Shear MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Shear - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

प्रबलित कंक्रीट डिजाइन में, कंक्रीट की अभिकल्पना अपरूपण सामर्थ्य तनन प्रबलन (pt) के प्रतिशत के साथ बढ़ती है। इसके पीछे का तर्क इस प्रकार है:

1. अपरूपण प्रतिरोध में तनन प्रबलन:

   • एक बीम में तनन प्रबलन का प्राथमिक कार्य बंकन का प्रतिरोध करना है, लेकिन यह अपरूपण बलों के प्रतिरोध में भी मदद करता है।

   • जब तनन प्रबलन बढ़ता है, तो यह बीम की समग्र अपरूपण सामर्थ्य को बेहतर बनाने में मदद करता है क्योंकि यह बीम की अपरूपण प्रतिबलों का प्रतिरोध करने की क्षमता में योगदान देता है, खासकर विकर्ण तनन दरारों को रोकने में।

2. कंक्रीट और प्रबलन परस्पर क्रिया:

   • अकेले कंक्रीट में सीमित अपरूपण सामर्थ्य होती है, लेकिन बढ़े हुए तनन प्रबलन (विशेष रूप से उच्च अपरूपण मांग के मामलों में), कंक्रीट और प्रबलन के बीच परस्पर क्रिया में सुधार होता है।

   • यह परस्पर क्रिया अपरूपण बलों का बेहतर प्रतिरोध करने में मदद करती है, जिससे बीम की समग्र अपरूपण सामर्थ्य में वृद्धि होती है।

3. तनन प्रबलन में वृद्धि:

   • जब तनन प्रबलन प्रतिशत बढ़ता है, तो यह अपरूपण दरारों के निर्माण के प्रति अधिक प्रतिरोध प्रदान करता है और अधिक अपरूपण बल ले जाने में मदद करता है।

   • इसके परिणामस्वरूप कंक्रीट बीम की अपरूपण सामर्थ्य में सीधी वृद्धि होती है।

इस प्रकार, तनन प्रबलन के प्रतिशत में वृद्धि के साथ कंक्रीट की अपरूपण सामर्थ्य बढ़ती है, और यही कारण है कि सही उत्तर 3 है।

Additional Information 

• तनन प्रबलन का प्रतिशत अत्यधिक नहीं होना चाहिए, क्योंकि अन्य कारक जैसे कि लचीलापन और जल्दी दरार पड़ने की संभावना प्रभाव में आते हैं। लेकिन एक निश्चित सीमा तक, प्रबलन बढ़ाने से बीम की अपरूपण सामर्थ्य बढ़ जाती है।

व्याख्या:

• IS 456:2000 के अनुसार, प्रबलित कंक्रीट बीम में ऊर्ध्वाधर वलयक (अपरूपण प्रबलन) का स्थान बीम की प्रभावी गहराई (d) का 0.75 गुना से अधिक नहीं होना चाहिए।
• यह सुनिश्चित करता है कि अपरूपण बल का विरोध करने और अपरूपण विफलता को रोकने के लिए अपरूपण प्रबलन पर्याप्त है।

Additional Information  IS 456:2000 से मुख्य बिंदु:

1. अपरूपण प्रतिबल: बीम में अपरूपण प्रतिबल सहारे के पास बढ़ जाता है, इसलिए इन स्थानों पर अपरूपण प्रबलन अधिक केंद्रित होना चाहिए।

2. वलयक स्पेसिंग: कोड यह निर्धारित करता है कि ऊर्ध्वाधर वलयक (अपरूपण प्रबलन) का स्थान बीम की प्रभावी गहराई (d) का 0.75 गुना से अधिक नहीं होना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि बीम की पूरी लंबाई में अपरूपण का प्रभावी ढंग से विरोध किया जाता है।

3. अपरूपण प्रबलन वितरण: सामान्य तौर पर, वलयक को सहारे के पास पास-पास रखा जाना चाहिए जहाँ अपरूपण अधिक होता है, और जैसे-जैसे आप बीम के मध्य की ओर बढ़ते हैं जहाँ अपरूपण प्रतिबल कम होता है, वहाँ अंतर बढ़ सकता है।

