और एक ब्रेसिंग सिस्टम शामिल है, जो एक समतल भार वहन करने वाली प्रणाली बनाता है। इसका मुख्य लाभ इसके परिवर्तनशील क्रॉस-सेक्शन डिज़ाइन में निहित है—बीम और कॉलम क्रॉस-सेक्शन आंतरिक बलों में परिवर्तन के अनुसार अनुकूलित होते हैं, जिससे कुशल सामग्री उपयोग प्राप्त होता है। छत और दीवारों में हल्की प्रोफाइल वाली स्टील शीट (स्व-भार केवल 0.1-0.3 kN/㎡) का उपयोग किया गया है। कंक्रीट संरचनाओं की तुलना में नींव का भार 40%-60% कम होता है।

मुख्य डिज़ाइन संबंधी विचार
व्यवहार में, इन प्रणालियों को अक्सर परियोजना-विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप एक इष्टतम स्थानिक ढाँचा विकसित करने के लिए संयोजित किया जाता है। जैसे-जैसे फैलाव बढ़ता है, जोड़ डिज़ाइन की जटिलता भी काफ़ी बढ़ जाती है। इस प्रकार, संरचनात्मक शक्ति, कठोरता और विनिर्माण क्षमता के बीच एक इष्टतम संतुलन प्राप्त करना बड़े-फैलाव वाले स्टील ढाँचों के सफल डिज़ाइन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

बड़े फैलाव वाले स्टील ढांचे वाली इमारतों का विकास इतिहास

प्राचीन रोम में बड़े फैलाव वाली इमारतें थीं (जैसे प्राचीन रोमन इमारतें)। बड़े फैलाव वाली संरचनात्मक इमारतें आधुनिक समय में महान उपलब्धियाँ हासिल की हैं। उदाहरण के लिए, 1889 में पेरिस विश्व प्रदर्शनी में मशीनरी मंडप में 115 मीटर की दूरी के साथ तीन-हिंग वाले धनुषाकार स्टील संरचना का उपयोग किया गया था।

20वीं शताब्दी की शुरुआत में, धातु सामग्री की प्रगति और प्रबलित कंक्रीट प्रौद्योगिकी के विकास ने बड़े-स्पैन भवनों के कई नए संरचनात्मक रूपों के उद्भव को बढ़ावा दिया।

उदाहरण के लिए, पोलैंड के ब्रेसलाऊ में 1912 से 1913 के बीच निर्मित सेंटेनियल हॉल में 65 मीटर व्यास और 5,300 वर्ग मीटर के कवरिंग क्षेत्र के साथ एक प्रबलित कंक्रीट गुंबद का उपयोग किया गया है। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, बड़े-स्पैन वाली इमारतों में नए विकास हुए, जिनमें यूरोपीय देश, संयुक्त राज्य अमेरिका और मैक्सिको सबसे तेजी से विकसित हुए।

RSI बड़ा विस्तार इस्पात संरचना इमारतें इस अवधि में विभिन्न उच्च-शक्ति वाले हल्के पदार्थों (जैसे मिश्र धातु इस्पात, विशेष ग्लास) और रासायनिक सिंथेटिक सामग्रियों का व्यापक रूप से उपयोग किया गया, जिससे बड़े-स्पैन संरचना का वजन कम हो गया और नवीन स्थानिक संरचनाओं की निरंतर उपस्थिति और क्षेत्र के बढ़ते कवरेज को सक्षम किया गया।

RSI Cकी विशेषताएँ LARGE Sकड़ाही Sतील Structure Buildings

1. संरचनात्मक रूपों की बढ़ती विविधता और जटिलता।
2. संरचनात्मक विस्तार बड़ा और बड़ा होता जा रहा है, स्टील ग्रेड ऊंचा और ऊंचा होता जा रहा है, स्टील प्लेट की मोटाई मोटी और मोटी होती जा रही है।
3. जटिल और विविध कनेक्शन रास्ता शैलियों.
4. घटकों और क्रॉस-सेक्शन प्रकारों की संख्या बढ़ती जा रही है, जिससे डिजाइन को गहरा करना अधिक कठिन होता जा रहा है।
5. मशीनिंग परिशुद्धता के लिए उच्च आवश्यकता.

बड़े-स्पैन स्टील संरचनाओं की लागत

बड़े-स्पैन वाले स्टील ढाँचों की लागत कोई निश्चित कीमत नहीं होती। यह कच्चे माल, ढाँचे के प्रकार और निर्माण की स्थिति जैसे कारकों के आधार पर काफ़ी भिन्न होती है। उदाहरण के लिए:

• आकार: आम तौर पर, भवन का क्षेत्रफल जितना बड़ा होगा, प्रति इकाई क्षेत्रफल की लागत उतनी ही कम होगी; भवन की ऊंचाई जितनी अधिक होगी, संरचनात्मक भार वहन क्षमता और स्थिरता की आवश्यकताएं उतनी ही अधिक होंगी, और लागत भी उतनी ही अधिक होगी।

• सामग्री की गुणवत्ता: स्टील भी लागत को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक है। साधारण कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील अपेक्षाकृत सस्ता होता है, जबकि उच्च-गुणवत्ता वाला उच्च-शक्ति वाला स्टील अधिक महंगा होता है। इसके अतिरिक्त, बाड़े की संरचना में उच्च-गुणवत्ता वाले सुरक्षात्मक कोटिंग्स का उपयोग करने से भी लागत बढ़ जाती है।

• डिज़ाइन की जटिलता: सामान्य पोर्टल स्टील संरचनाओं के लिए, उचित अवधि सीमा के भीतर, संरचनात्मक डिज़ाइन के माध्यम से आर्थिक व्यवहार्यता को संतुलित किया जा सकता है। जटिल डिज़ाइनों से लागत बढ़ेगी।

• भौगोलिक स्थिति: श्रम लागत, परिवहन लागत और बाज़ार स्थितियों में अंतर के कारण विभिन्न क्षेत्रों में लागत अलग-अलग होती है। आर्थिक रूप से विकसित क्षेत्रों में लागत कम विकसित क्षेत्रों की तुलना में 10%-30% अधिक हो सकती है।

• निर्माण प्रौद्योगिकी: उन्नत निर्माण प्रौद्योगिकी लागत बढ़ा सकती है लेकिन इससे दक्षता और जीवनकाल में भी सुधार होता है।

• स्थान और रसद: रसद भी एक महत्वपूर्ण लागत कारक है। यदि परियोजना का स्थान अपेक्षाकृत दूरस्थ है, तो समुद्री माल ढुलाई की लागत बढ़ जाएगी। इसके अलावा, आर्थिक परिस्थितियों में बदलाव के साथ समुद्री माल ढुलाई की लागत में भी उतार-चढ़ाव होता है।

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