سٹرکچرل انجینئرز کھوکھلے حصوں کا انتخاب کیوں کرتے ہیں؟

تقریباً کسی بھی جدید اسٹیل کے فریم والی تعمیراتی سائٹ پر چلیں اور آپ کو کھوکھلے حصے کام کرتے نظر آئیں گے جو کھلے پروفائلز جیسے کہ I-بیم اور چینلز اتنی مؤثر طریقے سے نہیں کر سکتے ہیں: شیشے کے ایٹریم میں پتلے بے نقاب کالموں کی طرح کھڑے ہو کر، زلزلے کے فریم میں ترچھی بریکنگ بناتے ہوئے، یا پاؤں کو گھماؤ برج میں لے جانے کے لیے۔ ترجیح جمالیاتی نہیں ہے۔ یہ مٹھی بھر ساختی انجینئرنگ کے اصولوں کی طرف آتا ہے جن پر زیادہ تر پروکیورمنٹ ٹیمیں کبھی بحث نہیں کرتیں، لیکن یہ خاموشی سے اس بات کا تعین کرتی ہے کہ ایک تصریح میں سب سے پہلے SHS، RHS، یا CHS کا مطالبہ کیوں کیا جاتا ہے۔

یہ مضمون انجینئرنگ کی اصل وجوہات کو دیکھتا ہے کہ کھوکھلے حصے مخصوص لوڈ کیسز - میں کھلے پروفائلز سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں اور، بالکل اسی طرح، جہاں ایک I-بیم یا چینل اب بھی زیادہ موثر اور اقتصادی انتخاب ہے۔ اس موازنہ کے دونوں اطراف کو سمجھنا وہی ہے جو حقیقی طور پر باخبر تفصیلات کو پہلے سے طے شدہ عادت سے الگ کرتا ہے۔

کھوکھلے حصے کا واحد سب سے بڑا ساختی فائدہ ایک نمبر پر آتا ہے: gyration کا رداس۔

ایک کھلا حصہ جیسا کہ ایک وسیع-فلانج I-بیم میں دو بالکل مختلف ریڈیائی ہوتے ہیں - ایک اس کے مضبوط محور کے بارے میں، دوسرا اس کے کمزور محور کے بارے میں، اکثر دو یا زیادہ کے عنصر سے مختلف ہوتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ایک I-سیکشن کالم اتنا ہی مضبوط ہوتا ہے جتنا کہ اس کی بکلنگ کی سب سے کمزور سمت، اور اگر کوئی رکن متعدد سمتوں سے بوجھ یا ہوا کے دباؤ کا شکار ہوتا ہے، تو انجینئر کو کمزور محور کے گرد ڈیزائن کرنا ہوتا ہے قطع نظر اس سے کہ دوسرا محور کتنا ہی مضبوط ہو۔

ایک مربع یا سرکلر کھوکھلا حصہ، اس کے برعکس، ہر سمت میں gyration کا ایک برابر (یا بہت قریب) رداس رکھتا ہے۔ کوئی "کمزور محور" نہیں ہے۔ ایسے کالم کے لیے جسے غیر متوقع یا کثیر{2}}دشاتمک ذرائع سے لاگو ہونے والے کمپریسیو بوجھ کے تحت بکسنگ کو روکنے کی ضرورت ہوتی ہے - جو حقیقی عمارت کے کالموں کے ایک بڑے حصے کی وضاحت کرتا ہے، خاص طور پر کھلی منزل کے منصوبوں میں دیواروں کو بریکٹ کیے بغیر ایک غالب بوجھ سمت کا تعین کرنے کے لیے یہ جیومیٹرک خاصیت اکثر کھلی روشنی کے سیکشن کے مقابلے میں ایک کھلی سیکشن بناتی ہے{5} سیکشن، کیونکہ مواد میں سے کوئی بھی "ضائع" نہیں ہوتا ہے جو اس سمت میں طاقت فراہم کرتا ہے جس کی ساخت کو زیادہ ضرورت نہیں ہوتی ہے۔

یہی وجہ ہے کہ خلائی فریموں اور جالیوں میں کمپریشن ممبرز کے طور پر کھوکھلے حصے حاوی ہوتے ہیں: 3D ٹراس سسٹم میں ہر اخترن اور عمودی رکن مختلف سمتوں سے بوجھ کا تجربہ کرتا ہے، اور تمام سمتوں میں یکساں مزاحمت والا سیکشن ساختی طور پر اس طرح موثر ہوتا ہے کہ I{1}}حصہ بنیادی طور پر شامل کیے بغیر نہیں مل سکتا۔

تصویر دکھائیں۔

اگر gyration کا رداس ٹھیک ٹھیک فائدہ ہے تو، torsional stiffness ایک ڈرامائی ہے - اور یہ سب سے کم قابل تعریف وجہ ہے کہ کچھ ممبروں کے لیے کھوکھلی حصوں کی وضاحت کی جاتی ہے۔

