اسٹیل ڈھانچے کی بنیادی باتیں

اہم پیشہ ورانہ نوٹ: یہ ایک آرکائیو تعلیمی متن ہے، موجودہ ڈیزائن کی تفصیلات، جامد کیلکولیشن، بوجھ کی گنجائش کا ثبوت یا مینوفیکچرنگ اور اسمبلی ہدایات نہیں۔ سٹیل کے ڈھانچے کے ڈیزائن میں مجاز ڈیزائنر کی ذمہ داری کے ساتھ، درست قواعد و ضوابط اور معیارات کے مطابق حقیقی اعمال، کنکشن، استحکام، تھکاوٹ، آگ، سنکنرن اور دیگر تمام متعلقہ حالات شامل ہونے چاہئیں۔

سٹیل کے ڈھانچے کا ڈیزائن اور تعمیر Savo Kusić کی موجودہ عوامی پیشکش کا حصہ نہیں ہے۔ آج کی پیداوار کا مرکز لکڑی کی کھڑکیاں، لکڑی-ایلومینیم کی کھڑکیاں اور اپنی مرضی کے دروازے پر مشتمل ہے۔

اسٹیل ڈھانچے میں ایک عام خصوصیت ہے کہ وہ زیادہ تر گرم رولڈ اسٹیل پر مشتمل ہوتے ہیں۔ جوائننگ rivets، پیچ یا ویلڈنگ کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے. اس میں پلوں، عمارتوں، صنعت اور کان کنی، ہائیڈرولک انجینئرنگ، ستونوں، ٹاورز، ٹینکوں، وسیع تر معنوں میں اور کرینوں، جہاز سازی، بوائلرز وغیرہ کے لیے سٹیل کے ڈھانچے شامل ہیں۔ درج ذیل پیشکشوں کا مرکز بنیادی تصورات کا علاج ہے۔

مواد

سٹیل کی تعمیرات کا بنیادی تعمیراتی مواد تعمیراتی معیار کے سٹیل S235، S275، S355، S420، S450 سے رولڈ پروفائلز ہیں۔ معیار پر منحصر ہے، تعمیراتی اسٹیل کی کئی مختلف قسمیں ہیں، جہاں درجہ بندی میں نمبر عام طور پر اسٹیل کی تناؤ کی طاقت کی نشاندہی کرتا ہے۔ خط کی کئی علامتیں ہیں، جہاں اس صورت میں S کا مطلب ساختی سٹیل ہے۔ استعمال ہونے والی سب سے عام شکلیں S، B (کنکریٹ اسٹیلز، کمک) اور Y (پریسٹریسنگ اسٹیل) ہیں۔

اسٹیل رولڈ سپورٹ

اسٹیل پروفائلڈ سپورٹ کی ایک وسیع رینج ہے اور ہر ایک کا اپنا مقصد، فوائد اور نقصانات ہیں۔

• یو پروفائلز
• تنگ ٹانگوں کے ساتھ آئی پروفائلز (آئی پی ای، آئی پی این)
• چوڑی ٹانگوں کے ساتھ آئی پروفائلز (HEA, HEB, HEM, HD)
• کھوکھلی پروفائلز/خانے (گول، مربع، مستطیل)
• چادریں
• سرد ساختہ مصنوعات (ایک چپٹی پٹی کو کولڈ رولنگ اور چپٹی پٹی کو گھما کر حاصل کیا جاتا ہے)

ان پروفائلز میں سے ہر ایک شکل، طول و عرض، مقصد وغیرہ میں مختلف ہے۔ مثال کے طور پر، 20 سے زیادہ مختلف IPN پروفائلز ہیں، جو طول و عرض میں مختلف ہیں۔ بڑے پروفائلز بکلنگ (لچکنے والے اور پس منظر کے ٹورسنل)، انحراف وغیرہ کو بہتر طریقے سے برداشت کر سکتے ہیں۔

اسٹیل کی چار کلاسیں ہیں اس پر منحصر ہے کہ دباؤ بڑھنے پر وہ پیداوار کے مقام تک پہنچتے ہیں، تجزیہ پلاسٹک ہے یا لچکدار، کراس سیکشن کی لوڈ کی گنجائش کیا ہے، وغیرہ جہاں پہلی کلاس بہترین ہے اور چوتھی بدترین ہے۔ سٹیل کی ساخت اور طاقت کے بارے میں مزید پڑھا جا سکتا ہے یہاں۔