व्याख्या:

• वलयक आरसीसी बीम में अनुदैर्ध्य छड़ों के लंबवत (या कभी-कभी झुके हुए) रखी गई बंद-लूप इस्पात की छड़ें होती हैं।

• उनका प्राथमिक कार्य अपरूपण बलों का प्रतिरोध करना और अनुदैर्ध्य छड़ों को स्थिति में रखना है।

• वे सहारे के पास विकर्ण अपरूपण दरारों को रोकने में सबसे प्रभावी हैं।

Additional Information 

• संपीडन छड़ें: स्तंभों या बीम के संपीडन क्षेत्रों में संपीडन बलों का प्रतिरोध करती हैं, अपरूपण नहीं।
• पार्श्व बंधन: स्तंभों में कोर कंक्रीट को सीमित करने और ऊर्ध्वाधर छड़ों के बकलिंग को रोकने के लिए उपयोग किया जाता है, बीम में अपरूपण के लिए नहीं।
• अनुदैर्ध्य छड़ें: बंकन (लचीला तनाव और संपीडन) का प्रतिरोध करती हैं, अपरूपण नहीं।

संकल्पना:

ऊर्ध्वाधर रकाबों का अंतराल निम्न द्वारा दिया जाता है,

\({{S}_{v}}=\frac{{{A}_{sv}}~\times 0.87~{{f}_{y~}}\times ~d}{V}\)

अधिकतम अंतराल= 0.75 d या 300 mm जो भी कम हो

गणना:

8 mm व्यास के बार के 2 पैर वाले ऊर्ध्वाधर रकाबों का क्षेत्रफल,

\({{A}_{sv}}=2\times \frac{\pi }{4}~{{\left( 8 \right)}^{2}}=100.53~m{{m}^{2}}\)

1. \({{S}_{v}}=\frac{{{A}_{sv}}~\times 0.87~{{f}_{y~}}\times ~d}{V}=\frac{100.53~\times 0.87~\times 415~\times 550}{58\times 1000}=~344.18~mm~c/c\)

2. अधिकतम अंतराल = 0.75d = 0.75 × 550 = 412.5 mm c/c या 300 mm

∴ ऊर्ध्वाधर रकाबों का अंतराल 300 mm प्रदान किया जाएगा।

IS 456:2000, खंड 26.5.1.5 के अनुसार,

उर्ध्वाधर अपरूपण के लिए सदस्य के अक्ष के अनुदिश अपरूपण सुदृढ़ीकरण का अधिकतम स्थान उर्ध्वाधर पादाधार के लिए 0.75 d से अधिक नहीं होना चाहिए जहाँ d विवेचन के तहत अनुभाग की प्रभावी गहराई है। किसी भी स्थिति में स्थान 300 mm से अधिक नहीं होना चाहिए।

व्याख्या

बीम में न्यूनतम अपरूपण सुदृढीकरण निम्नलिखित सुनिश्चित करने के लिए प्रदान किया जाता है:

• कंक्रीट के आवरण के फटने के कारण इस्पात और कंक्रीट के बीच आबंध  नुकसान के कारण बीम की अचानक विफलता को रोकने के लिए।
• विकर्ण प्राथमिक तनाव के कारण भंगुर अपरूपण विफलता को रोकने के लिए।
• कंक्रीट और तापीय तनाव के संकोचन के कारण दरार को रोकने के लिए।
• प्राथमिक सुदृढीकरण को धारण करने और आबंध को बढ़ाने के लिए।

उपरोक्त में से, सबसे महत्वपूर्ण विकर्ण प्राथमिक तनाव है।

∴ बीम में न्यूनतम अपरूपण सुदृढीकरण रकाब के रूप में प्राथमिक तनाव कम करने के लिए प्रदान किया जाता है यह कथन सही है।

नोट:
गतिशील भार या किसी अन्य भार और अपरूपण दरार के कारण अतिरिक्त अपरूपण का विरोध करने के लिए, हमें अनुप्रस्थ काट की अपरूपण क्षमता का विश्लेषण करने की आवश्यकता है और तदनुसार, अपरूपण सुदृढीकरण के लिए डिजाइन करने की आवश्यकता है।

