বর্গাকার টিউবের এক ধরনের প্রতিসাম্যতা রয়েছে যা সব দিকে চাপ সমানভাবে ছড়িয়ে দেয়, এবং এটি সংকোচন এবং মোচড় দেওয়া উভয় বল মোকাবেলায় খুব ভালো কাজ করে। যখন আমরা গোল বা আয়তক্ষেত্রাকার টিউবিংয়ের দিকে তাকাই, তখন চাপের অধীনে সবসময় কিছু নির্দিষ্ট স্থান দুর্বল বিন্দুতে পরিণত হয়। বর্গাকার আকৃতির টিউবে এই সমস্যাযুক্ত অঞ্চলগুলি নেই কারণ বলটি উপাদানটির মধ্যে অনেক বেশি সমানভাবে বন্টিত হয়। এই বৈশিষ্ট্যটি স্ট্রাকচারাল ইঞ্জিনিয়ারদের কাছে কাঠামোর কাজে খুব পছন্দের কারণ এটি জোড়গুলিকে সময়ের আগে ব্যর্থ হতে দেয় না এবং গোটা কাঠামোটিকে দীর্ঘস্থায়ী করে তোলে। দীর্ঘদিন ধরে ভারী ব্যবহারের জন্য যে কোনও কিছু যা স্থায়ী হবে তা নির্মাণের জন্য অনেক নির্মাণ প্রকল্পেই এই কারণগুলির জন্য বর্গাকার টিউবিং নির্দিষ্ট করা হয়।
বর্গাকার টিউব বেঁকে যাওয়ার প্রতিরোধ করার পদ্ধতি আসলে এর আকৃতির কারণে ভালো। উদাহরণ হিসেবে একটি প্রমিত 3x3 ইঞ্চি ইস্পাতের টিউব নিন যার প্রাচীরের পুরুত্ব এক চতুর্থাংশ ইঞ্চি। স্ট্রাকচারাল প্রকৌশলীদের কাছ থেকে আমরা জানি যে এদের বেঁকে যাওয়ার প্রতিরোধ প্রায় 40 শতাংশ বেশি হয় একই ধরনের গোলাকার টিউবের তুলনায়। বর্গাকার আকৃতি ওজন বিভিন্ন দিক থেকে সামলানোর বেলায় কেবল ভালোভাবে কাজ করে। উল্লম্ব এবং পাশের দিকেও ভারী ভার সহ্য করতে পারে বর্গাকার টিউবিং, কিন্তু এটি নির্মাণে কম ধাতু ব্যবহার করে এই সব কিছু করে। এর অর্থ হলো কম উপকরণ খরচে শক্তিশালী কাঠামো তৈরি করা যা কোনো ব্যক্তির জন্য স্থায়ী কিছু তৈরি করতে সাহায্য করবে অর্থ ব্যয় না করে।
কোনও কিছু কতটা ওজন সামলাতে পারে তা নির্ধারণে দেয়ালের পুরুত্ব একটি বড় ভূমিকা পালন করে। যখন দেয়াল পুরু হয়ে যায়, যেমন 0.125 ইঞ্চি থেকে 0.375 ইঞ্চিতে যাওয়া হয়, তখন তা নিশ্চিতভাবে শক্তিশালী হয়ে ওঠে কিন্তু অতিরিক্ত ওজন এবং বেশি খরচের সাথে। বেশিরভাগ প্রকৌশলী লোড ক্ষমতা এবং দেয়ালের পুরুত্বের ঘনকের মধ্যে সম্পর্কিত মৌলিক নিয়মটি জানেন, যা তাঁকে শক্তি এবং বাস্তবতার মধ্যে সঠিক ভারসাম্য খুঁজে পেতে সাহায্য করে। বাস্তব জগতের সংখ্যাগুলি দেখলে, 11 গজ দেয়াল সহ প্রমিত ইস্পাত টিউবগুলি সাধারণত প্রতি বর্গ ইঞ্চিতে প্রায় 4800 পাউন্ড পর্যন্ত স্থির জিনিসের জন্য ম্যানেজ করে। কিন্তু যদি আমরা 7 গজ ইস্পাতে নেমে আসি, তখন এই টিউবগুলি আসলে 12000 পিএস আই এর বেশি সহ্য করতে পারে, যা ব্যাখ্যা করে যে কেন ভারী লোডের প্রত্যাশা করা হয় এমন জায়গায় তাদের সাধারণত ব্যবহার করা হয়।
