जब दबावमा हुन्छ, इस्पातले टुट्नुको साटो झुक्ने गुणले भूकम्प प्रवृत्ति भएका क्षेत्रको लागि यसलाई उत्तम विकल्प बनाउँछ। कंक्रीट दबावमा सजिलै फुट्ने र टुट्ने हुन्छ, तर इस्पातका संरचनाहरूले बललाई आफ्नो ढाँचामा फैलाउँदै लचीलोपन देखाउँछन्। इस्पातले बनेका भवनहरूले भूकम्पको समयमा आफ्नो उचाइको लगभग १० देखि १५ प्रतिशतसम्म दुवैतिर हल्लिन सक्छन् भने पनि ठूलो क्षति नहुन सक्छ। यो लचीलापनले जीवन बचाउँछ किनभने यसले भूकम्पको समयमा भवनहरूलाई अचानक ढल्नबाट रोक्छ।
आधुनिक स्टील संरचनाहरूले यिल्डिङ ड्याम्पर र बक्लिङ-प्रतिबन्धित ब्रेसहरू जस्ता ऊर्जा-अवशोषण प्रणालीहरू प्रयोग गर्छन्। यी घटकहरू मुख्य भार वहन गर्ने सदस्यहरूमा आउनु अघि प्राप्त हुने भूकम्पीय बलको 70% सम्म अवशोषण गर्ने बलिदानी तत्वको रूपमा काम गर्छन्। प्रतिस्थापन योग्य भागहरूमा क्षति केन्द्रित गरेर, यी डिजाइनहरूले स्थायी विरूपण भए तापनि सम्पूर्ण संरचना अझै बनी रहन्छ भन्ने कुरा सुनिश्चित गर्छन्।
भूकम्पको समयमा भवनलाई अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान गर्न ब्रेस्ड फ्रेम र आधार विलगीकरण प्रणाली जस्ता तकनीकहरू प्रयोग गरिन्छ, जसले मूलतः भवनलाई भूमिको गतिबाट अलग गर्दछ। व्यवहारिक कार्यान्वयनको सन्दर्भमा, इन्जिनियरहरूले एलास्टोमेरिक बेयरिङ वा घर्षण पेन्डुलम विलगीकरण जस्ता उपकरणहरू स्थापना गर्छन् जसले भवनलाई तलको गतिको तुलनामा स्वतन्त्र रूपमा हल्लाउन दिन्छ। अधिकांश अध्ययनहरूका अनुसार, यसले भूकम्पको समयमा अनुभव गरिएको पार्श्व बललाई लगभग आधा देखि तीन चौथाइ सम्म घटाउन सक्छ। यस्ता संकर विधिहरू पनि छन् जहाँ तिनीहरूले विभिन्न विधिहरू, जस्तै असममित ब्रेस्ड फ्रेमहरू, संयोजन गर्छन् जसले स्थिरताको लागि पर्याप्त कडा हुनुको साथै आवश्यकता पर्दा केही लचिलोपन दिन सक्छ। यी प्रणालीहरूले धेरै तीव्र हल्लाइएको समयमा कति क्षति हुन्छ भन्ने नियन्त्रण गर्न मद्दत गर्छन्।
१९९४ को नर्थ्रिज भूकम्पले स्टीलको प्रतिरोधक क्षमतालाई प्रदर्शन गर्यो—पुनः सुसज्जित स्टील मोमेन्ट फ्रेम भवनहरूले कंक्रीट संरचनाहरूको तुलनामा धेरै राम्रो प्रदर्शन गरे। त्यस्तै, टोकियोको ३४६ मिटर अग्लो तोरानोमोन हिल्स टावरले २०११ को तोहोकु भूकम्पलाई आफ्नो स्टील डाइग्रिड प्रणाली र ट्यून्ड मास ड्याम्परहरूको कारणले चोटबिना झेल्यो, त्यतापनि ६.५ मिटर भू-विस्थापन अनुभव गर्दा पनि।
