پیرو اسٹیل کی چھتوں کے پراجیکٹ کے مواد کی فہرست اور ساختی بوجھ کا تجزیہ

ہواچیپا، لیما اسٹیل روف ٹرس پروجیکٹ - مواد کی فہرست اور ساختی بوجھ کا تجزیہ

 

 

یہ پراجیکٹ Huachipa، Lima، Peru میں واقع ہے، جس میں سٹیل کی چھت کے ٹرس سسٹم کے ڈیزائن اور تعمیر پر توجہ مرکوز کی گئی ہے (اسٹیل کے کالموں اور دیوار کے اجزاء کو چھوڑ کر)۔ چھت سولر پینلز سے لیس ہے، اور ڈیزائن پیرو کے مقامی بلڈنگ کوڈز کی سختی سے تعمیل کرتا ہے۔ منصوبے کے کلیدی پیرامیٹرز کا خلاصہ اس طرح کیا گیا ہے:

عمارت کا کل رقبہ: 8,900 ㎡

کل لمبائی: 109 میٹر

کل چوڑائی: 85 میٹر (متعدد اسپین کے ساتھ بے قاعدہ ترتیب)

اسپین سائز (85m سمت کے ساتھ، غیر مساوی اسپین): 13m، 17m، 25m، 28m (زیادہ سے زیادہ دورانیہ: 28m)

Truss Spacing (Bay Spacing): تقریباً 22m

چھت کی ترتیب: تقریباً 4,400 ㎡ سولر پینلز (فوٹو وولٹک نظام) سے لیس

ساختی دائرہ کار: صرف چھت کا ٹرس سسٹم (ٹرسس، بریسنگ، ٹائی راڈز، پرلنس)، سٹیل کے کالموں اور دیوار کے فریموں کو چھوڑ کر

قابل اطلاق کوڈز: پیرو کے مقامی بلڈنگ کوڈز

 

 

لوڈ کا تجزیہ ہواچیپا، لیما کے حقیقی ماحولیاتی حالات پر مبنی ہے، اور پیرو کے کوڈز E.030 (زلزلہ کوڈ)، E.050 (ونڈ لوڈ کوڈ)، اور E.070 (سنو لوڈ کوڈ) کی سختی سے پیروی کرتا ہے۔ تمام بوجھ کا حساب صنعتی عمارتوں کی اہمیت کی سطح (اہمیت کا عنصر U=1.0) کے مطابق کیا جاتا ہے۔

 

 

ہواچیپا، لیما پیرو کے سیسمک زون 4 میں واقع ہے، جو کہ ایک اعلی-شدت والا زلزلہ والا علاقہ ہے۔ مخصوص زلزلہ پیرامیٹر مندرجہ ذیل ہیں:

زلزلہ زدہ زون: زون 4، Z=0.45g (چوٹی زمینی سرعت)

سائٹ کی مٹی کی قسم: S1 (سخت مٹی)، سائٹ کا گتانک S=1.0

زلزلہ اثر: افقی زلزلہ کی قوتوں کے خلاف مزاحمت کرنے کے لیے چھت کے ٹرس سسٹم کو کافی زلزلہ کی سختی کی ضرورت ہوتی ہے۔ ٹرس کنکشن اور بریکنگ سسٹم کو قدامت پسندی کے ساتھ ڈیزائن کیا جانا چاہیے تاکہ زلزلے کی کارروائی کے تحت ساختی استحکام کو یقینی بنایا جا سکے۔

 

 

لیما ایک ساحلی شہر ہے، اور ہواچیپا کا علاقہ ساحلی ہواؤں سے متاثر ہے۔ ہوا کے بوجھ کے پیرامیٹرز کا تعین اس طرح کیا جاتا ہے:

ہوا کا بنیادی دباؤ: 0.55–0.65 kN/㎡

ہوا کا اثر: چھت پر لگے سولر پینل ونڈ سکشن اور ونڈ وائبریشن اثر کو بڑھاتے ہیں۔ ہوا کے بوجھ کی تقسیم پر سولر پینلز کے اثرات کے حساب سے چھت کی شکل کے گتانک کو مناسب طور پر بڑھا دیا گیا ہے۔

ہوا کے خلاف مزاحمت کی ضرورت: چھت کے ٹرسس، purlins، اور بریسنگ سسٹم کو ہوا کے سکشن اور مثبت ہوا کے دباؤ کا مقابلہ کرنے کے قابل ہونا چاہیے، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ ساختی نقصان یا ضرورت سے زیادہ خرابی نہ ہو۔

 

 