स्पष्टीकरण:

• उपरोक्त आरेख अपरूपण प्रबलन के बिना शुद्धालम्ब और कैंटीलीवर बीम की अपरुपण विफलता को दर्शाता है। विफलता समतल सामान्य रूप से क्षैतिज से 30o के कोण पर झुका हुआ होता है।
• हालांकि, कुछ स्थितियों में, विफलता का कोण या तो आलम्बन के पास विफलता खण्ड की स्थिति के कारण या कुछ अन्य कारणों से अधिक तीव्र ढलानवाला होता है। इन स्थितियों में, विफलता उत्पन्न करने के लिए आवश्यक अपरूपण बल बढ़ जाता है।

संकल्पना

समतुल्य अपरूपण बल (Ve) निम्न द्वारा दिया जाता है

\({V_e} = V + \dfrac{{1.6T}}{B}\)

जहां, T = बलाघूर्ण

B = खंड की चौड़ाई, V = अपरूपण बल

गणना:

दिया गया है कि,

B = 250 mm = 0.25 m,

V = 140 kN, T = 20 kN-m

समतुल्य अपरूपण बल निम्न द्वारा दिया जाता है,

\({V_e} = V + \dfrac{{1.6\:\times \:T}}{B}\)

\({V_e} = 140 + \dfrac{{1.6 \times 20}}{{0.25}}\) = 268 kN

अतिरिक्त जानकारी

समतुल्य आघूर्ण (Me) निम्न द्वारा दिया गया है

\({M_e} = M + \dfrac{T}{{1.7}}\left( {1 + \dfrac{D}{B}} \right)\)

जहां, M = बंकन आघूर्ण, D = कुल गहराई, T बलाघूर्ण है

Concept:

विकर्ण तनाव:

विकर्ण तनाव में दरारों का कारण अपरुपण विफलता है। विकर्ण तनाव दरार 45° के कोण पर उत्पन्न होती है और बीम को दो टुकड़ों में तोड़ देती है। यह भंगुर और तन्य दोनों सामग्रियों में मौजूद होता है।

विकर्ण दरारों के प्रसार को रोकने के लिए अपरुपण प्रबलन की आवश्यकता होती है।

जब विकर्ण तनाव में बीम की क्षमता आनमनी तनाव में क्षमता से कम होती है,तो विकर्ण तनाव दरारें बीम में विकसित होती हैं। इस प्रकार की विफलता पर, मध्य-फैलाव में वंक के कारण दरारें विकसित होने लगती हैं। विकर्ण तनाव की विफलता की रोकथाम के लिए, अपरुपण लिंक प्रदान की जाती है।

IS 456: 200 के अनुसार,अपरुपण प्रबलन प्रदान किया जाना चाहिए

1. विकर्ण तनाव या प्रमुख तनाव का प्रतिरोध करने के लिए। बीम में विकर्ण विफलता तब प्राप्त होती है जब अपरुपण की अवधि प्रभावी गहराई के तीन गुना से अधिक होती है।
2. नीचे दिए गए किसी भी कारण से तनाव दरारों के निर्माण से बचने के लिए 

• विकर्ण तनाव के कारण
• अचानक प्रतिबल बढ़ने के कारण
• संकुचन और विसर्पण के कारण
• सदस्य की तन्यता में सुधार करने के लिए
• मुख्य प्रबलन की दर में सुधार करने के लिए

संकल्पना:

हाल के प्रयोगशाला प्रयोगों ने पुष्टि की है कि बीम में प्रबलित कंक्रीट में अपरूपण सुदृढीकरण के बिना भी अपरूपण शक्ति होती है। यह अपरूपण शक्ति (τc ) कंक्रीट के ग्रेड और बीम में तनाव स्टील के प्रतिशत पर निर्भर करती है और इसे कंक्रीट में अनुमेय अपरूपण प्रतिबल के रूप में जाना जाता है।

