સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચર્સની મૂળભૂત બાબતો

મહત્વપૂર્ણ વ્યાવસાયિક નોંધ: આ એક આર્કાઇવલ શૈક્ષણિક ટેક્સ્ટ છે, વર્તમાન ડિઝાઇન સ્પષ્ટીકરણ, સ્થિર ગણતરી, લોડ ક્ષમતાનો પુરાવો અથવા ઉત્પાદન અને એસેમ્બલી સૂચનાઓ નથી. સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચર્સની ડિઝાઇનમાં અધિકૃત ડિઝાઇનરની જવાબદારી સાથે, માન્ય નિયમો અને ધોરણો અનુસાર વાસ્તવિક ક્રિયાઓ, જોડાણો, સ્થિરતા, થાક, અગ્નિ, કાટ અને અન્ય તમામ સંબંધિત પરિસ્થિતિઓ શામેલ હોવી આવશ્યક છે.

સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચર્સની ડિઝાઇન અને બાંધકામ Savo Kusićની વર્તમાન જાહેર ઓફરનો ભાગ નથી. આજનું ઉત્પાદન ફોકસ લાકડાની બારીઓ, લાકડાની-એલ્યુમિનિયમ વિન્ડો અને કસ્ટમ દરવાજા નો સમાવેશ કરે છે.

સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચર્સમાં એક સામાન્ય વિશેષતા છે જેમાં તે મોટે ભાગે હોટ-રોલ્ડ સ્ટીલનો સમાવેશ કરે છે. જોડવાનું રિવેટ્સ, સ્ક્રૂ અથવા વેલ્ડીંગનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. આમાં પુલ, ઇમારતો, ઉદ્યોગ અને ખાણકામ, હાઇડ્રોલિક એન્જિનિયરિંગ, થાંભલા, ટાવર, ટાંકી, વ્યાપક અર્થમાં અને ક્રેન્સ, શિપબિલ્ડીંગ, બોઇલર વગેરે માટે સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચરનો સમાવેશ થાય છે. નીચેની પ્રસ્તુતિઓનું ધ્યાન મૂળભૂત ખ્યાલોની સારવાર છે.

સામગ્રી

સ્ટીલ બાંધકામોની મુખ્ય બાંધકામ સામગ્રી બાંધકામ ગુણવત્તાવાળા સ્ટીલ S235, S275, S355, S420, S450 માંથી રોલ્ડ પ્રોફાઇલ્સ છે. ધોરણ પર આધાર રાખીને, બાંધકામ સ્ટીલના વિવિધ પ્રકારો છે, જ્યાં વર્ગીકરણમાંની સંખ્યા સામાન્ય રીતે સ્ટીલની તાણ શક્તિ સૂચવે છે. ત્યાં ઘણા અક્ષર પ્રતીકો છે, જ્યાં આ કિસ્સામાં S એ માળખાકીય સ્ટીલ માટે વપરાય છે. ઉપયોગમાં લેવાતા સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપો S, B (કોંક્રિટ સ્ટીલ્સ, મજબૂતીકરણ) અને Y (પ્રેસ્ટ્રેસિંગ સ્ટીલ) છે.

સ્ટીલ રોલ્ડ સપોર્ટ

સ્ટીલ પ્રોફાઈલ્ડ સપોર્ટની વિશાળ શ્રેણી છે અને દરેકનો પોતાનો હેતુ, ફાયદા અને ગેરફાયદા છે.

• યુ-પ્રોફાઇલ્સ
• સાંકડા પગ સાથે આઇ-પ્રોફાઇલ્સ (IPE, IPN)
• પહોળા પગ સાથે આઇ-પ્રોફાઇલ્સ (HEA, HEB, HEM, HD)
• હોલો પ્રોફાઇલ્સ/બોક્સ (ગોળ, ચોરસ, લંબચોરસ)
• શીટ્સ
• ઠંડા-રચના ઉત્પાદનો (એક ફ્લેટ સ્ટ્રીપને ઠંડા રોલ કરીને અને ફ્લેટ સ્ટ્રીપને વળીને મેળવવામાં આવે છે)

આ દરેક રૂપરેખાઓ આકાર, પરિમાણ, હેતુ વગેરેમાં ભિન્ન છે. ઉદાહરણ તરીકે, 20 થી વધુ વિવિધ IPN પ્રોફાઇલ્સ છે, જે પરિમાણોમાં ભિન્ન છે; મોટી રૂપરેખાઓ બકલિંગ (ફ્લેક્સરલ અને લેટરલ-ટોર્સનલ), ડિફ્લેક્શન વગેરેનો વધુ સારી રીતે સામનો કરી શકે છે.