২০২৩ সালের সর্বশেষ ধাতু বাজার প্রতিবেদন অনুসারে, উচ্চ শক্তি কম মিশ্র ধাতু বা HSLA ইস্পাত বর্গাকার টিউবিং আজকাল শিল্প ফ্রেমিং সিস্টেমের মোট 62% গঠন করে, যা মাত্র 2018 সালে 45% ছিল। এই প্রবণতার পিছনের কারণটি কী? উত্তরে HSLA ইস্পাতের আসলে প্রতিরোধ শক্তির ক্ষেত্রে ভালো কর্মক্ষমতা রয়েছে। এখানে আমরা এমন শক্তির কথা বলছি যা 70 ksi পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, যেখানে সাধারণ কার্বন ইস্পাত মাত্র 36 ksi এর কাছাকাছি হয়। এটি ব্যবহারিকভাবে কী অর্থ দেয়? HSLA দিয়ে নির্মিত কাঠামোগুলি হালকা ওজনের পাশাপাশি অনেক বেশি দৃঢ় হতে পারে। এটাই কারণ আমরা এটি আধুনিক নির্মাণ প্রকল্পগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহার করতে দেখি, যেমন উঁচু ভবন, সেতুর কাঠামো এবং এমনকি ভারী সরঞ্জামের অংশগুলিতে যেখানে স্থায়িত্ব সবচেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ।
টেনসাইল স্ট্রেংথের বিষয়ে এস টি এস টি মান অনুযায়ী গত বছর প্রায় 400 থেকে 550 MPa এর কাছাকাছি হওয়ায় স্ট্রাকচারাল কাজে স্টিল স্কয়ার টিউব প্রায় সব জায়গাতেই পাওয়া যায়। যেখানে বাজেট গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে সেই সব প্রকল্পে কার্বন স্টিল যথেষ্ট ভালো মান প্রদান করে থাকে, যা পকেটে চাপ না ফেলেই যথেষ্ট শক্তি প্রদান করে। অন্য একটি বিকল্প হল স্টেইনলেস স্টিল যদিও এটি দ্বিগুণ খরচ হয় কিন্তু সময়ের সাথে সাথে মরিচা এবং ক্ষয়ক্ষতির বিরুদ্ধে এটি ভালো প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে। আবার 6061-T6 অ্যালুমিনিয়াম মিশ্র ধাতু স্টিলের তুলনায় প্রায় 30 শতাংশ হালকা হলেও এর শক্তি মাত্র 40 থেকে 50 শতাংশ থাকে। এটি ওজনের বিষয়টি যেখানে গুরুত্বপূর্ণ সেখানে অ্যালুমিনিয়াম একটি ভালো পছন্দ হিসাবে দাঁড়ায়, যেমন পরিবহন সরঞ্জাম বা অস্থায়ী কাঠামো যা প্রায়শই স্থানান্তর করা হয়।
