एक प्रबलित कंक्रीट संरचना के डिजाइन जीवन की गणना कैसे की जाती है?


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बड़े स्ट्रक्चरल प्रोजेक्ट्स के लिए स्पेसिफिकेशन्स आमतौर पर स्ट्रक्चर की स्पेसिफिक डिजाइन के लिए कॉल करते हैं। यह 50 वर्ष, 100 वर्ष आदि हो सकता है।

इस समय अवधि में अपेक्षित संक्षारण के लिए अतिरिक्त मोटाई को जोड़ने के लिए स्टील के लिए डिज़ाइन जीवन को सरल बनाना उतना ही सरल हो सकता है । यह गणना कोटिंग्स या स्टील के प्रकार के आधार पर किसी भी भिन्नता को भी ध्यान में रखेगी।

इतिहास से पता चला है कि असमान कंक्रीट संरचनाएं सैकड़ों वर्षों तक रह सकती हैं । रोमनों के पास इसके कुछ उदाहरण हैं जैसे कि पंथियन

प्रबलित कंक्रीट के साथ समस्या यह है कि अंततः प्रबलिंग मजबूत हो जाएगी , आकार में विस्तार होगा , और कंक्रीट को दरार करने का कारण होगा। उपयोग किए जाने वाले समुच्चय के साथ भी समस्याएं हो सकती हैं।

एक डिजाइनर, अनुबंध द्वारा, प्रबलित कंक्रीट संरचना के जीवन की गणना कैसे कर सकता है?


आज के अधिकांश भवनों की योजना 60 वर्ष की है।
पीटर - मोनिका

यह प्रश्न मेरे आस-पास गलत तरीका है। आप एक संरचना डिज़ाइन नहीं करते हैं और फिर उसके डिज़ाइन जीवन की गणना करते हैं; आप यह निर्धारित करते हैं कि डिजाइन जीवन की क्या आवश्यकता है और फिर इसे पूरा करने के लिए डिजाइन करें। शायद सवाल यह होना चाहिए कि "किसी ठोस संरचना के डिजाइन के कौन से पहलू उसके डिजाइन जीवन से प्रभावित होते हैं?"। इसके अलावा, मैंने कभी किसी डिजाइनर को किसी संरचना के जीवन की गारंटी देते हुए नहीं सुना।
एंडी

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@AndyT आप सही हैं कि आप एक डिजाइन जीवन को पूरा करने के लिए एक संरचना तैयार करते हैं। हो सकता है कि सवाल थोड़ा अलग तरीके से पूछा जा सकता है, लेकिन अंतिम परिणाम एक ही है। आप एक डिजाइन जीवन की आवश्यकता की गारंटी कैसे दे सकते हैं। और हां, मैंने इसे अनुबंधों में देखा है।
hazzey

डिजाइन जीवन डिजाइन भार को प्रभावित करता है जो सांख्यिकीय रूप से आधारित होते हैं। उदाहरण के लिए, विंड लोड डिजाइन जीवन पर निर्भर है, क्योंकि संरचना का लंबा जीवन, अधिक हवाओं को देखने की संभावना है। लेकिन, डिज़ाइन हवा की गारंटी नहीं है कि डिज़ाइन जीवन के भीतर से अधिक न हो - यह एक सांख्यिकीय अपेक्षा है, एक कठिन तथ्य नहीं है। एक इंजीनियर इसलिए गारंटी नहीं दे सकता है कि संरचना अपने इच्छित जीवन के लिए जीवित रहेगी। (यह एक उत्तर का हिस्सा बन सकता है "डिज़ाइन जीवन से कौन से पहलू प्रभावित होते हैं?", लेकिन "आप जीवन की गारंटी कैसे दे सकते हैं?")
एंडी

@hazzey क्या एक महान (और जटिल!) सवाल। मैंने सोचा था कि आप 100 साल की सेवा जीवन के लिए कुछ चल रहे अनुसंधान wrt विकासशील पुल डिजाइन मानदंड में रुचि रख सकते हैं । यह थोड़ी देर के लिए मेरी पढ़ने की सूची पर रहा है - आपने आखिरकार मुझे खुदाई करने के लिए प्रेरणा दी है!
केबलस्टेय

जवाबों:


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डिजाइन जीवन दो अलग-अलग चीजों में से एक हो सकता है, और वे विनिमेय नहीं हैं।

'100 वर्ष डिजाइन जीवन' के संदर्भ का अर्थ यह हो सकता है कि यह '1-इन -100-वर्ष' लोडिंग केस (विंड लोड, या ज्वारीय उछाल, या जो भी हो) के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह केवल लोडिंग के परिमाण को मापने के साधन के बारे में है। यह वास्तव में कुछ भी नहीं है जो संरचना के स्थायित्व के साथ करना है, यह संरचना की ताकत के बारे में है।

