कंक्रीट की संरचनाएँ
कंक्रीट सीमेंट, रेत, छोटे पत्थर (गिट्टी) और पानी का मिश्रण है। शुरू में यह गाढ़ा लेप होता है, फिर पत्थर जैसा सख़्त हो जाता है।
दो तरह के धक्के ज़रूरी हैं। संपीडन (compression) यानी दबाव। तनाव (tension) यानी खिंचाव। कंक्रीट दबाव खूब सहता है, पर खिंचाव बहुत कम। वह खिंचाव उतना ही सह पाता है जितना दबाव का लगभग दसवाँ हिस्सा।
इसलिए सादा कंक्रीट (बिना सरिया) वहाँ लगता है जहाँ भार ज़्यादातर दबाता है: नींव, मोटी दीवारें, गुरुत्व बाँध, नहर की अस्तर, ठोस ज़मीन पर खेत की सड़क की स्लैब और छोटे चेक डैम।
मुड़ने पर सादा कंक्रीट फट जाता है। इसलिए उसे मोटा और छोटा रखते हैं, लंबी पतली बीम की तरह कभी नहीं।
प्रबलित कंक्रीट (RCC) की संरचनाएँ
जब बीम मुड़ती है तो उसका निचला हिस्सा खिंचता है और ऊपरी हिस्सा दबता है। खिंचने वाली तरफ़ हम इस्पात की सरिया (rebar) डालते हैं। इस्पात खिंचाव में मज़बूत है। कंक्रीट सरिया को जगह पर पकड़ता है, दबाव बाँटता है और सरिया को जंग से बचाता है।
यह मेल क्यों चलता है? कंक्रीट सरिया को कसकर पकड़ता है और गरमी-सरदी में दोनों लगभग बराबर फैलते-सिकुड़ते हैं। इसलिए वे एक शरीर की तरह काम करते हैं।
सरिया के चारों ओर कंक्रीट की परत चाहिए, जिसे कवर (cover) कहते हैं। कवर पानी और हवा को रोकता है ताकि सरिया में जंग न लगे। आम तौर पर कवर लगभग 2 से 5 सेमी होता है, पानी की टंकी में ज़्यादा।
खेत में RCC का उपयोग पानी की टंकी, साइलो, पुल, पुलिया, नहर के गेट, ड्रॉप संरचना, पशुशाला के फ़र्श और बीम-स्लैब वाली इमारतों में होता है।
इस्पात की संरचनाएँ
इस्पात संरचना एंगल, चैनल और I-बीम जैसे इस्पात के टुकड़ों से बनती है, जिन्हें बोल्ट, रिवेट या वेल्डिंग से जोड़ते हैं। इस्पात दबाव और खिंचाव दोनों में मज़बूत है।
अच्छी बातें: वज़न के हिसाब से बहुत मज़बूत, जल्दी बन जाती है, लंबी दूरी पार करती है और पुराने हिस्से दोबारा काम आते हैं। कमज़ोरियाँ: रंग या जस्ता न चढ़ाओ तो जंग लगती है, तेज़ आग में ताकत घट जाती है, और लंबी पतली छड़ दबने पर बग़ल में मुड़ सकती है (बकलिंग)।
ट्रस (truss) में छड़ें त्रिभुज बनाकर जुड़ती हैं। त्रिभुज अपना आकार नहीं बदल सकता, इसलिए ढाँचा अकड़ा रहता है। खेत में उपयोग: ग्रीनहाउस और पशुशाला के ढाँचे, अनाज साइलो, पानी की टंकी के टावर, स्प्रिंकलर पाइप के सहारे और गेट।
तीनों में से चुनाव कैसे करें
- ज़्यादातर दबाव, भारी, लंबी उम्र: सादा कंक्रीट।
- मुड़ना, पानी का दबाव, मज़बूत और टिकाऊ, बाद में हटाना नहीं: RCC।
- लंबी दूरी, हल्का वज़न, जल्दी काम, बाद में हटाना या बढ़ाना हो सकता है: इस्पात।