| উপকরণ | টেনসাইল শক্তি (এমপিএ) | ওজন (kg/m³) | দ্বারা ক্ষয় প্রতিরোধ |
|---|---|---|---|
| কার্বন স্টীল | 400–550 | 7,850 | কম |
| স্টেইনলেস স্টীল | 500–700 | ৮০০০ | উচ্চ |
| অ্যালুমিনিয়াম 6061-T6 | 260–310 | 2,700 | মাঝারি |
স্টেইনলেস স্টিলে কমপক্ষে 10.5% ক্রোমিয়াম (ASTM A276 অনুযায়ী) থাকে, যা একটি নিষ্ক্রিয় অক্সাইড স্তর গঠন করে যা সমুদ্র, রাসায়নিক এবং উচ্চ আর্দ্রতাযুক্ত পরিবেশে ক্ষয় প্রতিরোধ করে। ডুপ্লেক্স স্টেইনলেস স্টিলের গ্রেডগুলি যেমন 2205 NACE International এর মানদণ্ড অনুযায়ী সাধারণ 304 এর তুলনায় তিনগুণ বেশি ক্লোরাইড প্রতিরোধ প্রদর্শন করে, যা অফশোর এবং শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য এটিকে আদর্শ করে তোলে।
হট-ফরমিংয়ের মাধ্যমে এক্সট্রুডেড অ্যালুমিনিয়াম স্কয়ার টিউবগুলি কম মাত্রার সহনশীলতা (±0.1 মিমি) অর্জন করে, যা উৎপাদনের পরে মেশিনিংয়ের প্রয়োজনীয়তা কমায়। 6063-T5 খাদটি শক্তিশালী অন্তর্গঠন ক্ষয় প্রতিরোধ প্রদর্শন করে, যা আর্দ্র অবস্থায় অপরিচিত কার্বন স্টিলের তুলনায় 78% ভালো প্রদর্শন করে (অ্যালুমিনিয়াম অ্যাসোসিয়েশন 2023), যা বাইরের এবং স্থাপত্য ব্যবহারের ক্ষেত্রে দীর্ঘতা বাড়ায়।
কার্বন স্টিল এখনও সবচেয়ে সস্তা বিকল্প হিসাবে দাঁড়িয়েছে, যার দাম প্রতি লিনিয়ার ফুটে ১.২০ থেকে ২.৫০ ডলারের মধ্যে এবং স্টেইনলেস স্টিলের দাম ৪.৫০ থেকে ৮ ডলারের মধ্যে বলে জানিয়েছে ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেটাল সার্ভিস (২০২৪)। তবুও, সমুদ্রের কাছাকাছি এমন স্থানগুলি বিবেচনা করলে যেখানে ক্ষয়ক্ষতি একটি বড় সমস্যা, অনেকেই দেখেন যে স্টেইনলেস স্টিল প্রায় পঞ্চাশ বছর টিকে থাকে আর সে কারণেই এটি প্রাথমিক খরচের তুলনায় যুক্তিযুক্ত মনে হয়। আর অ্যালুমিনিয়ামের কথাও বলা যায়, কারণ নতুন উপাদান তৈরির তুলনায় এটি পুনর্ব্যবহারে মাত্র ৮% শক্তি খরচ হয়, যা আজকাল সবুজ প্রকল্পগুলির জন্য অবশ্যই সহায়ক।
