চাপ নিয়ন্ত্রণের ক্ষেত্রে, বর্গাকার টিউবগুলি চারটি পাশের উপর দিয়ে সমানভাবে বল ছড়িয়ে দেয়, যা বাঁক এবং মোচড় দুটি বলের বিরুদ্ধেই ভালো প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে। সমকোণী কোণাগুলি কাঠামোর প্রাকৃতিক দৃঢ়তা যোগ করে। উদাহরণস্বরূপ ASTM A500 গ্রেড B ইস্পাতের বর্গাকার টিউব নিন—এগুলি ফেটে যাওয়ার আগে প্রায় 46,000 পাউন্ড প্রতি বর্গ ইঞ্চি চাপ সহ্য করতে পারে। অনুরূপ মাপের গোলাকার টিউবের তুলনায়, এই বর্গাকার অংশগুলির জড়তার ভ্রাম্যমান প্রায় 1.7 গুণ বেশি। এই দক্ষ আকৃতির কারণে, যেখানে দিনের বিভিন্ন সময়ে বিভিন্ন দিক থেকে লোড আসে, সেখানে ইঞ্জিনিয়াররা প্রায়শই ভবনের স্তম্ভ, সেতুর ট্রাস এবং কাঠামোগত ফ্রেমের জন্য বর্গাকার টিউব নির্দিষ্ট করেন।
মানসম্মত কাঠামোগত বর্গাকার টিউবগুলি নির্দিষ্ট কর্মদক্ষতার প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী কার্বন ইস্পাতের গ্রেড থেকে তৈরি করা হয়:
| সম্পত্তি | ASTM A500 গ্রেড B | ASTM A513 টাইপ 5 |
|---|---|---|
| প্রবাহ শক্তি (psi) | 46,000 | 50,000 |
| টেনসাইল স্ট্রেংথ (psi) | 58,000 | 70,000 |
| প্রাথমিক ব্যবহার | স্ট্রাকচারাল ফ্রেম | মেশিনারি পার্টস |
নিঃসারিত অনুপ্রস্থ কাটা খাড়া দণ্ডের তুলনায় ওজন 40% পর্যন্ত হ্রাস করে, যখন নীড় চাপ বিতরণের মাধ্যমে এদের ভারবহন ক্ষমতার 85–92% ধরে রাখে।
সমমিত জ্যামিতির কারণে বর্গাকার টিউবগুলি গোলাকার টিউবের চেয়ে 1.3 গুণ বেশি বাঁকানোর প্রতিরোধ এবং আয়তক্ষেত্রাকার টিউবের চেয়ে 22% বেশি ঐঠিল্য দৃঢ়তা প্রদর্শন করে, যা অক্ষ-নির্ভর দুর্বলতা দূর করে। 4" বর্গাকার টিউব সমতুল্য গোলাকার টিউবের 11,200 পাউন্ডের তুলনায় 15,000 পাউন্ড চাপ সহ্য করতে পারে বক্রতা ছাড়াই।
হট-রোলড মৃদু ইস্পাতের বর্গাকার পাইপগুলি অতিরিক্ত চাপে পূর্বানুমেয় ব্যর্থতার মode প্রদর্শন করে, যাদের প্রান্তিক প্রসারণ শক্তি 36,000 psi (গ্রেড A) থেকে 50,000 psi (গ্রেড C)-এর মধ্যে থাকে। প্রতি রৈখিক ফুটে জড়তার ভ্রামকের (I") সাধারণ মান 8.22 in₄ থাকার কারণে অগুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগে আই-বীম সমতুল্যের চেয়ে 30% দীর্ঘতর সমর্থন স্প্যান সম্ভব হয়।
ইস্পাত টিউবগুলির বর্গাকার আকৃতি তাদের ঘূর্ণনজনিত দৃঢ়তা খুব ভালো করে তোলে, কারণ সমকোণী কোণগুলি বল আরও ভালভাবে ছড়িয়ে দেয়। এটি টিউবগুলিকে উপর থেকে আসা উল্লম্ব বোঝা এবং পাশ থেকে ধাক্কা দেওয়া পার্শ্বীয় বল উভয়ের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ করতে বিশেষভাবে উপযোগী করে তোলে, যে কারণে বহুতল ভবন নির্মাণে এগুলি খুব জনপ্রিয়। প্রকৃত স্পেসিফিকেশনের কথা বললে, অনেক ভূমিকম্প-প্রতিরোধী