کھلے حصے بنیادی طور پر وارپنگ اور نسبتاً کمزور سینٹ ویننٹ ٹورسینل کنسٹنٹ کے ذریعے ٹارشن کے خلاف مزاحمت کرتے ہیں، کیونکہ ایک کھلی پتلی-دیوار کی شکل میں قینچ کے بہاؤ کو مؤثر طریقے سے لے جانے کے لیے اس کے دائرے کے گرد مسلسل بوجھ کا راستہ نہیں ہوتا ہے۔ بند سیکشن - کوئی بھی کھوکھلا حصہ - بند دائرہ کے ارد گرد مسلسل چلنے والے قینچ کے بہاؤ کے ذریعے ٹارشن کے خلاف مزاحمت کرتا ہے، جو کہ ایک ڈرامائی طور پر سخت طریقہ کار ہے۔ عملی اصطلاحات میں، ایک بند کھوکھلی حصے میں موازنہ سائز اور وزن کے کھلے حصے سے زیادہ طول و عرض کی ترتیب ہو سکتی ہے۔

یہ براہ راست ان ممبروں میں اہمیت رکھتا ہے جو معنی خیز ٹورسنل لوڈ دیکھتے ہیں: خمیدہ پل گرڈرز، کرین رن وے بیم جو سنکی پہیے کے بوجھ سے مشروط ہوتے ہیں، عمارت کے دائرے کے ساتھ سنکی فرش کے بوجھ کو سپورٹ کرنے والے اسپینڈرل بیم، اور کسی بھی ایسے ممبر کے ڈھانچے میں جہاں قینچ کے مرکز کے ذریعے بوجھ صاف طور پر لاگو نہیں ہوتا ہے۔ حقیقی طور پر ٹارشن-نازک ایپلی کیشن کے لیے کھلے حصے کی وضاحت کرنے کا مطلب عام طور پر اسٹیفنرز، ڈایافرامس کو شامل کرنا، یا ممبر کو بڑا کرنا ہے تاکہ - اضافی من گھڑت اور مادی لاگت کو پورا کیا جا سکے جس سے ایک کھوکھلا حصہ اکثر جیومیٹری سے گریز کرتا ہے۔

 

سوراخ کرنے کا عمل

کھوکھلی سیکشن پروسیسنگ

گول سٹیل پائپ پروسیسنگ

اس میں سے کسی کا بھی مطلب یہ ہے کہ کھوکھلے حصے غیر مشروط طور پر برتر ہیں، اور یہ وہ جگہ ہے جہاں ایک زیادہ اہم، کم عام طور پر زیر بحث نکتہ آتا ہے: مقامی بکلنگ برتاؤ۔

ڈیزائن کوڈز - EN 1993-1-1 یورپ میں، AISC 360 امریکہ میں - ساختی حصوں (کھلے اور بند یکساں) کو چوڑائی-سے-موٹائی یا قطر سے موٹائی کے تناسب کے لحاظ سے درجہ بندی کرتے ہیں، ان کے انفرادی طور پر دیواروں کے عناصر کے "کام" کے تناسب سے (پلاسٹک کی مکمل صلاحیت تک پہنچنے اور پلاسٹک کے ڈیزائن کے لیے گردش کو برقرار رکھنے کے قابل) "پتلی" کے ذریعے (جہاں سیکشن کی پیداوار تک پہنچنے سے پہلے مقامی بکلنگ ہوتی ہے، اور اس کے مطابق ڈیزائن کی صلاحیت کو کم کرنا پڑتا ہے)۔

کھوکھلی حصوں کے لیے، یہ درجہ بندی براہ راست چپٹے چہروں کی چوڑائی- سے- موٹائی کے تناسب (SHS/RHS کے لیے) یا قطر-سے-موٹائی کے تناسب (CHS کے لیے) سے منسلک ہے۔ ایک پتلی-دیوار، بڑی-قطر CHS یا چوڑی، پتلی-دیواروں والی RHS ایک پتلی درجہ بندی میں بالکل اسی طرح آسانی سے آسکتی ہے جس طرح ایک پتلی-فلانگ والا کھلا سیکشن - بند پروفائل خود بخود کسی حصے کو مقامی بکلنگ چیکس سے مستثنیٰ نہیں کرتا ہے۔ آرکیٹیکچرل یا لمبے-اسپین ایپلی کیشنز کے لیے بڑے، پتلے دیوار والے کھوکھلے حصوں کی وضاحت کرنے والے انجینئرز کو یہ ماننے کے بجائے کہ "کھوکھلا" کا مطلب ہے "کمپیکٹ" سیکشن کی درجہ بندی کی واضح طور پر تصدیق کرنے کی ضرورت ہے۔ یہ ابتدائی سائزنگ میں زیادہ عام نگرانیوں میں سے ایک ہے، صرف اس وقت پکڑی جاتی ہے جب ایک تفصیلی جانچ آخر میں چلائی جاتی ہے۔