গাঠনিক ফ্রেমিংয়ের জন্য বর্গাকার টিউবগুলি এখন পছন্দের বিষয় হয়ে উঠেছে কারণ অন্যান্য অনেক বিকল্পের তুলনায় ওজন বন্টন ভালোভাবে সামলাতে পারে এবং মোচড় দেওয়ার বলের প্রতিরোধে আরও কার্যকর। এমনকি আকৃতির কারণে সাধারণ ছাদের সমর্থন থেকে শুরু করে জটিল বহুতল স্থাপনের ক্ষেত্রেও ভবনের সব জায়গায় চাপ সমানভাবে ছড়িয়ে দেয়। গত বছর কনস্ট্রাকশন ম্যাটেরিয়ালস ইনস্টিটিউট থেকে প্রকাশিত সদ্য গবেষণা অনুযায়ী, মাঝারি উচ্চতার নির্মাণে বর্গাকার টিউবের কাঠামো ব্যবহার করা ভবনগুলি প্রকৃতপক্ষে পারম্পরিক আই বীম সিস্টেমের সঙ্গে তুলনা করলে চাপের নিচে প্রায় 22 শতাংশ কম বাঁকানো প্রদর্শন করে। এমন কার্যকারিতা স্থপতিদের মধ্যে এদের জনপ্রিয়তা বাড়িয়ে দিচ্ছে যাঁরা নকশায় শক্তি এবং দক্ষতা দুটোর সন্ধান করছেন।
মডিউলার নির্মাণ ক্রমবর্ধমানভাবে তাদের ওয়েল্ড-রেডি প্রান্ত এবং মাত্রিক সামঞ্জস্যের জন্য বর্গাকার টিউবের উপর নির্ভর করে। প্রাক-তৈরি করা দেয়াল প্যানেল এবং ফ্লোর ক্যাসেটগুলিতে গ্যালভানাইজড স্টিল স্কয়ার টিউবিং সাধারণত ব্যবহৃত হয়, যা মিলিমিটার-নির্ভুল সংযোজন করার অনুমতি দেয়। এই পদ্ধতি নির্মাণের সময়সীমা 40% পর্যন্ত কমিয়ে দেয়, যা বৃহদাকার আবাসন এবং বাণিজ্যিক উন্নয়নের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা।
স্থপতিদের প্রাচীন এবং আধুনিক উপকরণগুলি সমাবেশ করতে বর্গাকার টিউব ব্যবহার করা হয়। তাদের সমতল পৃষ্ঠগুলি গ্লাস ফ্যাসাড, কম্পোজিট প্যানেল এবং ক্রস-ল্যামিনেটেড টিম্বারের সাথে সংযোগ সহজ করে তোলে। পুনর্নবীকরণ প্রকল্পগুলিতে, ঠিকাদাররা লোড পথগুলি ব্যাহত না করেই বিদ্যমান ইস্পাত ফ্রেমগুলিতে বর্গাকার টিউব এক্সটেনশনগুলি যুক্ত করতে পারেন, কাঠামোগত অখণ্ডতা রক্ষা করে।
গঠনমূলক স্টিলের বর্গাকার টিউবগুলির 85% অতিরিক্ত নতুন নির্মাণে পুনর্ব্যবহার করা হয়, LEED সার্টিফিকেশন এবং স্থায়ী ডিজাইন সমর্থন করে। শীতল-গঠিত বর্গাকার টিউবিং স্থায়িত্বকে আরও বাড়ায়, যেখানে বন্ধ-লুপ রোলিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে উপকরণ ব্যবহারের 99% অর্জন করে যা নির্মাণ বর্জ্য কমায়।
শিল্প মেশিনারির জন্য বর্গাকার টিউবগুলি অসামান্য দৃঢ়তা প্রদান করে, হাইড্রোলিক প্রেস এবং সমবায় লাইনগুলিতে সঠিক সারিবদ্ধতা নিশ্চিত করে। তাদের বদ্ধ ক্রস-বিভাগটি বাঁকানো এবং মোচড় দেওয়া লোডগুলি সমানভাবে বিতরণ করে, উচ্চ-নির্ভুলতা সিস্টেমগুলিতে কম্পন-সম্পর্কিত ত্রুটিগুলি 40% পর্যন্ত হ্রাস করে ( 2024 এর জন্য বৈশ্বিক গঠনমূলক টিউবিং বাজার বিশ্লেষণ ).