જ્યારે સ્ટ્રેસ વધે ત્યારે તે ઉપજ બિંદુ સુધી પહોંચે છે કે કેમ તેના આધારે સ્ટીલના ચાર વર્ગો છે, વિશ્લેષણ પ્લાસ્ટિક છે કે સ્થિતિસ્થાપક છે, ક્રોસ સેક્શનની લોડ ક્ષમતા કેટલી છે, વગેરે જ્યાં પ્રથમ વર્ગ શ્રેષ્ઠ છે અને ચોથો સૌથી ખરાબ છે. સ્ટીલની રચના અને મજબૂતાઈ વિશે વધુ વાંચી શકાય છે અહીં.

વોલ્ટેજ સમાનતા અને સ્થિર લોડ પર વહન ક્ષમતા

બેરિંગ ક્ષમતા. સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચર્સના પરિમાણો નક્કી કરવામાં આવે છે જેથી નોંધપાત્ર કાયમી વિકૃતિઓને બાકાત રાખવામાં આવે. જો કે, જ્યારે ઉચ્ચતમ તુલનાત્મક તાણ ઉપજ બિંદુ સુધી પહોંચે છે ત્યારે ઘણા કિસ્સાઓમાં, બેરિંગ ક્ષમતા કોઈપણ રીતે ખતમ થતી નથી - પછી વિકૃતિઓ તાણ કરતાં ઘણી ઝડપથી વધે છે. માળખાકીય સ્ટીલ માટે, સામાન્ય તાણની પરિસ્થિતિઓ માટે હૂકના કાયદાની મર્યાદા તરીકે જ્યારે ઉપજને લઈ શકાય છે ત્યારે સમાન અવલંબન. સજાતીય તણાવ અવસ્થાના કિસ્સામાં, જે દરેક જગ્યાએ સમાન હોય છે, જ્યારે પ્રમાણસરતાની મર્યાદા ઓળંગાઈ જાય ત્યારે કોઈ ફેરફાર થતો નથી, સિવાય કે કુલ વિકૃતિઓ તાણ કરતાં વધુ ઝડપથી વધે છે.

બેન્ડિંગ દરમિયાન તણાવની સમાનતા. બીમના બેન્ડિંગના કિસ્સામાં, નેવિઅર પૂર્વધારણા અનુસાર રેક્ટિલિનિયર સ્ટ્રેસ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન લાગુ પડે છે, જ્યાં સુધી કિનારી તણાવ σ=M/W પ્રમાણસરતાની મર્યાદાને ઓળંગે નહીં. રેખાંશ વિસ્તરણ ε = ε(σ). આ ઓછામાં ઓછા નાના વળાંક માટે સાચું છે. સ્ટ્રેસ કે જે પ્રમાણસરતાના તાણ કરતાં વધારે હોય છે તે વિસ્તરણ ε કરતાં વધુ ધીમે ધીમે વધી શકે છે. અંજીરમાં. 1 આપેલ ઓપરેટિંગ ડાયાગ્રામ માટે અને ધાર વિસ્તરણના વિવિધ મૂલ્યો માટે બેન્ડિંગ સ્ટ્રેસ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન બતાવે છે. તેથી પ્રમાણસરતાનું ક્ષેત્રફળ (તમામ વોલ્ટેજ રેખાઓ પર વર્તુળ સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે) તેથી વધતા ધારના વિસ્તરણ સાથે નાનું અને નાનું બને છે. ધાર વોલ્ટેજ પ્રથમ σF દ્વારા મર્યાદિત છે. ખૂબ જ નોંધપાત્ર વિકૃતિઓ પછી જ મહત્તમ તાણ σF ઉપર વધે છે, જેથી માળખાકીય સ્ટીલ મજબૂતીકરણનો પ્રભાવ દેખાય છે (કેસ 5).