२०२३ को एक भूकम्पीय प्रदर्शन अध्ययनले देखाएको छ कि प्रमुख भूकम्पपछि स्टील संरचनाहरूले कंक्रीटको तुलनामा तीन गुणा छिटो पुनःस्थापना गर्छन्। लकडीले आफ्नो हल्का वजनको कारणले केही लचीलापन प्रदान गर्छ, तर यसमा स्टीलको निरन्तर यिल्ड सामर्थ्य (२७५–४५० MPa) छैन, जसले बहुमंजिल्ला भवनहरूमा संयुक्त अक्षीय र पार्श्व भारहरू संभाल्न स्टीललाई ४०% बढी प्रभावकारी बनाउँछ।
इस्पातको वजनको तुलनामा शक्ति मतलब भवनहरू १५० माइल प्रति घण्टाभन्दा बढीको हावाको सामना गर्न सक्छन्, जुन क्याटेगरी चार चक्रवातको समयमा हामीले देख्ने करिब करिब समान छ, जसले संरचनामा कुनै ठूलो क्षति नपु¥याउन। इस्पातलाई यति विशेष बनाउने कुरा यो हो कि दबाव बढ्दा यो तुरुन्तै भाँचिन्छ भन्दा झुक्छ। यो झुकावले वास्तवमा केही शक्तिलाई अवशोषित गर्न मद्दत गर्छ र जोडहरू पूर्ण रूपमा असफल हुनबाट बचाउँछ। वास्तविक प्रदर्शनका आँकडाहरू हेर्दा, २०२२ मा विन्ड सेफ्टी इन्स्टिच्यूटले प्रकाशित अनुसन्धानअनुसार इस्पात प्यानलहरूले उड्ने मलबाबाट प्रवेश गर्ने क्षमतालाई अन्य सामान्य निर्माण सामग्रीको तुलनामा लगभग ७२ प्रतिशत राम्रो ढंगले प्रतिरोध गर्न सक्छन्। तूफानहरू नियमित रूपमा आउने क्षेत्रहरूमा बस्ने कसैका लागि, सुरक्षाका कारणले यस्तो सुरक्षा भिन्नता धेरै महत्त्वपूर्ण हुन्छ।
हरिकेन माइकल (२०१८) पछि, फ्लोरिडाको पनामा सिटीमा ९२% स्टील-फ्रेम भवनहरू १६० माइल प्रति घण्टाको हावा र व्यापक विनाशकप्रति संचालनात्मक रहे। ओक्लाहोमाको मूर काउन्टी जस्ता चक्रवात प्रभावित क्षेत्रहरूमा, फेमाको २०२१ को भवन प्रदर्शन मूल्याङ्कन अनुसार लकडीको फ्रेम भएका संरचनाहरूको तुलनामा स्टीलका भवनहरूमा छानो ढल्ने समस्या ४०% कम देखिएको छ।
स्टीलको छानोको वजन कंक्रीटको भारी ६.५ पाउण्डको तुलनामा प्रति वर्ग फुट मात्र २.१ पाउण्ड नै हुन सक्छ, तर उत्थान बलको विरुद्धमा यसले शक्तिमा गुमाएको कमीलाई भरपाई गर्छ। लोड स्थानान्तरण गर्ने र सुरक्षित रूपमा जोडिएर रहने क्षमताको कारणले यी अवस्थामा स्टीलले तीन गुणा राम्रो प्रदर्शन गर्न सक्छ। परीक्षणहरूले देखाएको छ कि उन्नत फास्टनिङ प्रणाली प्रयोग गर्दा हावाको तनावको समयमा जोडहरू अलग हुने सम्भावना ५८ प्रतिशतले कम हुन्छ भनेर हावा सुरूङ प्रयोगहरूले देखाएका छन्। यसको अर्थ नै यो हो कि प्रकृतिले आफ्नो खराबमा खराब स्थिति फाल्दा पनि भवनहरू स्थिर रहन्छन्।