وولٹیج کی مساوات اور مستحکم بوجھ پر لے جانے کی صلاحیت

بیرنگ کی صلاحیت۔ اسٹیل ڈھانچے کے طول و عرض کا تعین کیا جاتا ہے تاکہ اہم مستقل خرابی کو خارج کر دیا جائے۔ تاہم، بہت سے معاملات میں برداشت کرنے کی صلاحیت کسی بھی طرح سے ختم نہیں ہوتی جب اعلیٰ ترین تقابلی تناؤ پیداوار کے مقام تک پہنچ جاتا ہے - پھر تناؤ کے مقابلے میں خرابی بہت تیزی سے بڑھتی ہے۔ ساختی اسٹیل کے لیے، وہی انحصار جیسا کہ جب پیداوار کو عام تناؤ کے حالات کے لیے ہُک کے قانون کی حد کے طور پر لیا جا سکتا ہے۔ یکساں تناؤ کی حالتوں کی صورت میں، جو ہر جگہ برابر ہوتی ہیں، تناسب کی حد سے تجاوز کرنے پر کوئی تبدیلی نہیں آتی، سوائے اس کے کہ مجموعی خرابیاں تناؤ سے زیادہ تیزی سے بڑھتی ہیں۔

_موڑنے کے دوران تناؤ کی مساوات۔ شہتیر کے موڑنے کی صورت میں، نیویئر مفروضے کے مطابق رییکٹ لائنر تناؤ کی تقسیم لاگو ہوتی ہے، جب تک کہ کنارے کا تناؤ σ=M/W تناسب کی حد سے زیادہ نہ ہو۔ طول بلد توسیع ε = ε(σ)۔ یہ کم از کم چھوٹے موڑ کے لئے سچ ہے. تناؤ جو تناسب کے تناؤ سے زیادہ ہوتے ہیں صرف توسیع سے زیادہ آہستہ آہستہ بڑھ سکتے ہیں۔ انجیر میں۔ 1 دیئے گئے آپریٹنگ ڈایاگرام اور کنارے کی توسیع کی مختلف اقدار کے لیے موڑنے والے تناؤ کی تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔ تناسب کا رقبہ (تمام وولٹیج لائنوں پر دائرے کے ساتھ نشان زد) اس لیے کنارے کے پھیلاؤ میں اضافہ کے ساتھ چھوٹا اور چھوٹا ہوتا جاتا ہے۔ کنارے کا وولٹیج پہلے σF کے ذریعے محدود ہے۔ انتہائی اہم اخترتی کے بعد ہی زیادہ سے زیادہ تناؤ σF سے اوپر بڑھتا ہے، تاکہ ساختی اسٹیل کی مضبوطی کا اثر نظر آئے (کیس 5)۔

تصویر۔ 1 - موڑنے والی وولٹیج برابری

تناؤ کی چوٹیوں کی مساوات۔ ایک واحد تناؤ والی ڈرل شدہ چھڑی میں سوراخ کے وسط سے پورے حصے میں طول بلد دباؤ کی تقسیم تقریباً لائن کے مساوی ہے۔2انجیر میں2. وولٹیج کی چوٹی σmax d/b تناسب پر منحصر ہے۔ یہ زیادہ تر σmax = کے ارد گرد ہوتا ہے۔2-3σm، جہاں σm = S/FM FM پر سوراخ سے کمزور ہونے والے حصے میں ٹینسائل تناؤ کی اوسط قدر کو ظاہر کرتا ہے۔ نمبر2درست ہے جب تک کہ وولٹیج کی حالت P-حد سے زیادہ نہ ہو۔ زیادہ بوجھ پر، ایک مخصوص بازی کو حاصل کرنے کے لیے، سیدھے لکیر کے قانون کے مطابق صرف سوراخ کے قریب کم وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے۔ سب سے زیادہ دباؤ والے مقامات پر، دباؤ پھر S کے ساتھ متناسب طور پر نہیں بڑھے گا، بلکہ آہستہ آہستہ۔ سرحد پر یہ پورے حصے پر حاصل کیا جائے گا۔2-2طولانی دباؤ کی تقریباً یکساں تقسیم σm = σf۔ قینچ اور قاطع تناؤ کو نظرانداز کیا گیا تھا۔ راڈ میں قوت S کے سست اضافے کے دوران تناؤ کی مساوات کے واقعات یہ ثابت کرتے ہیں کہ جامد بوجھ کے اثر کے تحت اسٹیل ڈھانچے کے لیے معمول کا طریقہ درست ہے، طول و عرض کے دوران تناؤ کی چوٹیوں کو نظر انداز کرنا اور کمزور حصے Fm میں صرف اوسط دباؤ σm=S/Fm کا جائز قدر کے ساتھ موازنہ کرنا۔