کھوکھلی حصوں کا ایک حقیقی طور پر زیر بحث فائدہ فائر انجینئرنگ میں ظاہر ہوتا ہے، نہ کہ کشش ثقل یا لیٹرل لوڈ ڈیزائن۔

ساختی آگ سے تحفظ کے تقاضے سیکشن کے "سیکشن فیکٹر" - سیکشنل ایریا (اکثر Hp/A لکھے جاتے ہیں) سے کراس کرنے کے لیے گرم دائرہ کے تناسب سے کافی حد تک چلتے ہیں۔ کم Hp/A تناسب والا ایک حصہ آگ کے دوران زیادہ آہستہ سے گرم ہوتا ہے، کیونکہ وہاں متناسب طور پر کم بے نقاب سطحی رقبہ حرارت کو سٹیل کے دیئے گئے بڑے پیمانے پر چلاتا ہے۔ کھلے حصے جیسے I-بیم ویب کے دونوں اطراف کی سطح کے رقبے اور دونوں فلینجز کو ظاہر کرتے ہیں، سبھی الگ الگ گرم ہوتے ہیں۔ موازنہ بوجھ کی گنجائش کے ایک کھوکھلے حصے میں اکثر Hp/A تناسب کم ہوتا ہے کیونکہ اس کی جیومیٹری ایک زیادہ کمپیکٹ، مسلسل بے نقاب سطح کے پیچھے اسی اسٹیل ماس کو مرکوز کرتی ہے۔

اس کا عملی نتیجہ یہ ہے کہ کھوکھلی سیکشن کے اراکین بعض اوقات ایک ہی ڈیزائن کے بوجھ والے کھلے حصے کے مقابلے میں ایک پتلی اندرونی کوٹنگ یا کم آگ سے بچاؤ کے مواد کے ساتھ مطلوبہ آگ مزاحمتی درجہ بندی حاصل کر سکتے ہیں - ایک حقیقی قیمت اور وزن کی بچت جو عام مارکیٹنگ مواد میں شاذ و نادر ہی ظاہر ہوتی ہے کیونکہ اس کے لیے ایک سیکشن-کی ضرورت ہوتی ہے، جو کہ ہر ایک ایپ کے سائز کے مطابق نہیں ہوتا ہے درخواست

یہ وہ نقطہ ہے جہاں کھوکھلے حصے اپنے فوائد میں سے کچھ کھو دیتے ہیں جو وہ کہیں اور حاصل کرتے ہیں، اور یہ تصریح کے فیصلوں میں عام طور پر حاصل ہونے سے زیادہ توجہ کا مستحق ہے۔

کھلے حصے فلیٹ، قابل رسائی فلینج اور ویب سطحیں پیش کرتے ہیں جو بولٹڈ کنکشن کو سیدھا بناتے ہیں - ایک کنکشن پلیٹ کو معیاری کلیئرنس اور معیاری تفصیلات کے ساتھ براہ راست فلینج پر بولٹ کیا جا سکتا ہے۔ کھوکھلے حصے، اپنی بند نوعیت کے مطابق، اضافی ہارڈ ویئر کے بغیر روایتی بولٹ کنکشن کے لیے وہی قابل رسائی سطح پیش نہیں کرتے ہیں: بذریعہ-بولٹنگ ٹیوب کے اندرونی حصے تک رسائی کی ضرورت ہوتی ہے (اس کے بعد ڈھانچہ کے جمع ہونے کے بعد اکثر ناممکن ہوتا ہے)، اور سطح کے-ماؤنٹڈ بولٹ کنکشن کو عام طور پر فلینج پلیٹوں، کیپ بولٹ کے مخصوص ڈیزائن کے لیے فلینج پلیٹس کی ضرورت ہوتی ہے،{4} حصے

ویلڈڈ کنکشن اپنی پیچیدگی رکھتے ہیں۔ جہاں کھوکھلی سیکشن کے اراکین ٹرس نوڈ - ایک K, T, Y، یا X جوائنٹ پر جالی گرڈر کی تعمیر میں ملتے ہیں - کنکشن صرف دو ٹیوبوں کو ایک ساتھ ویلڈنگ کا معاملہ نہیں ہے۔ جوائنٹ میں موجود راگ کے چہرے کو آنے والے منحنی خطوط وحدانی ممبر سے مرکوز بوجھ کے تحت پنچنگ قینچ اور مقامی پلاسٹیفیکیشن کے لیے چیک کرنا پڑتا ہے، ڈیزائن کی دفعات جیسے کہ EN 1993-1-8 سیکشن 7 یا CIDECT ڈیزائن گائیڈز جو خاص طور پر ٹیوبلر جوائنٹ ڈیزائن کے لیے تیار کیے گئے ہیں۔ یہ چیک حقیقی طور پر ایک معیاری اوپن سیکشن کنکشن ڈیزائن کے مقابلے میں زیادہ ملوث ہیں، اور ڈیزائن کے مرحلے پر اس پیچیدگی کو کم کرنا ٹیوبلر ٹراس پروجیکٹس پر دیر سے مرحلے کے دوبارہ ڈیزائن کے زیادہ عام ذرائع میں سے ایک ہے۔