सवाल एक अलग मामले के बारे में पूछता है - स्थायित्व, और विशेष रूप से प्रबलित कंक्रीट का स्थायित्व। यह विशिष्ट वातावरण में पिछले अनुभव के संदर्भ में सामान्य रूप से निर्धारित किया जाता है, जो आपको बताता है कि महत्वपूर्ण गिरावट तंत्र क्या होने की संभावना है, और फिर या तो एक मानक समाधान का संदर्भ, या उस तंत्र के लिए जीवनकाल की गणना। गणना आम तौर पर कुछ हद तक आनुभविक होती है।

एक 'मानक' संरचना के लिए, 'सामान्य' जोखिम स्थिति, 'सामान्य' ठोस विशेषताओं और 'सामान्य' डिज़ाइन जीवन आवश्यकताओं के साथ, प्रासंगिक डिज़ाइन कोड में मानक समाधान होंगे, जो संभवतः केवल कवर की मात्रा को परिभाषित करेगा डिजाइन जीवन को संतुष्ट करें। Iction सामान्य ’का गठन क्या डिजाइन कोड के अधिकार क्षेत्र पर निर्भर करेगा - सीमेंट के विभिन्न मिश्रण दुनिया के विभिन्न हिस्सों में उपलब्ध हैं, और पूर्ण-समशीतोष्ण देश में राष्ट्रीय डिजाइन कोड के लिए 'सामान्य' क्या नहीं होगा ' उष्णकटिबंधीय या ध्रुवीय क्षेत्रों में सामान्य '।

उदाहरण के लिए, अरब प्रायद्वीप में स्पलैश ज़ोन में एक संरचना में, ठंढ का हमला एक समस्या नहीं है, लेकिन शारीरिक नमक हमला (या नमक अपक्षय) होगा। फ्रॉस्ट हमला वह जगह है जहाँ छिद्रों और दरारों में पानी जम जाता है और कंक्रीट को तोड़ देता है। नमक का अपक्षय वह जगह है जहां खारे पानी को खराब किया जाता है और इस दर पर वाष्पित हो जाता है कि नमक के क्रिस्टल छिद्रों के भीतर उग जाते हैं और कंक्रीट को तोड़ देते हैं।

यदि कोई डिज़ाइनर बाहर निकलता है तो उसके स्थानीय डिज़ाइन नियम 'सामान्य' मानते हैं, या यदि पर्यावरण विशेष रूप से आक्रामक है, या टिकाऊपन की आवश्यकताएं असामान्य रूप से खराब हैं, तो एक विशिष्ट गणना की आवश्यकता होगी।

प्रबलित कंक्रीट की सबसे आम विफलता यह है कि धातु सुदृढीकरण को खुरचना शुरू होता है। कंक्रीट में स्टील कोरोड नहीं करता है क्योंकि कंक्रीट बहुत उच्च पीएच है, और उच्च-पीएच वातावरण में स्टील 'निष्क्रिय' है और कोरोड नहीं करता है। हालांकि, समय के साथ धीरे-धीरे वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड कंक्रीट में फैल जाता है और इसे बेअसर कर देता है। यदि आप अपने कंक्रीट की विशेषताओं को जानते हैं, तो आप अनुमान लगा सकते हैं कि यह कितनी तेजी से होता है (अनुभवजन्य अनुभव के संदर्भ में)।

आमतौर पर वास्तव में जंग को ट्रिगर करता है (कम से कम समुद्री या अन्य नमकीन वातावरण में - जैसे सड़क नमक), हालांकि, क्लोराइड हमला है, जहां क्लोराइड आयन सतह से अलग होते हैं। एक बार बार की सतह पर क्लोराइड आयनों की सांद्रता एक महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुँच जाती है, तो जंग जल्द ही लग जाएगी। आप इसकी गणना कर सकते हैं, यदि आप सतह पर (अनुभवजन्य डेटा से) क्लोराइड की एक सांद्रता ग्रहण करते हैं, और कंक्रीट की विशेषताओं को जानते हैं (या तो आनुभविक डेटा, या परीक्षण करके पता चलता है कि तेजी से क्लोराइड आयन इसके माध्यम से कैसे फैलते हैं, लेकिन कंक्रीट के रूप में सावधान रहें उम्र, इसकी विशेषताएं बदल जाती हैं, और आपको इसके लिए अनुमति देने की आवश्यकता होती है), और महत्वपूर्ण सीमा (अनुभवजन्य डेटा से) को जानते हैं।

एक आसान मुफ्त कार्यक्रम है जो यह गणना आपके लिए Life-365 कहलाता है , और यह एक अमेरिकन कंक्रीट इंस्टीट्यूट समिति से निकलता है। यह आपके लिए क्लोराइड प्रसार की गणना करता है, रेखांकन और सामान खींचता है, और यदि आप यूएसए में हैं, तो आपके पास अनुभवजन्य डेटा भी है जिसकी आपको अंतर्निहित आवश्यकता है, इसलिए आपको यह देखने की आवश्यकता नहीं है कि स्थानीय स्थितियां क्या हैं। (मैं कार्यक्रम का उपयोग करता हूं, लेकिन अन्यथा इसके साथ संबद्ध नहीं हूं)। कार्यक्रम के मैनुअल में इसके पीछे विज्ञान की अधिक विस्तृत चर्चा है, लेकिन सबसे अच्छी बात यह है कि आप बस इसके साथ खेल सकते हैं और देख सकते हैं कि जीवन पर कुछ बदलने का क्या प्रभाव पड़ता है।