نمبر2

بوجھ کی گنجائش کے مطابق طول و عرض کا طریقہ کار

جیسے جیسے بوجھ بڑھتا ہے، سیکشن میں وولٹیج کی برابری ہوتی ہے۔ ایسا کرنے میں، دباؤ کو سیکشن کے سب سے زیادہ دباؤ والے حصوں سے کم دباؤ والے حصوں تک دوبارہ منظم کیا جاتا ہے۔ جب تک اختراعات اتنی بڑی نہ ہوں کہ توازن کے حالات کو ترتیب دیتے وقت ان کو مدنظر رکھا جائے، یہ عمل جامد طور پر طے شدہ ڈھانچے کے ساتھ S, M وغیرہ کے اثر و رسوخ کی شدت پر کچھ بھی تبدیل نہیں کر سکتا۔

مسلسل اور فریم سپورٹ: ہُک کے قانون کے مفروضے کے تحت، یہ مستقل حصے کی ایک مسلسل حمایت کے لیے حاصل کیا جاتا ہے (تصویر 1)۔3) لمحہ لائن a کے نیچے دکھایا گیا ہے۔ موڑنے کے دباؤ M موڑنے کے لمحات کے متناسب ہوتے ہیں۔ اگر دونوں بوجھ یکساں طور پر بڑھتے ہیں، تو P-حد پہلے درمیانی سپورٹ B پر بڑھ جائے گی۔ بیئرنگ کی حد اس وقت پہنچ جاتی ہے جب فیلڈ میں محدود لمحہ MDF تک پہنچ جاتا ہے۔ ایک شہتیر کی صورت میں جو ایک متمرکز قوت کے ساتھ ایک مستقل سڈول حصے کے دونوں اطراف میں بندھے ہوئے ہیں (تصویر۔4) لمحہ برابری شروع سے موجود ہے۔ P-حد سے تجاوز کرنے پر، لمحہ کی تقسیم میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، یکساں طور پر تقسیم شدہ بوجھ کی صورت میں (تصویر۔5) لمحات کی برابری اس کے ساتھ چوٹکی کے لمحے میں کمی کا باعث بنتی ہے -2/3 Mکے بارے میں -1/2 Mo

نمبر4

نمبر3وغیرہ5, بالترتیب: موڑنے کے لمحات: a) پہلے، b) طاقت کے دوبارہ گروپ بندی کے بعد کی حد کی حالت؛ a) پہلے، b) رفتار کو برابر کرنے کے بعد

جالی تعمیرات: اندرونی طور پر مستحکم طور پر غیر متعین ٹرس کے ساتھ، فریم کی تعمیر کے ساتھ اسی طرح کے انحصار ہوتے ہیں۔ ثانوی دباؤ، جو ان نوڈس سے متعلق ہیں جو موڑنے میں سخت ہوتے ہیں، بوجھ کی گنجائش کا اندازہ کرتے وقت پہلے تخمینہ میں نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔ پلاسٹکائزڈ حصے جوڑوں کی طرح کام کرتے ہیں، تاکہ گرڈر کی جامد کارروائی حتمی بوجھ کے نیچے جو یہ اب بھی لے سکتی ہے، نوڈس میں جوڑوں کے ساتھ ایک مثالی ٹراس کے قریب ہو۔ بار بار بار بار بوجھ کے ساتھ تعمیرات کی صورت میں، جس میں تھکاوٹ کی طاقت کے مظاہر کو مدنظر رکھا جانا چاہیے، اس لیے طول و عرض کے دوران قوتوں کی مساوات کو مدنظر رکھنے کے خلاف کافی شکوک و شبہات موجود ہیں۔ اس کے برعکس، حمایت کی نقل مکانی کے اثر و رسوخ پر نتیجہ اخذ کرنا عملی اہمیت کا حامل ہے۔ چونکہ انفرادی ساختی عناصر کی کام کرنے کی طاقت کا انحصار صرف تناؤ کی حدوں پر ہوتا ہے، نہ کہ کُل خرابی کے سائز پر، اس لیے سپورٹوں کی نقل مکانی کا اثر کی صلاحیت پر کوئی اثر نہیں ہوتا ہے۔