वायु प्रतिरोध अधिकतम पार्न, आधुनिक स्टील भवनहरूले वायुगतिक डिजाइन तत्वहरू समावेश गर्छन्:
भविष्यवाणी मोडेलिङ सफ्टवेयरसँग संयोजन गर्दा, यी विशेषताहरूले तटीय क्षेत्रहरूमा ASCE 7-22 वायु लोड आवश्यकताहरूलाई 15–25% सम्म बढी पार्न सक्षम बनाउँछ।
इस्पात जल्दैन र लगभग १,३०० डिग्री सेल्सियसमा पग्लन्छ जुन धेरै उच्च तापक्रम हो। यसको अर्थ यो आगोमा नलाग्ने वा आगो लाग्दा खतरनाक ग्याँसहरू छोड्दैन। २०२२ मा NIST बाट भएको केही अनुसन्धानअनुसार, लकडीको फ्रेमको तुलनामा इस्पातको फ्रेमबाट बनेका भवनहरू लगभग ४२ प्रतिशत लामो समयसम्म ठूलो रहन्छन्। आपतकालीन अपतटनको समयमा यो अतिरिक्त समयले ठूलो फरक पार्न सक्छ। यद्यपि तापक्रम ५३० डिग्री सेल्सियसमा पुग्दा इस्पातले आफ्नो शक्ति गुमाउन थाल्छ, आधुनिक भवन नियमहरूले यो समस्या समाधान गर्ने तरिकाहरू राख्छन्। तिनीहरूले ब्याकअप प्रणालीहरू समावेश गर्छन् र संरचनाहरूलाई छुट्टा-छुट्टै खण्डहरूमा विभाजन गर्छन् जसले गर्दा भवनको एउटा भाग क्षतिग्रस्त भएतापनि अन्य क्षेत्रहरू सुरक्षित रूपमा बाहिर निस्कन पर्याप्त स्थिर रहन्छन्।
यी विशेष फूल्ने कोटिंगहरू उच्च तापक्रममा पुग्दा फुल्न थाल्छन्, जसले एउटा सुरक्षात्मक कार्बन पर्त बनाउँछ जसले स्टिलको तातो हुने गतिलाई धेरै ढिलो पार्छ। यसलाई सिमेन्ट आधारित अग्नि-प्रतिरोधी सामग्रीसँग मिलाउँदा संरचनात्मक तत्वहरू जस्तै बीम र स्तम्भहरूले ASTM E119 को कठोर अग्नि परीक्षणलाई २ देखि ४ घण्टासम्म सफलतापूर्वक पार गर्न सक्छन्, जसअघि कुनै झुकाव आउँदैन। पछिल्लो अध्ययनहरूले देखाएको छ कि उचित रूपमा कोट गरिएको स्टिलले ८०० डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा पनि यसको लगभग ९० प्रतिशत भार क्षमता कायम राख्छ, जबकि नियमित असुरक्षित स्टिल उही अवस्थामा मात्र ३५ प्रतिशत क्षमतामा झर्छ, जुन गत वर्ष जर्नल अफ फायर प्रोटेक्शन इन्जिनियरिङ्गमा प्रकाशित नतिजाहरूमा उल्लेख छ।
जब लागुनले लगभग ३०० डिग्री सेल्सियस वा ५७२ फ्यारेनहाइट पुग्छ, यसले जल्न थाल्छ र आगोलाई छिटो फैलिन दिने ज्वलनशील ग्याँसहरू बाहिर निकाल्छ। गत वर्षको नेशनल फायर प्रोटेक्सन एसोसिएसनका तथ्याङ्क अनुसार यी ग्याँसहरूले नै सबै मृत्युदायी भवन आगलागीमध्ये लगभग दुई तिहाईको कारण बन्छन्। यहाँ सामग्री परिवर्तन गर्नाले ठूलो फरक पार्छ। लागुनले जस्तै इन्धनको स्रोत फलामले उपलब्ध