ہواچیپا، لیما میں ایک اشنکٹبندیی ساحلی آب و ہوا ہے جس میں سال بھر برف باری نہیں ہوتی ہے۔ لہذا، بنیادی برف بوجھ کا تعین اس طرح کیا جاتا ہے:

بنیادی برف کا بوجھ S₀: ≈ 0 kN/㎡

نوٹ: ساختی ڈیزائن میں برف کا کوئی اضافی بوجھ نہیں سمجھا جاتا ہے، لیکن چھت کی نکاسی کا نظام پانی کے جمع ہونے سے روکنے کے لیے بنایا گیا ہے (جزوی یکساں بوجھ کے برابر)۔

 

 

چھت کا کل بوجھ ڈیڈ لوڈ، سولر پینل لوڈ، اور لائیو لوڈ کا مجموعہ ہے، جو عام صنعتی ورکشاپوں سے نمایاں طور پر زیادہ ہے۔ مخصوص حساب درج ذیل ہے:

چھت کا ڈیڈ لوڈ (خود-چھت کو ڈھانپنے کا وزن + purlins): ≈ 0.30 kN/㎡

سولر پینل لوڈ (سولر پینلز + سپورٹ): ≈ 0.18–0.22 kN/㎡

مینٹیننس لائیو لوڈ: 0.50 kN/㎡ (پیرو کی صنعتی عمارت کے معیار کے مطابق)

کل چھت کا بوجھ: ≈ 0.98–1.02 kN/㎡

نوٹ: شمسی پینل کے نظام کے استحکام کو یقینی بنانے کے لیے چھت کے ٹرسس اور پورلن کے جھکاؤ کو L/200 (L ٹرسس یا purlins کا دورانیہ ہے) کے اندر کنٹرول کیا جانا چاہیے۔

 

مواد کا انتخاب پیرو کے مقامی سٹیل کے معیارات اور پروجیکٹ لوڈ کی ضروریات پر مبنی ہے، جس میں استحکام، زلزلہ کی کارکردگی، اور لاگت-مؤثریت پر توجہ دی گئی ہے۔ تفصیلی مواد کی فہرست حسب ذیل ہے:

 

 

اسٹیل گریڈ: چینی معیاری Q355B/Q235B (ASTM معیار میں A36 کے برابر)، اچھی طاقت اور لچک کے ساتھ، اعلی زلزلہ والے علاقوں کے لیے موزوں۔

سیکشن کی قسم:

ٹاپ کورڈ اور باٹم کورڈ: H-سیکشن اسٹیل - کو اسپین اور لوڈ کے مطابق منتخب کیا گیا، سیکشن سائز رینج کے ساتھ: H300×150×6×8 سے H400×200×8×10 (مختلف اسپین کی بنیاد پر ایڈجسٹ کیا گیا: 13m/17m/25m/28m)۔

ویب ممبرز: اینگل اسٹیل یا I-سیکشن اسٹیل - سیکشن سائز کی حد: L75×5 سے L100×8 (13m/17m اسپین کے لیے)؛ L100×8 سے L125×10 (25m/28m اسپین کے لیے)۔

کنکشن کا طریقہ: کنکشن کے لیے اعلی-طاقت کے بولٹ (10.9 گریڈ)، قابل اعتماد کنکشن اور زلزلہ مزاحمت کو یقینی بناتے ہوئے۔

علاج: 80μm میں Epoxy زنک- سے بھرپور پرائمر پینٹ کے ساتھ

 

 

اسٹیل گریڈ: چینی معیاری Q235B

سیکشن کی قسم: گول اسٹیل (φ16–φ22) یا اینگل اسٹیل (L63×5–L80×6)، جو افقی قوتوں (زلزلہ، ہوا) کے خلاف مزاحمت کرنے اور ٹرس سسٹم کے استحکام کو برقرار رکھنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

ترتیب: بریکنگ کو 2–3 ٹراسس کے وقفوں پر سیٹ کیا جاتا ہے، جس میں کراس-بریسنگ اور ڈائیگنل بریکنگ کو باری باری ترتیب دیا جاتا ہے تاکہ ایک مستحکم لیٹرل فورس-مزاحمتی نظام بنایا جا سکے۔

علاج: 80μm میں Epoxy زنک- سے بھرپور پرائمر پینٹ کے ساتھ

 

 

اسٹیل گریڈ: چینی معیاری Q235B

سیکشن کی قسم: گول اسٹیل (φ20–φ25) یا اسٹیل پائپ (φ89×4–φ114×4)، جو ٹرس کے درمیان افقی تناؤ کو منتقل کرنے اور چھت کے مجموعی استحکام کو یقینی بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