متبادل بوجھ: ایک مستقل بوجھ کیس کا مفروضہ شاذ و نادر ہی محسوس ہوتا ہے۔ پل گرڈرز کے ساتھ، متغیر بوجھ کی حالتیں ہیں۔ انفرادی ساختی عناصر میں قوتوں اور تناؤ کی تقسیم کے بارے میں مفروضے، جو آسان بناتے ہیں، سٹیل کے ڈھانچے کے ساتھ عملی کام میں عام ہیں، پچھلے ایک کے مطابق، وہ عام حالات میں جائز ہیں۔ یہ خاص طور پر مقامی وولٹیج کی چوٹیوں کو نظر انداز کرنے کے لیے درست ہے۔ (متحرک) تھکاوٹ لوڈنگ کے تحت بوجھ کی گنجائش کے مطابق طول و عرض کے طریقہ کار کو لاگو کرنے کی سفارش نہیں کی جا سکتی ہے۔ اس طرح، بوجھ کی گنجائش کے مطابق طول و عرض کا طریقہ کار بنیادی طور پر جامد بوجھ کے معاملے تک محدود ہے، خاص طور پر عمارتی صنعت میں تعمیرات تک۔ دیگر معاملات میں، جس میں تھکاوٹ کی ظاہری شکل پر توجہ دی جانی چاہئے، اہم خرابیوں کو خارج کر دیا جائے گا اور لچک کے نظریہ کو ایک بنیاد کے طور پر لیا جائے گا. ایسا کرنے میں، کسی کو پیداوار کے مقام سے کافی زیادہ فاصلے کے لیے کوشش کرنی چاہیے۔ ساختی سٹیل کی سختی پھر کچھ اضافی سیکورٹی فراہم کرتی ہے۔

متبادل تناؤ

سردی کی حالت میں کھنچاؤ اور بڑھاپا: تصویر۔6ایک گول چھڑی کی تناؤ کو پھیلانے والی لائن، جو باری باری ٹینسائل اور کمپریسیو دباؤ کے سامنے آتی تھی، کو لاگو کیا گیا تھا۔ انفرادی بوجھ کے عمل کو ان کی ترتیب کے مطابق نمبروں کے ساتھ نشان زد کیا جاتا ہے۔ لچکدار بازی جو اتارنے پر واپس آتی ہے وہ بھی دباؤ کے تناسب سے بڑے پھیلاؤ کے بعد ہوتی ہے۔ وولٹیج کے نشان کو تبدیل کرتے وقت، P-حد تقریباً مکمل طور پر غائب ہو جاتی ہے۔ لہذا، سرد حالت میں تیار کردہ تعمیراتی اسٹیل کی لچکدار خصوصیات اصل اقدار سے متفق نہیں ہیں۔ پچھلی پروسیسنگ پر منحصر ہے، کافی اہم فرق دکھایا جا سکتا ہے.

نمبر6

اس کے ساتھ عمر بڑھنے کی مزید علامات بھی سامنے آتی ہیں۔ اس اصطلاح میں خواص میں وہ تمام تبدیلیاں شامل ہیں جو وقت کے ساتھ ساتھ بیرونی اثر و رسوخ کے بغیر ہوتی ہیں۔ سرد کھینچنے سے مستقل اخترتی کے بعد اسٹریچ ایجنگ کا مشاہدہ کیا جاسکتا ہے۔ اگر مستقل طور پر پھیلے ہوئے ٹیسٹ کے نمونوں کو کمرے کے درجہ حرارت پر بوجھ کے بغیر کچھ وقت کے لیے چھوڑ دیا جائے تو تناؤ کی طاقت اور کچھ حد تک، پھاڑنے کی طاقت اصل قدر سے بڑھ جاتی ہے، جب کہ وقفے کے وقت لمبا ہونا کم ہو جاتا ہے (تصویر 7)۔ عمر بڑھنے کا عمل دنوں تک جاری رہتا ہے، لیکن اگر ساختی اسٹیل کو تقریبا 300 oC تک گرم کیا جاتا ہے تو یہ چند گھنٹوں یا صرف منٹوں تک کم ہو جاتا ہے۔ یہ بھی ذکر کیا جانا چاہئے کہ بڑھاپے کو کھینچنے کے ساتھ ساتھ ہوتا ہے، اگر یہ درجہ حرارت پر ہوتا ہے۔ 200 – 400 oC، یعنی نیلے رنگ کے چمکنے والے علاقے میں۔