दूसरी ओर, सुदृढीकरण के साथ प्रबलित कंक्रीट की अपरूपण शक्ति कंक्रीट के ग्रेड के आधार पर कुछ अधिकतम मान τcmax तक सीमित है।

प्रदान की जाने वाली अपरूपण सुदृढीकरण की मात्रा एक अपरूपण बल Vus के बराबर ले जाने के लिए निर्धारित की जाती है

Vus = Vu – τc ×  b × d

जहां b आयताकार बीम की चौड़ाई है या bw फ्लैंज बीम के मामले में  है।

d = बीम की प्रभावी गहराई

Vus = डिजाइन अपरूपण बल

Vu = खंडित अपरूपण बल और τc = कंक्रीट में अनुमेय अपरूपण प्रतिबल।

गणना:

दिया गया,

b = 300 mm           

d = 500 mm

Vu = 270 kN = 270,000 N

τc = 0.4 MPa

डिजाइन अपरूपण बल है

Vus = 270,000 – (0.4 × 300 × 500) = 210,000 N= 210 kN 

स्पष्टीकरण:

प्रबलन के साथ प्रबलित कंक्रीट का अपरूपण सामर्थ्य कंक्रीट के ग्रेड के आधार पर कुछ अधिकतम मान  τcmax तक सीमित होता है।

IS 456 की तालिका 20

बीम τcmax में प्रबलित कंक्रीट का अधिकतम अपरूपण प्रतिबल निर्धारित करता है जैसा कि नीचे दी गई तालिका में दिया गया है। किसी भी परिस्थिति में, बीम τv में न्यूनतम अपरूपण प्रतिबल कंक्रीट के विभिन्न ग्रेड के लिए तालिका में दिए गए τcmax से अधिक नहीं होगा।

विकर्ण तनाव:

विकर्ण तनाव में दरारों का कारण अपरुपण विफलता है। विकर्ण तनाव दरार 45° के कोण पर उत्पन्न होती है और बीम को दो टुकड़ों में तोड़ देती है। यह भंगुर और तन्य दोनों सामग्रियों में मौजूद होता है।

विकर्ण दरारों के प्रसार को रोकने के लिए अपरुपण प्रबलन की आवश्यकता होती है।

जब विकर्ण तनाव में बीम की क्षमता आनमनी तनाव में क्षमता से कम होती है,तो विकर्ण तनाव दरारें बीम में विकसित होती हैं। इस प्रकार की विफलता पर, मध्य-फैलाव में वंक के कारण दरारें विकसित होने लगती हैं। विकर्ण तनाव की विफलता की रोकथाम के लिए, अपरुपण लिंक प्रदान की जाती है।

IS 456: 200 के अनुसार,अपरुपण प्रबलन प्रदान किया जाना चाहिए

1. विकर्ण तनाव या प्रमुख तनाव का प्रतिरोध करने के लिए। बीम में विकर्ण विफलता तब प्राप्त होती है जब अपरुपण की अवधि प्रभावी गहराई के तीन गुना से अधिक होती है।
2. नीचे दिए गए किसी भी कारण से तनाव दरारों के निर्माण से बचने के लिए 

• विकर्ण तनाव के कारण
• अचानक प्रतिबल बढ़ने के कारण
• संकुचन और विसर्पण के कारण
• सदस्य की तन्यता में सुधार करने के लिए
• मुख्य प्रबलन की दर में सुधार करने के लिए

आनमनी दरार:- आनमनी तनाव विफलता में, प्रबलित स्थिति के अंतर्गत पहले स्टील की विपलता, इसके बाद कंक्रीट दरार और दरारें बीम के संपीड़ित पक्ष से तटस्थ अक्ष तक जाती है। इस प्रकार की दरारों को स्टील और कंक्रीट को उपयुक्त तरीके से प्रदान करने बचाया जा सकता है ,जिसमें खण्ड न तो प्रबलित और न ही अति प्रबलित किया जाता है।