यदि आप कैल्क करते हैं और आपको पर्याप्त जीवन नहीं मिलता है, तो या तो आप सुदृढीकरण को गहरा कर सकते हैं (इसलिए क्लोराइड को फैलने में अधिक समय लगता है), या आप ठोस क्लोराइड को इसके माध्यम से फैलने के लिए अधिक प्रतिरोधक बनाते हैं, या आप बार का उपयोग करते हैं जिसे क्लोराइड (स्टेनलेस, कहते हैं) के उच्च सीमा मूल्य की आवश्यकता होती है, या आप सतह को बार, या कंक्रीट का इलाज करते हैं, या आप गैल्वेनिक या इलेक्ट्रो-केमिकल सिस्टम, या संक्षारण अवरोधक, या कुछ और में डालते हैं। इस सामग्री के बहुत सारे अनुभवजन्य डेटा पर वापस आते हैं - उन्होंने इसका परीक्षण किया है, और परीक्षण डेटा है जो दिखाता है कि यदि आप जो कुछ भी x राशि में रखते हैं, तो यह एन वर्षों तक जंग को रोक देगा।


आप सही हैं सवाल दीर्घकालिक स्थायित्व के बारे में है और घटना अवधि लोड नहीं है।
hazzey

दिलचस्प! मैं इस सिद्धांत को समझ सकता हूं कि आप अपने ठोस प्रकार, सुदृढीकरण की गहराई और स्थानीय परिस्थितियों से सैद्धांतिक स्थायित्व की गणना कर सकते हैं। लेकिन वास्तविक डिजाइन के संदर्भ में, मैं हमेशा यह उम्मीद करूंगा कि यह दूसरा रास्ता होगा। आप "मुझे x वर्ष डिजाइन जीवन की आवश्यकता है" से शुरू करते हैं और फिर कोड / मानक बताते हैं कि सुदृढीकरण गहराई और ठोस मिश्रण स्वीकार्य है।
एंडी

हां, लेकिन यह बहुत सारे डिजाइन में समान है - आप अनुमान लगाते हैं / उत्तर को जानते / पहचानते हैं, फिर जांचें कि यह आवश्यकताओं को संतुष्ट करता है। उदाहरण के लिए, किस गहराई की कंक्रीट बीम का उपयोग करना है? ऐसा कोई समीकरण नहीं है जो आपको बताए कि आपको क्या चाहिए, आप एक धारणा बनाते हैं और इसे जांचते हैं। स्थायित्व के लिए, कोड कुछ मार्गदर्शन देते हैं (आपके द्वारा सुझाई गई लाइनों के साथ) लेकिन अगर यह वास्तव में मायने रखता है या यह एक असामान्य रूप से आक्रामक वातावरण है, तो आप एक कैल्क करते हैं जैसे कि जीवन-365 द्वारा किया जाता है।
achrn

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मैं इस प्रश्न का उत्तर किसी भवन संरचना के संदर्भ में नहीं दे सकता; हालांकि, मैं एक प्रबलित कंक्रीट फुटपाथ के लिए कर सकता हूं, जो अभी भी आपके लिए कुछ ब्याज हो सकता है।

अन्य उत्तरों के अनुरूप, एक ट्रायल फुटपाथ डिजाइन तैयार किया जाता है, जिसे तब डिजाइन जीवन के खिलाफ मूल्यांकन किया जाता है। फुटपाथ पर छोड़े गए लोड को डिजाइन जीवन पर एक मानक धुरा पुनरावृत्ति के रूप में व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक फुटपाथ को 40 साल के डिजाइन जीवन से अधिक 1x10 5 मानक धुरा पुनरावृत्ति का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है । इसे डिज़ाइन पुनरावृत्तियाँ कहा जाता है।

एक परीक्षण फुटपाथ का चयन किया जाता है, फिर एक थकान विश्लेषण किया जाता है जो फुटपाथ के स्वीकार्य पुनरावृत्तियों को निर्धारित करता है । डिज़ाइन रिपीटिशन्स को तब स्वीकार्य रिपीटिशन द्वारा विभाजित किया जाता है और यदि यह मान, जो संचयी क्षति कारक (CDF) के रूप में परिभाषित किया गया है, तो <1.0 है, तो आपका फुटपाथ डिज़ाइन जीवन को जीवित रखेगा।

तो, सीडीएफ = एन / एन जहां एन = डिजाइन पुनरावृत्ति, एन = स्वीकार्य पुनरावृत्ति। ध्यान दें कि यदि आप अन्य शर्तों को जानते हैं, तो डिज़ाइन जीवन का निर्धारण करने के लिए आप बैक-कैलकुलेशन कर सकते हैं।


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एयर
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