علاج: 80μm میں Epoxy زنک- سے بھرپور پرائمر پینٹ کے ساتھ

 

 

اسٹیل گریڈ: چینی معیاری Q235B

سیکشن کی قسم: C-سیکشن سٹیل یا Z-سیکشن سٹیل (مضبوط قسم، سولر پینل لوڈ کے لیے موزوں)، سیکشن سائز کی حد: C160×60×20×2.5 سے C220×70×20×3.0 (purlin spacing اور سولر پینل کے بوجھ کے مطابق ایڈجسٹ)۔

فاصلہ: تقریباً 1.5–2.0m، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ purlins زیادہ خرابی کے بغیر چھت کو ڈھانپنے اور سولر پینلز کا مشترکہ بوجھ برداشت کر سکتے ہیں۔

علاج: جستی 275kg/m³

 

 

اعلی-طاقت کے بولٹ: 10.9 گریڈ، ٹرسس اور بریسنگ کے سیکشن سائز سے مماثل، اینٹی-سنکنرن علاج (ہاٹ-ڈپ گیلوانائزنگ) کے ساتھ۔

سیلف-ٹیپنگ اسکرو اور ریوٹس: سنکنرن-مزاحم سٹینلیس سٹیل (304 گریڈ)، جو purlins اور چھت کو جوڑنے کے ساتھ ساتھ سولر پینل سپورٹ کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

اینٹی-سنکنرن کوٹنگ: لیما کے ساحلی مرطوب ماحول کے مطابق ڈھالنے اور سروس لائف کو یقینی بنانے کے لیے، تمام سٹیل کے اجزاء کے لیے گرم-ڈپ گیلوانائزنگ (زنک کی تہہ کی موٹائی 80μm سے زیادہ یا اس کے برابر)۔

 

پراجیکٹ کے پیرامیٹرز، بوجھ کے تجزیے اور مواد کے انتخاب کی بنیاد پر، ہواچیپا، لیما کی زیادہ زلزلہ کی ضروریات اور سولر پینلز کے اضافی بوجھ کو مدنظر رکھتے ہوئے، روف ٹراس سسٹم (صرف) کی سٹیل کی کھپت کا تخمینہ حسب ذیل لگایا گیا ہے۔

 

 

لیما میں 28m زیادہ سے زیادہ اسپین، 22m ٹراس اسپیسنگ، سولر پینل ہیوی لوڈ، اور زیادہ زلزلہ کی شدت کے حالات کے ساتھ مل کر، روف ٹراس سسٹم کے اسٹیل کی کھپت کا انڈیکس اس طرح طے کیا جاتا ہے:

چھتوں کے ٹرسس + بریکنگ + ٹائی راڈز: 18-22 کلوگرام/㎡

روف پرلنس (مضبوط قسم): 8–11 کلوگرام/㎡

کل اسٹیل کی کھپت کا اشاریہ: 26–33 کلوگرام/㎡ (اندازے کے لیے قدامت پسند درمیانی-بالائی قیمت 30 کلوگرام/㎡ کو اپناتے ہوئے، پیرو کے کوڈ کی ضروریات کے مطابق)

 

 

اسٹیل کی کل کھپت=کل عمارت کا رقبہ × اسٹیل کی کھپت کا اشاریہ ÷ 1000

حساب: 8,900 ㎡ × 30 kg/㎡ ÷ 1000=267 ٹن

 

 

اقتصادی آپٹمائزڈ ڈیزائن (ہلکا بوجھ، بہتر اصلاح): ≈ 230 ٹن

روایتی قدامت پسند ڈیزائن (پیروین کوڈز اور لیما زلزلہ کی ضروریات کی تعمیل): ≈ 265–270 ٹن

زیادہ بوجھ / زیادہ زلزلہ / سخت بڑا-اسپین ڈیزائن: ≈ 290 ٹن

 

 

مندرجہ بالا سٹیل کی کھپت میں صرف چھت کا ٹرس سسٹم (ٹرسس، بریسنگ، ٹائی راڈز، پرلنس) شامل ہیں، اسٹیل کے کالموں، دیوار کے فریموں اور سولر پینل کے سپورٹ کو چھوڑ کر۔

اگر اسٹیل کے کالموں کو شامل کیا جائے تو، اسٹیل کی کل کھپت میں 10–13 کلوگرام/㎡ کا اضافہ ہوگا، اور اسٹیل کی کل کھپت تقریباً 340–400 ٹن ہوگی۔