اس میں سے کوئی بھی کھوکھلے حصے کے کنکشن کو ناقابل عمل نہیں بناتا ہے - نلی نما ٹرسس دنیا بھر میں کامیابی کے ساتھ بنائے جاتے ہیں - لیکن اس کا مطلب یہ ہے کہ فیبریکیشن اور کنکشن ڈیزائن کی لاگت کو سیکشن سے حاصل ہونے والی مادی کارکردگی کے مقابلے میں تولا جانا چاہیے، بجائے اس کے کہ یہ مان لیا جائے کہ کھوکھلی سیکشن ہر معاملے میں ایک سیدھی لاگت کی جیت ہے۔

اوپر دی گئی ہر چیز کو دیکھتے ہوئے، اس کے بارے میں براہ راست ہونا ضروری ہے کہ I-بیم یا چینل کہاں بہتر انتخاب رہتا ہے: بنیادی موڑنے والے اراکین جہاں ایک محور کے بارے میں بنیادی طور پر بوجھ لگایا جاتا ہے، اور جہاں اس محور کو ڈھانچے کی جیومیٹری سے معلوم اور طے کیا جاتا ہے - ایک عام فرش بیم جو سلیب کو سپورٹ کرتا ہے، مثال کے طور پر، صرف ایک اور xi کے بارے میں۔ I-سیکشن کا مواد، جو غیر جانبدار محور سے دور فلینجز میں مرتکز ہوتا ہے، ایک بند دائرہ کے ارد گرد تقسیم کیے گئے کھوکھلے حصے کے مواد سے خالص غیر محوری موڑنے میں زیادہ موثر ہوتا ہے۔

کھلے حصے بھی جڑنے کے لیے عام طور پر سستے ہوتے ہیں، جیسا کہ اوپر بتایا گیا ہے، اور عام طور پر کھوکھلی حصوں کی نسبت بہت بڑے، گہرے اراکین کے لیے معیاری رولڈ سائز کی وسیع رینج میں زیادہ وسیع پیمانے پر دستیاب ہیں۔ سیدھی منزل کے شہتیر کے لیے، I-سیکشن عام طور پر زیادہ اقتصادی تفصیلات رہتا ہے۔ کثیر دشاتمک بوجھ کے سامنے آنے والے کالم کے لیے، کمپریشن اور ممکنہ ٹارشن کے تحت ایک بریسنگ ممبر، یا اسپیس فریم میں ٹرس کورڈ کے لیے، ایک کھوکھلا حصہ عام طور پر مادی کارکردگی اور بہت سے معاملات میں، آگ کی کارکردگی دونوں پر جیتتا ہے۔

 

 

 

 

کھوکھلے اور کھلے حصوں کے درمیان انتخاب کسی ایک کے واضح طور پر اعلیٰ ہونے کا معاملہ نہیں ہے - یہ سیکشن جیومیٹری کو اصل لوڈ کیس سے ملانے کا معاملہ ہے جس کا ممبر تجربہ کرتا ہے۔ اس فیصلے کا وزن کرنے والا ایک سٹرکچرل انجینئر واقعی پوچھ رہا ہے: کیا یہ ممبر ایک ہی متوقع سمت سے بوجھ دیکھتا ہے، یا متعدد سمتوں سے اور ممکنہ طور پر ٹارشن؟ کیا مقامی بکلنگ کی درجہ بندی زیر غور دیوار کی موٹائی پر ڈیزائن کو کنٹرول کرنے جا رہی ہے؟ فلینج پلیٹس، کیپ پلیٹس، یا نلی نما جوائنٹ چیکس کو فیکٹر کرنے کے بعد کنکشن ڈیزائن کی اصل قیمت کیا ہوتی ہے، بجائے اس کے کہ اسٹیل کی فی ٹن قیمت؟

تصریح کے مرحلے - پر اس کا حق حاصل کرنا بجائے اس کے کہ کسی بھی سیکشن کی قسم کو عادت یا کسی ماضی کے پروجیکٹ کو استعمال کرنے کے لیے پیش آیا ہو۔

ابھی رابطہ کریں۔