गराउँदैन, जसले गर्दा आगो संरचनामा त्यति सजिलोसँग फैलिँदैन। परीक्षणहरूले देखाएको छ कि फायर प्रोटेक्सन रिसर्च फाउण्डेसनको अनुसन्धान अनुसार फलामले आगोको फैलावटको दरलाई लगभग ८३ प्रतिशतले कम गर्छ। यद्यपि कालो परेको लागुनको तहले केही समयको लागि तातोबाट हुने तत्कालको क्षतिबाट बचाव गर्न सक्छ, उच्च तापक्रममा फलाम धेरै बढी अनुमान गर्न सकिने ढंगले व्यवहार गर्छ। यो अनुमान गर्न सकिने स्वभावले संरचनात्मक इन्जिनियरहरूलाई भवनभरि राम्रो समर्थन प्रणाली योजना बनाउन मद्दत गर्छ। नतिजास्वरूप, फलामको फ्रेमबाट बनेका उच्च भवनहरू तीव्र आगोको समयमा ढल्ने जोखिमबाट धेरै कम छन्। ACI फायर रेजिस्टेन्स कमिटीद्वारा गरिएका अध्ययनहरूले यस्ता डिजाइनहरूले पारम्परिक लागुनको निर्माणको तुलनामा ढल्ने सम्भावनालाई लगभग ९१ प्रतिशतले घटाउँछ भनी देखाएको छ।
स्टीलको अनुकूलन क्षमताले इन्जिनियरहरूलाई विभिन्न क्षेत्रहरूमा कुन प्रकारका आपदाहरू आउन सक्छन् भन्ने आधारमा उनीहरूको डिजाइन अनुकूलन गर्न अवसर दिन्छ। उदाहरणका लागि, बाढीले ग्रसित हुने स्थानहरूमा स्टील समर्थनहरू सामान्य बाढीको स्तरभन्दा माथि उठाइन्छ। तटीय क्षेत्रहरूमा रहेका भवनहरूले झुल्लो हावाबाट जंग लाग्नबाट बचाउने विशेष मिश्र धातुहरू समावेश गर्छन्। आपदाको समयमा संरचनाहरू कसरी टिकाउँछन् भन्ने विषयमा गरिएका केही हालका अध्ययनहरूले देखाएको छ कि जब स्टील फ्रेमहरूलाई विशेष स्थानका लागि डिजाइन गरिन्छ, त्यसले सामान्य निर्माण विधिहरूको तुलनामा मर्मत खर्चमा लगभग 40 प्रतिशतसम्म कमी ल्याउन सक्छ। यी अनुकूलित दृष्टिकोणहरूले केवल धन बचत गर्दैनन्, तर निर्माण नियमहरू पूरा गर्न र लामो समयसम्म प्रकृतिले फाल्ने चुनौतीहरूलाई राम्रोसँग झेल्नमा सहयोग गर्छन्।
इन्जिनियरहरूले भवनहरूको स्टिल संरचनाले १५० माइल प्रति घण्टाको हुरीकेन जस्तो बलियो हावा वा भूकम्प जस्ता ठूला चुनौतीहरूको सामना गर्दा कसरी प्रतिक्रिया गर्छ भन्ने कुरा FEA र विभिन्न संगणना मोडेलिङ्ग तकनीकहरूबाट हेर्न सक्छन्। यी मोडेलहरूले कुनै पनि वास्तविक निर्माण सुरु भएको अघि नै समस्या भएका क्षेत्रहरू पत्ता लगाउन मद्दत गर्छन्। २०२४ को ताजा अनुसन्धानले देखाएको छ कि पुरानो विधिहरूको तुलनामा सिमुलेशन सफ्टवेयरमा कृत्रिम बुद्धिमत्ता (आर्टिफिसियल इन्टेलिजेन्स) थप्दा भविष्यवाणीको शुद्धता लगभग २८ प्रतिशतले बढ्छ। व्यावहारिक अनुप्रयोगको