মডিউলার কনভেয়ার ফ্রেমওয়ার্কগুলি দ্রুত সংযোজন এবং পুনর্বিন্যাসের জন্য স্কয়ার টিউবিংয়ের স্ট্যান্ডার্ড মাত্রা ব্যবহার করে। কারখানাগুলি পুরোপুরি ওয়েল্ডেড বিকল্পগুলির তুলনায় বোল্ট-রেডি স্কয়ার টিউব সিস্টেমগুলির সাথে 15-20% দ্রুত উৎপাদন লাইন সমন্বয় করে থাকে, যা পরিচালন স্থিতিশীলতা উন্নত করে।
ট্রাক্টর লোডার এবং হার্ভেস্টারের মতো ভারী মেশিনারিতে স্কয়ার টিউবগুলি অপরিহার্য, যেখানে এগুলি বহুমুখী বল সহ্য করে। পুরু-প্রাচীর বিশিষ্ট সংস্করণগুলি (≥0.25") এমনকি অমসৃণ ভূমিতে গতিশীল অবস্থার অধীনেও 5 টনের বেশি ভার বহন করতে সক্ষম।
হট-ডিপ গ্যালভানাইজড এবং পাউডার-কোটেড স্কয়ার টিউবগুলি উচ্চ-আর্দ্রতা, রাসায়নিক বা চরম-তাপমাত্রা পরিবেশে প্রদর্শন বজায় রাখে। এই সুরক্ষামূলক সমাপ্তি গুলি চেমিক্যাল প্রসেসিংয়ের মতো চাহিদাপূর্ণ খাতগুলিতে দশক জুড়ে 60% রক্ষণাবেক্ষণ খরচ কমায়।
গাড়ি তৈরি এবং অফ-রোড যানগুলিতে স্কয়ার টিউবগুলি সর্বত্র পাওয়া যায় কারণ তারা খুব বেশি ওজন না জুড়েই শক্তির সঠিক মিশ্রণ দেয়। এই টিউবগুলির আকৃতি কাঠামোর চাপকে রোল ক্যাজ এবং যানের ফ্রেমের মতো কাঠামোর উপর সমানভাবে ছড়িয়ে দেয়, যার ফলে ধাতু নিরবচ্ছিন্ন চাপের ফলে ক্লান্ত হয়ে পড়ে না এমন অনেক জায়গা থাকে না। এই কারণে, মেকানিকরা প্রায়শই সাসপেনশন সিস্টেম এবং ট্রাকের ফ্রেমের চারপাশে যে অংশগুলি প্রতিদিন আঘাত সহ্য করে তা শক্তিশালী করার জন্য স্কয়ার টিউবিং ব্যবহার করে থাকেন। যারা কখনও র্যালি কারে কাজ করেছেন তারা সবাই জানেন যে খুব খারাপ পরিস্থিতিতে ভালো শক্তিশালীকরণ কতটা গুরুত্বপূর্ণ।
বৈদ্যুতিক যান উত্পাদনে এক্সট্রুডেড অ্যালুমিনিয়াম বর্গাকার টিউবগুলিতে স্থানান্তর করা হচ্ছে কারণ তারা শক্তির ক্ষতি না করে প্রায় 30% পর্যন্ত ওজন কমিয়ে দেয়। হালকা যানগুলির অর্থ হল মোট শক্তি দক্ষতা ভাল, যা চার্জের মধ্যে দীর্ঘতর ড্রাইভিং পরিসরে অনুবাদ করে। অ্যালুমিনিয়ামের জন্য আরেকটি বড় প্লাস হল কীভাবে এটি মরিচা এবং ক্ষয়ক্ষতির বিরুদ্ধে দাঁড়ায়, বিশেষত ব্যাটারি কেসিং এবং আন্ডারক্যারেজ উপাদানগুলির মতো অংশগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ যেগুলি শীতকালে রাস্তার লবণ এবং জল দ্বারা আঘাত করা হয়। অনেক প্রস্তুতকারক এখন এই অ্যালুমিনিয়াম সমাধানগুলিতে স্যুইচ করা শুরু করেছে কারণ তারা দীর্ঘস্থায়ী এবং কঠোর পরিস্থিতিতে ভাল কর্মক্ষমতা সহ গাড়ি তৈরির উপায় খুঁজছে।