ફિગ. 1 - બેન્ડિંગ વોલ્ટેજ સમાનતા

તાણના શિખરોની સમાનતા. સિંગલ ટેન્શનવાળા ડ્રિલ્ડ સળિયામાં છિદ્રની મધ્યથી સમગ્ર વિભાગમાં રેખાંશ તણાવનું વિતરણ લગભગ રેખાને અનુરૂપ છે2અંજીરમાં2. વોલ્ટેજ પીક σmax એ d/b રેશિયો પર આધાર રાખે છે. તે મોટે ભાગે σmax = ની આસપાસ છે2-3σm, જ્યાં σm = S/FM  FM પરના છિદ્ર દ્વારા નબળા પડેલા વિભાગમાં તાણ તણાવનું સરેરાશ મૂલ્ય દર્શાવે છે. ક્ર.2જ્યાં સુધી વોલ્ટેજ સ્થિતિ P-મર્યાદા કરતાં વધી જાય ત્યાં સુધી માન્ય. ઊંચા ભાર પર, ચોક્કસ વિસ્તરણ હાંસલ કરવા માટે, સીધા-રેખાના કાયદા અનુસાર માત્ર છિદ્રની નજીક જ નીચા વોલ્ટેજની જરૂર છે. સૌથી વધુ તણાવયુક્ત બિંદુઓ પર, તણાવ હવે S સાથે પ્રમાણસર વધશે નહીં, પરંતુ વધુ ધીમેથી. સરહદ પર તે સમગ્ર વિભાગ પર મેળવવામાં આવશે2-2રેખાંશ તણાવ σm = σf નું લગભગ સમાન વિતરણ. શીયર અને ટ્રાન્સવર્સ સ્ટ્રેસની ઉપેક્ષા કરવામાં આવી હતી. સળિયામાં બળ S ના ધીમા વધારા દરમિયાન તણાવની સમાનતાની ઘટનાઓ સાબિત કરે છે કે સ્થિર લોડની અસર હેઠળ સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચર માટેની સામાન્ય પદ્ધતિ વાજબી છે, પરિમાણ દરમિયાન તણાવના શિખરોને અવગણવા અને નબળા વિભાગ Fm માં માત્ર સરેરાશ તણાવ σm=S/Fm ની અનુમતિપાત્ર મૂલ્ય સાથે સરખામણી કરવી.

ક્ર.2

લોડ ક્ષમતા અનુસાર પરિમાણ પ્રક્રિયા

જેમ જેમ લોડ વધે છે તેમ, વિભાગમાં વોલ્ટેજ સમાનતા થાય છે. આમ કરવાથી, વિભાગના સૌથી વધુ તાણવાળા ભાગોમાંથી ઓછા તાણવાળા ભાગોમાં તણાવને ફરીથી ગોઠવવામાં આવે છે. જ્યાં સુધી વિકૃતિઓ એટલી મોટી ન હોય કે સંતુલન પરિસ્થિતિઓને સેટ કરતી વખતે તેને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે, આ પ્રક્રિયા સ્ટેટિકલી નિર્ધારિત રચનાઓ સાથે S, M, વગેરેના પ્રભાવની તીવ્રતા પર કંઈપણ બદલી શકતી નથી.