डावेल दरार​:- यह सड़क के पेवमेंट में होता है जब कंक्रीट पेवमेंट बनाया जाता है।

एक डॉवेल  कंक्रीट स्लैब के बीच एक यांत्रिक संयोजन प्रदान करता है।

बार भार स्थानांतरण दक्षता बढ़ाता है और इसके जोड़ों पर प्रतिबल, विक्षेपण को कम करता है। इसलिए डॉवेल बार की पर्याप्त लंबाई प्रदान करके डॉवेल दरार से बचा जा सकता है।

विभाजन दरार: - अपर्याप्त स्टील प्रबलन और निम्न कंक्रीट गुणवत्ता के कारण इस प्रकार की दरारें प्राप्त होती हैं। इस प्रकार की दरारें आमतौर पर असमान चौड़ाई वाले कंक्रीट कॉलम में पाई जाती हैं।

संकल्पना:

अंतिम स्थिरण बनाने वाले मोड़ और हुक (IS 2502:1963 के अनुसार)

यहां

k = 2 मृदु स्टील के लिए

k = 3 मध्यम तन्यता स्टील के लिए 

k = 4 ठंडा कार्यरत स्टील

IS 2502:1963, P-6, तालिका-II के अनुसार

H = क्रमशः 2, 3, 4 और 6 के मानो के लिए 9d, 11d, 13d, और 17d  के रूप में लिया गया हुक अनुमेयता और निकटतम 5 mm तक गोल किया गया, लेकिन 75 mm से कम नहीं।

B = मोड़ अनुमेयता क्रमशः 2, 3, 4 और 6 के मानों के लिए 5d, 5.5d, 6d, और 7d  के रूप में लिया जाता है और निकटतम 5 mm तक गोल किया जाता है, लेकिन 75 mm से कम नहीं।

∴ एक हुक के लिए अतिरिक्त लंबाई = 9d

संकल्पना:

अपरूपण प्रबलन की अधिकतम दूरी (IS 456:2000 के वर्ग 26.5.1.5 के अनुसार)

• सदस्य की धुरी के साथ मापी गई अपरूपण प्रबलन की अधिकतम दूरी ऊर्ध्वाधर रकाब के लिए 0.75d से अधिक नहीं होनी चाहिए और 450 पर प्रवृत्त पादाधार के लिए d जहां d विचाराधीन खंड की प्रभावी गहराई है।
• किसी भी स्थिति में दूरी 300 mm से अधिक नहीं होनी चाहिए।

गणना:

दिया गया डेटा:

चौड़ाई = 300 mm

प्रभावी गहराई = 500 mm

विस्तृति = 6 m

अपरुपण प्रबलन की अधिकतम दूरी (ऊर्ध्वाधर रकाब के रूप में)

= 0.75 \(\times\) 500 = 375 mm(किसी भी स्थिति में अंतर 300 mm से अधिक नहीं होगा)

इसलिए, अपरुपण प्रबलन की अधिकतम दूरी (ऊर्ध्वाधर रकाब के रूप में) = 300 mm

अवधारणा:

नामिक अपरूपण प्रतिबल (τvu)

= \({V_{ueq}\over bd}\)

जहां Vueq = समतुल्य अपरूपण बल, b = बीम की चौड़ाई, और d = बीम की प्रभावी गहराई।

Vueq = Vu + \({1.6T_u\over b}\) , (LSM के लिए)

गणना:

दिया गया है

अपरूपण बल (Vu) = 20 kN

बलाघूर्ण (Tu) = 9 kN-m

बीम की चौड़ाई (b) = 300 mm

कुल गहराई (D) = 425 mm

प्रभावी कवर (d') = 25 mm

प्रभावी गहराई (d) = D - d' = 400 mm

समतुल्य अपरूपण बल (Vueq)

= V u + \({1.6T_u\over b}\)

समतुल्य अपरूपण बल (Vueq)

= 20 + \({1.6\times 9\over 0.3}\) = 68 kN

समतुल्य अपरूपण बल (Vueq) = 68 kN

नामिक अपरूपण प्रतिबल (τvu)

\({V_{ueq}\over bd}={68\times 10^3\over 300\times 400}\)

समतुल्य नामिक अपरूपण प्रतिबल (τvu) = 0.566 N/mm2

समतुल्य नामिक अपरूपण प्रतिबल (τvu) = 0.566 MPa