अर्थ यो हो कि संरचनात्मक इन्जिनियरहरूले आफूले प्राप्त जानकारीको आधारमा बीमको आकार समायोजन गर्न, जोडहरूको विवरणमा समायोजन गर्न र ब्रेसिङ प्रणाली पुनः डिजाइन गर्न सक्छन्। नतिजा? भवनहरू आफू रहेको स्थानका विशिष्ट तनावपूर्ण अवस्थाहरूमा राम्रो प्रदर्शन गर्छन्, चाहे त्यो भूकम्प प्रभावित क्षेत्र होस् वा तूफानको प्रकोपमा रहने तटीय क्षेत्र।
इस्पातको लचीलापनले ब्रेस्ड फ्रेम, मोमेन्ट कनेक्शन, र डायाफ्राम जस्ता विभिन्न संरचनात्मक तत्वहरूमा भारहरू संभाल्न विभिन्न तरिकाहरू प्रदान गर्दछ। आपदा आउँदा यी संयुक्त रूपमा बलहरू समात्न र फैलाउन काम गर्छन्। इस्पातलाई वास्तवमै उभिन बनाउने कुरा यो हो कि तोडिनु अघि यो थोरै झुक्न सक्छ, जसले इन्जिनियरहरूलाई त्रुटिको लागि केही अतिरिक्त स्थान दिन्छ। गत वर्षको एक अध्ययनले देखाएको छ कि ठूलो भूकम्पपछि इस्पातका भवनहरूले आफ्नो मूल शक्तिको लगभग 89 प्रतिशत बनाए राखेका छन्, जबकि कंक्रीट संरचनाहरूले मात्र लगभग 67 प्रतिशत बनाए राख्न सकेका छन्। इन्जिनियरहरूले निश्चित डिजाइन नियमहरू अनुसार यी प्रतिकूलता प्रणालीहरू निर्माण गर्छन्, ताकि यदि एउटा भाग क्षतिग्रस्त हुन्छ भने अन्यले स्वचालित रूपमा काम गरेर सबै कायम राख्न सकिन्छ। यो दृष्टिकोणले धेरै आधुनिक भवनहरू उच्च प्रारम्भिक लागतको बावजूद इस्पातमा निर्भर रहने कारणलाई बुझाउँछ।
भूकम्प प्रभावित क्षेत्रहरूका लागि इस्पातलाई प्रभावकारी छनौट किन बनाउँछ?
भूकम्प प्रभावित क्षेत्रहरूमा स्टील आफ्नो लचीलापनको कारणले धेरै प्रभावकारी हुन्छ, जसले गर्दा यसले भूकम्पको शक्ति झेल्न सक्छ र अचानक ढलनबाट बचाउँछ।
तूफानको समयमा स्टील संरचनाहरूको प्रदर्शन कस्तो हुन्छ?
उच्च ओखली र मलबाको प्रभाव सहन सक्ने स्टीलको शक्ति-वजन अनुपातले भवनहरूलाई सघन तूफानपछि पनि सञ्चालनशील राख्न मद्दत गर्छ।
के स्टील आगो प्रतिरोधी सामग्री हो?
हो, स्टील स्वाभाविक रूपमा आगो प्रतिरोधी हुन्छ र यसले बाल्दैन, जसले गर्दा यो लकडी जस्ता सामग्रीको तुलनामा बढी सुरक्षित विकल्प हुन्छ।
के स्थानीय खतराहरूका लागि स्टीललाई अनुकूलन गर्न सकिन्छ?
स्थानीय खतराहरूका लागि स्टीलको डिजाइन अनुकूलन गर्न सकिन्छ, तटीय क्षेत्रहरूमा बाढी र जंग जस्ता स्थानीय आपदाहरूको विरुद्ध प्रतिरोधकता बढाउँदै।
कॉपीराइट © 2025 बाओ-वु (तियांजिन) इम्पोर्ट & एक्सपोर्ट कंपनी, लिमिटेड. - गोपनीयता नीति
EN