સતત અને ફ્રેમ સપોર્ટ: હૂકના કાયદાની ધારણા હેઠળ, તે સતત વિભાગના એક સતત સમર્થન માટે મેળવવામાં આવે છે (ફિગ.3) એ હેઠળ દર્શાવેલ ક્ષણ રેખા. બેન્ડિંગ સ્ટ્રેસ એ બેન્ડિંગ મોમેન્ટ્સ Mના પ્રમાણસર હોય છે. જો બંને લોડ સમાન રીતે વધે છે, તો પી-મર્યાદા પહેલા મધ્યમ સપોર્ટ B પર ઓળંગવામાં આવશે. જ્યારે ફિલ્ડમાં પણ લિમિટિંગ મોમેન્ટ MDF પહોંચી જાય ત્યારે બેરિંગ મર્યાદા પહોંચી જાય છે. એકાગ્ર બળ સાથે સતત સપ્રમાણ વિભાગની બંને બાજુઓ પર ક્લેમ્પ કરેલા બીમના કિસ્સામાં (ફિગ.4) ક્ષણ સમાનતા શરૂઆતથી અસ્તિત્વમાં છે. જ્યારે P-મર્યાદા ઓળંગાઈ જાય, ત્યારે ક્ષણ વિતરણમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી. તેનાથી વિપરીત, સમાન રીતે વિતરિત લોડના કિસ્સામાં (ફિગ.5) ક્ષણોની સમાનતા આની સાથે પિંચિંગ ક્ષણમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે -2/3 Mપર વિશે -1/2 Mઓ.

ક્ર.4

ક્ર.3વગેરે5, અનુક્રમે: બેન્ડિંગ ક્ષણો: a) પહેલાં, b) બળ પુનઃજૂથ પછીની સ્થિતિને મર્યાદિત કરો; a) પહેલા, b) વેગને બરાબરી કર્યા પછી

જાળી બાંધકામો: આંતરિક રીતે સ્થિર રીતે અનિશ્ચિત ટ્રસ સાથે, ફ્રેમ બાંધકામોની જેમ સમાન અવલંબન છે. ગૌણ તાણ, જે ગાંઠો સાથે સંબંધિત છે જે બેન્ડિંગમાં સખત હોય છે, લોડ ક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરતી વખતે પ્રથમ અંદાજમાં ઉપેક્ષા કરી શકાય છે. પ્લાસ્ટિસાઇઝ્ડ વિભાગો સાંધાઓની જેમ જ કાર્ય કરે છે, જેથી ગર્ડરની સ્થિર ક્રિયા તે હજુ પણ વહન કરી શકે તેવા અંતિમ ભાર હેઠળ ગાંઠોમાં સાંધાવાળા આદર્શ ટ્રસની નજીક હોય છે. વારંવાર પુનરાવર્તિત લોડ સાથેના બાંધકામોના કિસ્સામાં, જેમાં થાકની શક્તિની ઘટનાને ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ, તેથી પરિમાણ દરમિયાન દળોના સમાનીકરણને ધ્યાનમાં લેવા સામે નોંધપાત્ર શંકાઓ છે. તેનાથી વિપરીત, ટેકોના વિસ્થાપનના પ્રભાવ પર નિષ્કર્ષ કાઢવાનું વ્યવહારિક મહત્વ છે. વ્યક્તિગત માળખાકીય તત્વોની કાર્યકારી શક્તિ ફક્ત તાણની મર્યાદાઓ પર આધાર રાખે છે, અને કુલ વિકૃતિઓના કદ પર નહીં, આધારોના વિસ્થાપનની બેરિંગ ક્ષમતા પર કોઈ અસર થતી નથી.