लागत, स्थानीय सामग्री, नीचे की मिट्टी और कितने साल चलना है, यह भी सोचो।
खुद करके देखो: बिस्कुट की जाँच
एक सूखा बिस्कुट लो। हथेलियों के बीच दबाओ: कुचलना मुश्किल है। अब दोनों सिरे पकड़कर मोड़ो: ज़रा-सा मुड़ते ही टूट जाता है। बिस्कुट कंक्रीट जैसा है: दबाव में ठीक, मुड़ने में कमज़ोर। अब चिकनी मिट्टी की एक पट्टी बनाओ, उसके निचले हिस्से में पतली तीली दबाकर सुखा लो और मोड़ो: वह ज़्यादा देर टिकती है। तीली सरिया का काम करती है।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- संपीडन = दबाव; तनाव = खिंचाव
- सादा कंक्रीट: दबाव में मज़बूत, खिंचाव में कमज़ोर
- RCC = कंक्रीट + खिंचाव वाले हिस्से में इस्पात की सरिया
- कवर = सरिया के चारों ओर कंक्रीट की परत (जंग से बचाव)
- इस्पात: दोनों में मज़बूत; हल्का; जंग और बकलिंग का डर
हल किए गए उदाहरण
1. खेत की सड़क की स्लैब ठोस ज़मीन पर है और उस पर गाड़ी का भार नीचे दबता है। सादा कंक्रीट या RCC?
ज़मीन स्लैब को पूरी लंबाई में सहारा देती है, इसलिए वह मुश्किल से मुड़ती है। हल्की गाड़ियों के लिए सादा कंक्रीट काफ़ी है। दरारें रोकने के लिए थोड़ी जाली डाली जा सकती है।
2. नहर पर पुल दो दीवारों पर टिकी बीम है। बीम का कौन-सा हिस्सा खिंचता है और सरिया कहाँ लगेगी?
दो सहारों पर टिकी बीम नीचे की ओर झुकती है। निचला हिस्सा खिंचता है। इसलिए मुख्य सरिया नीचे की ओर लगेगी।
3. कैंटिलीवर (एक सिरे पर जकड़ी, दूसरा सिरा खुला बीम) पर भार है। मुख्य सरिया कहाँ लगेगी?
कैंटिलीवर में ऊपर का हिस्सा खिंचता है। इसलिए मुख्य सरिया ऊपर की ओर, जकड़े हुए सिरे के पास लगेगी।
4. किसान को 12 मीटर चौड़ा शेड चाहिए जिसमें अंदर खंभे न हों और जल्दी बने। कौन-सी संरचना?
इस्पात का ट्रस ढाँचा। यह हल्का है, लंबी दूरी पार करता है और जल्दी खड़ा हो जाता है।
5. बीम 300 मिमी चौड़ी है और दोनों तरफ़ 40 मिमी कवर चाहिए। कवर के बीच कितनी जगह बची?
300 - 40 - 40 = 220 मिमी।
6. सादा कंक्रीट फटने से पहले 3 N प्रति मिमी² खिंचाव सह सकता है। बीम के निचले हिस्से में 5 N प्रति मिमी² खिंचाव है। क्या वह फटेगा? हल क्या है?
5, 3 से ज़्यादा है, इसलिए फटेगा। सरिया खिंचाव सँभालेगी तो कंक्रीट को सँभालना नहीं पड़ेगा।
आम गलतियाँ
- यह सोचना कि कंक्रीट हर तरह से मज़बूत है। वह सिर्फ़ दबाव में मज़बूत है।
- दो सहारों वाली बीम में सरिया बीच या ऊपर डालना। वह खिंचने वाले निचले हिस्से में होनी चाहिए।
- कवर कम रखना, जिससे सरिया में जंग लगती है और कंक्रीट फूटकर उखड़ता है।
- यह मानना कि इस्पात कभी फेल नहीं होता। पतला इस्पात मुड़ता है, जंग खाता है और आग में कमज़ोर होता है।