تفصیلی ڈیزائن مکمل ہونے کے بعد سٹیل کی اصل کھپت میں ±10% اتار چڑھاؤ ہو سکتا ہے، جو بنیادی طور پر سیکشن کے سائز اور کنکشن کے طریقوں کی تفصیلی ایڈجسٹمنٹ سے متاثر ہوتا ہے۔

سیسمک ڈیزائن: چھت کے ٹرس سسٹم کو پیروین کوڈ E.030 (Seismic Zone 4) کے مطابق ڈیزائن کیا جانا چاہیے، اور زلزلے کی حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے ضرورت سے زیادہ اصلاح کی اجازت نہیں ہے۔

سولر پینل لوڈ: سولر پینل کے علاقے میں ٹرسس کے purlins اور اوپر والے chords کو مضبوط کیا جانا چاہیے، اور deflection control کو سخت ہونا چاہیے (L/200 کے اندر) تاکہ سولر پینل سسٹم کو پہنچنے والے نقصان سے بچا جا سکے۔

اینٹی-سنکنرن کی ضرورت: تمام سٹیل کے اجزاء گرم ہونے کے لیے بہتر ہیں-لیما کے ساحلی مرطوب ماحول کے مطابق ڈھالنے اور ڈھانچے کی سروس لائف کو بڑھانے کے لیے گیلوانائزڈ ڈبونا۔

کوڈ کی تعمیل: تمام ڈیزائن اور تعمیراتی کام کو پیرو کے مقامی کوڈز RNE/E.030, E.050, E.070، اور متعلقہ صنعتی معیارات کے مطابق ہونا چاہیے۔

 

 

تفصیلی سٹیل کی کھپت کو چار غیر مساوی اسپینز (13m، 17m، 25m، 28m) کے مطابق تقسیم کیا جاتا ہے، جو 22m کے ٹراس اسپیسنگ اور سولر پینل کے بوجھ کے ساتھ مل کر ہوتا ہے، اور سٹیل کی کھپت کا اشاریہ اسپین سائز کے مطابق ایڈجسٹ کیا جاتا ہے (اشاریہ جتنا بڑا ہوگا)۔ مخصوص خرابی مندرجہ ذیل ہے:

اسپین سائز	اسپین کی لمبائی (میٹر)	متعلقہ علاقہ (تقریباً، ㎡)	اسٹیل کی کھپت کا اشاریہ (کلوگرام/㎡)	اسٹیل کی تخمینی کھپت (ٹن)	ریمارکس
1st اسپین	13	2400	25	60	سب سے چھوٹی مدت، سب سے ہلکا بوجھ؛ جزوی شمسی پینل کوریج
دوسرا اسپین	17	2450	28	68.6	درمیانی مدت، اعتدال پسند بوجھ؛ جزوی شمسی پینل کوریج
تیسرا اسپین	25	2250	32	72	بڑا دورانیہ، بھاری بوجھ؛ اہم سولر پینل کوریج ایریا
چوتھا اسپین	28	1800	35	63	زیادہ سے زیادہ دورانیہ، سب سے زیادہ بوجھ؛ اہم سولر پینل کوریج ایریا
کل	83 (اسپین کا مجموعہ)	8900 (کل عمارت کا رقبہ)	30 (اوسط انڈیکس)	263.6	راؤنڈنگ کی وجہ سے کل تخمینہ (±2%) سے تھوڑا سا انحراف

نوٹ: ہر اسپین کے متعلقہ رقبے کا تخمینہ کل رقبہ 8900 ㎡ اور کل چوڑائی (85m) میں ہر اسپین کے تناسب کی بنیاد پر لگایا گیا ہے، جو صرف حوالہ کے لیے ہے۔ اصل رقبہ اور سٹیل کی کھپت تفصیلی ڈیزائن ڈرائنگ کے تابع ہو گی۔

 

مین پرائمری روف بیم (H-Sections)

- W200×750×12×6 ملی میٹر

- W250×750×25×6 ملی میٹر

- W350×750×25×9 ملی میٹر

- W200×400×16×6 ملی میٹر

 

ثانوی ممبران

- پرلنس: Z305×76×19×3.0 ملی میٹر

- افقی/بعض بریکنگ: 2"×2"×3/16" سٹیل اینگل

 

 

2.1 چھت کا بنیادی ڈھانچہ

- ٹرس سسٹم:

18–22 کلوگرام/m² → **160.2 – 195.8 ٹن**

- H‑beam سسٹم (گہرے حصے، 22m سپیسنگ، PV لوڈ):