વૈકલ્પિક લોડ: સતત લોડ કેસની ધારણા ભાગ્યે જ સાકાર થાય છે. બ્રિજ ગર્ડર્સ સાથે, વેરિયેબલ લોડ સ્ટેટ્સ છે. વ્યક્તિગત માળખાકીય તત્વોમાં દળો અને તાણ વિતરણ વિશેની ધારણાઓ, જે સરળ બનાવે છે, સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચર્સ સાથેના વ્યવહારિક કાર્યમાં સામાન્ય છે, અગાઉના એક અનુસાર, તે સામાન્ય સંજોગોમાં ન્યાયી છે. સ્થાનિક વોલ્ટેજ શિખરોને અવગણવા માટે આ ખાસ કરીને સાચું છે. (ડાયનેમિક) થાક લોડિંગ હેઠળ લોડ ક્ષમતા અનુસાર પરિમાણની પદ્ધતિ લાગુ કરવાની ભલામણ કરી શકાતી નથી. આમ, લોડ ક્ષમતા અનુસાર પરિમાણ પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે સ્થિર લોડના કિસ્સામાં, ખાસ કરીને મકાન ઉદ્યોગમાં બાંધકામો સુધી મર્યાદિત છે. અન્ય કિસ્સાઓમાં, જેમાં થાકના દેખાવ પર ધ્યાન આપવું જોઈએ, નોંધપાત્ર વિકૃતિઓને બાકાત રાખવી પડશે અને સ્થિતિસ્થાપકતાના સિદ્ધાંતને આધાર તરીકે લેવામાં આવશે. આમ કરવાથી, વ્યક્તિએ ઉપજ બિંદુથી પૂરતા પ્રમાણમાં મોટા અંતર માટે પ્રયત્ન કરવો જોઈએ. બાંધકામ સ્ટીલની કઠિનતા પછી કેટલીક વધારાની સુરક્ષા પૂરી પાડે છે.

વૈકલ્પિક તણાવ

કોલ્ડ સ્ટ્રેચિંગ અને એજિંગ: ફિગમાં. 6 રાઉન્ડ સળિયાની તાણ-વિસ્તરણ રેખા, જે વૈકલ્પિક તાણ અને સંકુચિત તાણના સંપર્કમાં હતી, લાગુ કરવામાં આવી હતી. વ્યક્તિગત લોડ પ્રક્રિયાઓ તેમના ક્રમ અનુસાર સંખ્યાઓ સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે. સ્થિતિસ્થાપક વિસ્તરણ કે જે અનલોડિંગ પર પાછા આવે છે તે તણાવના પ્રમાણમાં મોટા ખેંચાણ પછી પણ થાય છે. વોલ્ટેજ સાઇન બદલતી વખતે, પી-મર્યાદા લગભગ સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જાય છે. તેથી, ઠંડા સ્થિતિમાં દોરેલા બાંધકામ સ્ટીલના સ્થિતિસ્થાપક ગુણધર્મો મૂળ મૂલ્યો સાથે સંમત થતા નથી. અગાઉની પ્રક્રિયાના આધારે, નોંધપાત્ર તફાવતો દર્શાવી શકાય છે.

ફિગ. 6

તેની સાથે વૃદ્ધત્વના વધુ સંકેતો આવે છે. આ શબ્દમાં બાહ્ય પ્રભાવ વિના સમય જતાં થતા ગુણધર્મોમાં થતા તમામ ફેરફારોનો સમાવેશ થાય છે. ઠંડા ખેંચાણ દ્વારા કાયમી વિકૃતિ પછી સ્ટ્રેચ એજિંગ જોઇ શકાય છે. જો કાયમી ધોરણે ખેંચાયેલા પરીક્ષણ નમુનાઓને ઓરડાના તાપમાને લોડ કર્યા વિના અમુક સમય માટે છોડી દેવામાં આવે, તો તાણ શક્તિ અને, થોડા અંશે, ફાડવાની શક્તિ મૂળ મૂલ્ય કરતાં વધી જાય છે, જ્યારે વિરામ વખતે વિસ્તરણ ઘટે છે (ફિગ. 7). વૃદ્ધત્વ પ્રક્રિયા દિવસો સુધી ચાલે છે, પરંતુ જો માળખાકીય સ્ટીલને લગભગ 300 oC સુધી ગરમ કરવામાં આવે તો તે થોડા કલાકો અથવા માત્ર મિનિટો સુધી ઘટી જાય છે. તે પણ ઉલ્લેખ કરવો જોઈએ કે સ્ટ્રેચિંગ એજિંગ સ્ટ્રેચિંગ સાથે એકસાથે થાય છે, જો આ ટેમ્પ પર થાય છે. 200 – 400 oC, એટલે કે વાદળી ગ્લો એરિયામાં.

