सिर्फ़ कंक्रीट काफ़ी क्यों नहीं
कंक्रीट सीमेंट, रेत, छोटे पत्थर (गिट्टी) और पानी से बनता है। सूखकर यह पत्थर जैसा कड़ा हो जाता है।
यह संपीड़न (compression) में बहुत अच्छा है। संपीड़न यानी दबना या पिसना। कंक्रीट का टुकड़ा ऊपर से बहुत भारी वज़न सह लेता है।
यह तनाव (tension) में कमज़ोर है। तनाव यानी खिंचना। खींचने पर कंक्रीट जल्दी चटक जाता है। इसकी खिंचाव की ताक़त दबाव की ताक़त का लगभग दसवाँ हिस्सा होती है।
बीम एक आड़ा हिस्सा है। उस पर भार रखने से वह झुकती है। ऊपर का हिस्सा दबता है और नीचे का हिस्सा खिंचता है। इसलिए सादा कंक्रीट बीम पहले नीचे से चटकती है।
सरिया कमज़ोर तरफ़ को मज़बूत करता है
प्रबलित कंक्रीट (RC) यानी वह कंक्रीट जिसके अंदर स्टील की छड़ें हों। इन छड़ों को सरिया या रीबार कहते हैं।
स्टील खिंचाव में मज़बूत है। इसलिए सरिया खिंचने वाली तरफ़ लगाते हैं, यानी बीम में नीचे की ओर। दबाव कंक्रीट सहता है, खिंचाव स्टील।
स्टील और कंक्रीट के साथ काम करने के तीन कारण हैं:
- कंक्रीट खुरदरे सरिये को पकड़ लेता है (इसे बंध या bond कहते हैं)।
- गर्म होने पर दोनों लगभग बराबर फैलते हैं, इसलिए अलग नहीं होते।
- कंक्रीट क्षारीय है। वह स्टील को जंग और आग से बचाता है।
आरसीसी इमारत के हिस्से
आरसीसी इमारत कुछ सरल हिस्सों से बनती है। हर हिस्सा अपना भार नीचे वाले हिस्से को देता है।
- स्लैब: सपाट फ़र्श या छत। यह भार बीम को देता है।
- बीम: आड़ा हिस्सा। नीचे का मुख्य सरिया खिंचाव सहता है। स्टिरप (घेरे) तिरछी कटान (शियर) रोकते हैं।
- कॉलम (स्तंभ): खड़ा हिस्सा। इसमें ज़्यादातर दबाव होता है। खड़ा सरिया और घेरे कंक्रीट को बाँधे रखते हैं।
- नींव: चौड़ा आधार जो भार को ज़मीन पर फैलाता है।
बीम और कॉलम को मज़बूती से जोड़कर बने ढाँचे को दृढ़ फ्रेम (rigid frame / रामेन) कहते हैं। दीवारें अक्सर बस भराई होती हैं।
अच्छाइयाँ और कमियाँ
अच्छाइयाँ: किसी भी आकार में ढल सकता है, मज़बूत और टिकाऊ है, जलता नहीं, सस्ता है क्योंकि सामान आसानी से मिलता है, और ठीक से बने तो हवा और भूकंप सह लेता है।
कमियाँ: भारी है, जमने (क्योरिंग) में कई दिन लगते हैं, खराब काम से अंदर खाली जगह रह सकती है, और दरार से पानी घुसकर सरिये को जंग लगा देता है। जंग लगा सरिया फूलकर कंक्रीट की परत तोड़ देता है।
इसलिए कवर (सरिये के ऊपर कंक्रीट की मोटाई) पूरा रखते हैं और कंक्रीट पर पानी से तराई (क्योरिंग) करते हैं।
करके देखो
3D में: आख़िरी चरण पर जाओ। सरिये के बिना भार 70% पर ले जाओ और बीम को चटकते-टूटते देखो। अब "सरिया लगाएँ" पर टिक करो और फिर भार बढ़ाओ।
घर पर: एक मोटी सूखी चॉक लो। दोनों सिरे पकड़कर धीरे से मोड़ो। वह नीचे के किनारे से पहले टूटती है। अब चॉक को सिरे से सिरे तक दबाओ। वह नहीं टूटती। कंक्रीट भी ऐसा ही है: दबाव में मज़बूत, खिंचाव में कमज़ोर।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- संपीड़न = दबना; तनाव = खिंचना; शियर = कटना/फिसलना
- कंक्रीट की तनाव-क्षमता दबाव-क्षमता की लगभग 1/10 होती है
- RC = कंक्रीट (दबाव सहे) + स्टील सरिया (खिंचाव सहे)
- बीम: मुख्य सरिया नीचे, उसके चारों ओर स्टिरप
- कवर = सरिये के ऊपर कंक्रीट की मोटाई (जंग और आग से बचाव)
हल किए गए उदाहरण
1. एक बीम दो सहारों पर टिकी है और बीच में भार है। कौन-सा तरफ़ खिंचता है और मुख्य सरिया कहाँ लगेगा?
बीच का भार बीम को नीचे झुकाता है। ऊपर दबाव है और नीचे खिंचाव। मुख्य सरिया नीचे की ओर लगेगा।
2. एक कंक्रीट टुकड़ा 30 इकाई दबाव सह सकता है पर सिर्फ़ 3 इकाई खिंचाव। दोनों की तुलना करो।
30 ÷ 3 = 10। यह दबाव में खिंचाव से 10 गुना मज़बूत है। इसलिए खिंचाव वाली जगह स्टील लगाते हैं।
3. दीवार से बाहर निकली बालकनी की स्लैब पर सिरे पर भार है। मुख्य सरिया ऊपर लगेगा या नीचे?
बाहर निकली (कैंटिलीवर) स्लैब का सिरा नीचे झुकता है, इसलिए ऊपर की सतह खिंचती है। मुख्य सरिया ऊपर की ओर लगेगा। सरिया वहाँ जहाँ खिंचाव है।
आम गलतियाँ
- हर हिस्से में सरिया नीचे ही लगा देना। सरिया वहाँ लगता है जहाँ खिंचाव है, कैंटिलीवर में वह ऊपर है।
- सोचना कि स्टील कंक्रीट का दबाव बढ़ाने के लिए है। वह मुख्यतः खिंचाव (और घेरे व शियर) के लिए है।
- मानना कि स्टील और कंक्रीट सिर्फ़ गोंद से चिपकते हैं। सरिये की पसलियाँ पकड़ (बंध) देती हैं।
- कवर को अनदेखा करना। कवर पतला हो तो जंग सरिये तक पहुँचकर कंक्रीट तोड़ देती है।