উন্নত কার্যকারিতা সম্পন্ন যানবাহন নির্মাণের ক্ষেত্রে প্রকৌশলীদের মধ্যে অ্যালুমিনিয়াম এবং উচ্চ শক্তি সম্পন্ন ইস্পাত নির্মিত বর্গাকার টিউবের মধ্যে পছন্দ করার সময় প্রায়শই দেখা যায়। ধরুন, 2 x 2 ইঞ্চি মাপের একটি সাধারণ অ্যালুমিনিয়ামের বর্গাকার টিউব যার দেয়ালের পুরুত্ব প্রায় 0.125 ইঞ্চি। এই নির্দিষ্ট ব্যবস্থা মোটামুটি 1.8 kN m বর্গ পরিমাণ মসৃণ দৃঢ়তা প্রদান করে যা হালকা কাজের ক্ষেত্রে যথেষ্ট। কিন্তু ভারী যানবাহনের ক্ষেত্রে অনেক প্রস্তুতকারক হট রোলড স্টিল পাইপ ব্যবহার করতে পছন্দ করেন। এদের দেয়ালের পুরুত্ব সাধারণত এক চতুর্থাংশ থেকে অর্ধেক ইঞ্চি পর্যন্ত হয়ে থাকে। এগুলি ধাক্কা সহ ক্ষতি প্রতিরোধে ভালো সুরক্ষা প্রদান করে এবং তারপরেও ফ্রেমের সম্পূর্ণ অংশে ঠোট বিম ব্যবহারের তুলনায় প্রায় 15 থেকে 20 শতাংশ হালকা থাকে। মোট ওজন এবং কাঠামোগত অখণ্ডতা প্রয়োজনীয়তা বিবেচনা করলে এটি যুক্তিযুক্ত মনে হয়।
বর্গাকার টিউবগুলি শুধুমাত্র শিল্প এবং পরিবহনের বাইরেও বিভিন্ন সৃজনশীল অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়। মডিউলার আসবাবপত্রের ডিজাইন, শহরের স্থানগুলিতে উপস্থিত স্থাপত্য ভাস্কর্যগুলি, এমনকি বাড়ির কারখানাগুলিতে তৈরি জিনিসপত্রের কথা ভাবুন। এগুলির আদর্শ মাত্রা এবং সমতল পার্শ্বদেশের কারণে জিনিসগুলি একসাথে করা অনেক সহজ হয়, যেটি ব্রাকেট বা ওয়েল্ডিং পদ্ধতি ব্যবহার করে হয়। ডিআইও প্রকল্পে আগ্রহীদের জন্য এটি দারুণ খবর! বর্তমানে দোকানগুলিতে 8 ফুট লম্বা অ্যালুমিনিয়াম বর্গাকার টিউবের দাম সাধারণত $23 থেকে $35 এর মধ্যে। এমনকি একটি এই বহুমুখী অংশ দিয়ে লোকে সবকিছু তৈরি করেছে, যেমন সংগ্রহের সাথে বাড়ার জন্য সামঞ্জস্যযোগ্য বইয়ের তাক থেকে শুরু করে বন্ধুদের জড়ো হওয়ার জন্য দৃঢ় বাইরের পার্গোলা এবং গ্যারেজের জায়গার সাথে মাপের কাস্টম কাজের টেবিল যেগুলি দুর্দান্ত সরঞ্জামের প্রয়োজন হয় না। নমনীয়তার সাথে কম খরচের কারণে এগুলি নিজেদের কিছু অনন্য তৈরি করতে চাওয়া শখের মানুষদের মধ্যে জনপ্রিয়।
প্রতিসাম্যের কারণে বর্গাকার টিউবগুলি বলগুলিকে সমানভাবে ছড়িয়ে দেয়, দুর্বল স্থানগুলি কমায় এবং ভাল লোড-বহন ক্ষমতা নিশ্চিত করে।
দেয়ালের পুরুতা বৃদ্ধি করে শক্তি বাড়ায় কিন্তু ওজন এবং খরচ বাড়িয়ে দেয়। প্রকৌশলীরা অপটিমাল শক্তির সিদ্ধান্ত নেওয়ার জন্য দেয়ালের পুরুতা কিউবড নিয়ম ব্যবহার করেন।
সাধারণ উপকরণগুলির মধ্যে কার্বন ইস্পাত, অ্যালুমিনিয়াম এবং দুর্নীতি প্রতিরোধ এবং হালকা ওজনের মতো বিভিন্ন সুবিধা সহ স্টেইনলেস ইস্পাত অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।
HSLA (হাই স্ট্রেংথ লো অ্যালয়) ইস্পাত উচ্চ আয় শক্তি এবং হালকা ওজন সরবরাহ করে, যা আধুনিক নির্মাণে জনপ্রিয় করে তোলে।
অ্যালুমিনিয়াম শক্তির ক্ষতি না করে হালকা বিকল্প সরবরাহ করে, কঠোর পরিস্থিতিতে শক্তি দক্ষতা এবং দীর্ঘতা উন্নত করে।
EN