ફિગ. 7 - a) બમણા લોડેડ સળિયાની વિસ્તરણ રેખા; b) ઠંડા અવસ્થામાં ખેંચાયેલી સળિયાની વિસ્તરણ રેખા

અનુગામી ક્રિયા અને હિસ્ટેરેસીસ: સંપૂર્ણપણે સ્થિતિસ્થાપક સામગ્રીમાં, તણાવ અને વિરૂપતા સ્થિતિ વચ્ચે અસ્પષ્ટ પરસ્પર અવલંબન હોય છે, જેથી ચોક્કસ તણાવ હંમેશા સમાન વિકૃતિઓને અનુરૂપ હોય છે અને તેનાથી વિપરીત. સ્થિતિસ્થાપકતાના આપેલ કાયદા સાથે, વિકૃતિઓ લોડ લાગુ કરવામાં આવ્યા પછી વીતેલા સમય પર આધારિત નથી, અને જે રીતે લોડ લાગુ કરવામાં આવે છે તેના પર પણ નથી. કેવળ સ્થિતિસ્થાપક વર્તણૂકમાંથી વિચલનોને આશરે બે ડિગ્રીમાં વર્ણવી શકાય છે: સ્થિતિસ્થાપક પ્રદેશમાં નાના વિચલનો છે; તેમને પ્રથમ અંદાજમાં અવગણી શકાય છે. તેઓ ચોક્કસ માપ દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે, ખાસ કરીને જ્યારે સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદાની નજીક તણાવની તુલના કરવામાં આવે છે. જેમ કે, વિસ્તરણ એ માત્ર વોલ્ટેજનું કાર્ય નથી, પરંતુ બંધ લોડ ચક્ર અને સમાન વોલ્ટેજ સાથે, તે લોડિંગ દરમિયાન કરતાં અનલોડિંગ દરમિયાન હંમેશા થોડું નાનું હોય છે. સંપૂર્ણ સ્થિતિસ્થાપકતામાંથી વિચલન, એટલે કે. સમાન તાણ પર અનુરૂપ વિસ્તરણ વચ્ચેના તફાવતને સ્થિતિસ્થાપક હિસ્ટેરેસિસ કહેવામાં આવે છે. જો લોડ ચક્ર વધુ વખત પુનરાવર્તિત થાય છે, તો આ ખૂબ ઊંચા વોલ્ટેજ પર પ્રાપ્ત થાય છે - હિસ્ટેરેસિસ અથવા ભીનાશનું બંધ લૂપ. ક્ર. 8 વિવિધ AC લોડ મૂલ્યો માટે ભીના લૂપ્સ બતાવે છે. લૂપ્સની પહોળાઈ વોલ્ટેજની ઊંચાઈ સાથે મજબૂત રીતે વધે છે. લૂપનો વિસ્તાર વિરૂપતા કાર્ય માટે પ્રમાણસર છે, જે દરેક ચક્રમાં ખોવાઈ જાય છે અને ગરમીમાં રૂપાંતરિત થાય છે. ઉપરાંત, વિકૃતિઓ માત્ર વોલ્ટેજની ઊંચાઈ સાથે જ નહીં પણ સમય સાથે પણ બદલાતી રહે છે, તે ઝડપ અને લોડ કરવાની પદ્ધતિ પર આધારિત છે. વિરૂપતાનો ભાગ, જે સમય પર આધાર રાખે છે, તેને અસર કહેવાય છે. હિસ્ટેરેસિસ અને અસર એક સાથે થાય છે. નિયમ પ્રમાણે, ઓરડાના તાપમાને સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચર્સમાં તે પ્રકારના બાંધકામ સ્ટીલ માટે તેઓ કોઈ વ્યવહારિક મહત્વ ધરાવતા નથી.

ક્ર. 8

એપ્લિકેશન નોંધ: ટેક્સ્ટમાં ઐતિહાસિક સામગ્રીના હોદ્દો, ધારણાઓ, આકૃતિઓ અને પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ વર્તમાન ધોરણો, વિશિષ્ટ ઉત્પાદન લાક્ષણિકતાઓ, ગણતરી મોડેલ અને એકંદર બાંધકામની નિષ્ણાત ચકાસણીના વિકલ્પ તરીકે થવો જોઈએ નહીં.