24–30 کلوگرام/m² → **213.6 – 267.0 ٹن**

 

2.2 بریکنگ سسٹم

- ٹراس:

2.5–4.0 کلوگرام/m² → **22.3 – 35.6 ٹن**

- H‑beam:

3.5–5.0 کلوگرام/m² → **31.2 – 44.5 ٹن**

*وجہ: H‑beams میں قدرتی ٹورسنل سختی کم ہوتی ہے۔ مزید بریکنگ کی ضرورت ہے۔*

 

2.3 پورلن

- دونوں نظام:

Z305 purlins، ایک ہی لوڈنگ اور وقفہ کاری

8–11 کلوگرام/m² → **71.2 – 97.9 ٹن**

*ٹرس اور H‑بیم دونوں چھتوں کے لیے تقریباً یکساں۔*

 

2.4 کل اسٹیل وزن کا موازنہ

- چھتوں کا کل:

254 - 329 ٹن

-H‑بیم چھت کی کل:

316 - 409 ٹن

 

 

3.1 ٹراس سسٹم

- برتاؤ: مثلث محوری قوتیں (صرف تناؤ/کمپریشن)۔

- سختی: ہائی جیومیٹرک سختی، لمبے عرصے کے لیے اچھی ہے اور ڈیفلیکشن کنٹرول (PV کے لیے اہم)۔

- استحکام: بریکنگ پر کم انحصار؛ مثلث پیٹرن سے موروثی استحکام۔

- زلزلہ کی کارکردگی: اچھی توانائی کی کھپت، ہلکا پھلکا، کم جڑتا۔

- دورانیے کی کارکردگی: **25–28m اسپین** کے لیے انتہائی موثر۔

 

3.2 ایچ بیم سسٹم

- برتاؤ: موڑنے + قینچ + محوری قوتیں۔

- سختی: کم لچکدار کارکردگی فی کلوگرام؛ گہرے/بھاری حصوں کو ٹراس ڈیفیکشن سے ملنے کے لیے درکار ہے۔

- استحکام: لیٹرل-ٹورسنل بکلنگ کا شکار؛ زیادہ بار بار بریکنگ کی ضرورت ہے.

- زلزلہ کی کارکردگی: زیادہ خود وزن زلزلہ کی طلب کو بڑھاتا ہے۔

- تعمیری قابلیت: سادہ ساخت اور تعمیر، لیکن بھاری اجزاء۔

 

 

 

مماثلتیں۔

- دونوں ایک ہی چھت کے بوجھ کو سپورٹ کرتے ہیں (ڈیڈ + پی وی + لائیو + ونڈ)۔

- پورلن کا سائز، فاصلہ، اور وزن ایک جیسے ہیں۔

- دونوں کو پیرو کی انحراف کی حدوں کو پورا کرنا چاہیے (PV کے لیے L/200)۔

- دونوں ہواچیپا، لیما کے لیے E.030, E.050, E.070 کی پیروی کرتے ہیں۔

 

اختلافات

1. قوت کا طریقہ کار:

- ٹراس: صرف محوری قوتیں → انتہائی موثر۔

- H‑beam: موڑنے والی حکومت → کم مواد سے موثر۔

2. سٹیل کی کھپت:

- بنیادی ڈھانچہ: H‑beam +25% to +40% اسٹیل استعمال کرتا ہے۔

- بریکنگ: H‑beam کو +30% سے +40% مزید بریکنگ کی ضرورت ہے۔

- Purlins: تقریباً ایک جیسا۔

3. دورانیہ کی کارکردگی:

- Truss: 25–28m اسپین کے لیے اعلیٰ۔

- H‑beam: انحراف کو کنٹرول کرنے کے لیے بھاری حصوں کی ضرورت ہوتی ہے۔

4. زلزلہ کا رویہ:

- Truss: ہلکا، کم جڑتا، زون 4 میں بہتر کارکردگی۔

- H‑beam: بھاری، زیادہ زلزلہ کا بوجھ۔

5. لاگت اور تعمیر:

- Truss: زیادہ محنت، کم مواد۔

- H‑beam: کم محنت، زیادہ مواد۔

 

 

- ٹرس سسٹم:

زیادہ موثر، ہلکا سٹیل کا استعمال، لمبے اسپین اور ہائی سیسمک زونز کے لیے بہتر۔

کل اسٹیل: 254 - 329 ٹن۔

 

-ایچ بیم سسٹم:

آسان تعمیر لیکن نمایاں طور پر بھاری۔

کل اسٹیل: 316 - 409 ٹن۔