تصویر۔ 7 - a) دوگنا بھری ہوئی چھڑی کی توسیعی لائن؛ b) سرد حالت میں پھیلی ہوئی چھڑی کی پھیلاؤ کی لکیر

بعد کا عمل اور ہسٹریسس: مکمل طور پر لچکدار مادّے میں، تناؤ اور خرابی کی حالت کے درمیان ایک غیر مبہم باہمی انحصار ہوتا ہے، تاکہ بعض دباؤ ہمیشہ ایک ہی اخترتی سے مطابقت رکھتے ہوں اور اس کے برعکس۔ لچک کے دیے گئے قانون کے ساتھ، خرابیاں بوجھ کے لاگو ہونے کے بعد سے گزرے ہوئے وقت پر منحصر نہیں ہوتی ہیں، اور اس طریقے پر بھی نہیں جس پر بوجھ لاگو ہوتا ہے۔ خالصتاً لچکدار رویے سے انحراف کو تقریباً دو درجوں میں بیان کیا جا سکتا ہے: لچکدار علاقے میں چھوٹے انحراف ہوتے ہیں۔ انہیں پہلے اندازے میں نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔ ان کا تعین درست پیمائش سے کیا جا سکتا ہے، خاص طور پر جب تناؤ کا لچکدار حد کے قریب موازنہ کیا جائے۔ یعنی، پھیلاؤ نہ صرف وولٹیج کا کام ہے، بلکہ ایک بند لوڈ سائیکل اور اسی وولٹیج کے ساتھ، یہ لوڈنگ کے دوران اتارنے کے دوران ہمیشہ تھوڑا چھوٹا ہوتا ہے۔ مکمل لچک سے انحراف، یعنی۔ ایک ہی دباؤ پر متعلقہ توسیع کے درمیان فرق کو لچکدار ہسٹریسیس کہا جاتا ہے۔ اگر بوجھ کے چکر کو زیادہ بار دہرایا جاتا ہے، تو یہ بہت زیادہ وولٹیج پر نہیں ہوتا ہے - ہسٹریسیس یا ڈیمپنگ کا بند لوپ۔ نمبر 8 مختلف AC لوڈ ویلیوز کے لیے ڈیمپنگ لوپس دکھاتا ہے۔ لوپس کی چوڑائی وولٹیج کی اونچائی کے ساتھ مضبوطی سے بڑھ جاتی ہے۔ لوپ کا رقبہ اخترتی کے کام کے متناسب ہے، جو ہر چکر میں کھو جاتا ہے اور حرارت میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، خرابیاں نہ صرف وولٹیج کی اونچائی کے ساتھ بلکہ وقت کے ساتھ بھی متغیر ہوتی ہیں، وہ لوڈنگ کی رفتار اور طریقہ پر منحصر ہوتی ہیں۔ اخترتی کا وہ حصہ، جو وقت پر منحصر ہوتا ہے، کو اففیکٹ کہتے ہیں۔ Hysteresis اور بعد کا اثر بیک وقت ہوتا ہے۔ ایک اصول کے طور پر، وہ ان قسم کے تعمیراتی اسٹیل کے لیے کوئی عملی اہمیت نہیں رکھتے جو کمرے کے درجہ حرارت پر اسٹیل کے ڈھانچے میں پائے جاتے ہیں۔

نمبر 8

درخواست کا نوٹ: متن میں تاریخی مواد کے عہدوں، مفروضوں، خاکوں اور طریقہ کار کو موجودہ معیارات، مخصوص مصنوعات کی خصوصیات، حسابی ماڈل اور مجموعی تعمیر کی ماہرانہ تصدیق کے متبادل کے طور پر استعمال نہیں کیا جانا چاہیے۔