কাঠামোতে ASTM A500 গ্রেড B টিউবগুলি এখন স্ট্যান্ডার্ড হয়ে উঠেছে। এই টিউবগুলির ন্যূনতম প্রবাহ শক্তি প্রায় 46 ksi (কিলো-পাউন্ড প্রতি বর্গ ইঞ্চি) পূরণ করা প্রয়োজন। এই উপকরণগুলির তাদের সম্পূর্ণ পৃষ্ঠের উপর চাপ সামলানোর ক্ষমতা ভূমিকম্পের সময় দুর্বল জায়গা তৈরি হওয়া রোধ করে। এই সমান বন্টন স্থানীয় বাঁক হওয়ার সমস্যা রোধ করে এবং ভাবে ভাবে ভূমিকম্পের মুখে ভবনগুলিকে আরও স্থিতিস্থাপক করে তোলে।
স্কয়ার টিউবগুলির আদর্শ মাত্রা মডিউলার নির্মাণে ভরাট উৎপাদনকে সহজতর করে। 4"x4" গ্যালভানাইজড স্কয়ার টিউব এবং MIG-ওয়েল্ডেড জয়েন্ট ব্যবহার করে এমন প্রকল্পগুলিতে ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতির তুলনায় 20–30% দ্রুত অ্যাসেম্বলির সময় প্রতিবেদন করা হয়েছে। এই মাত্রার নির্ভুলতা সাইটে শ্রমিকদের প্রয়োজন কমায় এবং সিঁড়ি, ছাদের ট্রাস এবং দেয়াল প্যানেলের মতো প্রি-ফ্যাব উপাদানগুলিতে কঠোর সহনশীলতা নিশ্চিত করে।
বর্গাকার টিউবগুলি স্থপতিদের কাছে একটি পছন্দের উপাদানে পরিণত হয়েছে যাদের কাঠামোগতভাবে ভালো কাজ করার পাশাপাশি চমৎকার দেখতে এমন কিছু প্রয়োজন। যেমন, 2x2 ইঞ্চির পাউডার-কোটেড স্টেইনলেস স্টিলের টিউবগুলি নিয়ে বিবেচনা করুন—এগুলি সমুদ্রের কাছাকাছি ভবনে স্থাপন করলেও অর্ধ শতাব্দী ধরে ধূষ্কাব ছাড়াই টিকে থাকতে পারে, যা বেশ চমকপ্রদ কারণ লবণাক্ত বাতাস সাধারণ উপকরণগুলিকে খুব দ্রুত ক্ষয় করে ফেলে। সারা শহরে 8 থেকে 12 গেজের এই ভারী-দায়িত্বের বর্গাকার টিউবগুলি সাইকেল পার্কিং এলাকা এবং পাবলিক পরিবহন থামার মতো জায়গায় স্থাপন করা শুরু হয়েছে। এই উপকরণগুলি অন্যান্য বিকল্পগুলির তুলনায় তোষামুদেদের বিরুদ্ধে বেশি স্থায়ী হয় এবং তবুও আধুনিক ও চকচকে চেহারা দেয় যা আজকের দিনে অনেক স্থানীয় সরকার তাদের অবকাঠামো প্রকল্পের জন্য চায়।
সম্প্রতি একটি নতুন ১৫ তলা ভবন, যা আবাসিক ও বাণিজ্যিক স্থানের সমন্বয়ে গঠিত, LEED গোল্ড মর্যাদা অর্জন করেছে কারণ এখানে পুনর্নবীকরণযোগ্য ইস্পাত টিউবের উদ্ভাবনী ব্যবহার করা হয়েছে যা এক্সোস্কেলেটন কাঠামোর অর্ধেক গঠন করে। স্থপতিরা প্রয়োজনীয় সমস্ত কাঠামোগত শক্তির মানদণ্ড বজায় রেখে মোট ইস্পাত ব্যবহার প্রায় ১৮ শতাংশ কমিয়ে আনতে সক্ষম হন। সম্পূর্ণ নির্মাণ শেষে শক্তি নিরীক্ষণে বছরব্যাপী বাড়ির তাপ দেওয়ার খরচে প্রায় ১২ শতাংশ সাশ্রয় দেখা যায়। এর একটি অংশ এসেছে এই কারণে যে এই খালি ইস্পাত টিউবগুলি কঠিন টিউবের চেয়ে তাপীয়ভাবে ভালো কাজ করে, যা ভবনের বিভিন্ন অংশে তাপ ক্ষতি কমায়।
স্কয়ার টিউবিংয়ের সমান-পার্শ্বীয় প্রোফাইল উচ্চতর মর্শন দৃঢ়তা প্রদান করে, যা রোবটিক অ্যার্ম এবং কনভেয়ার ট্র্যাক সিস্টেমের মতো নির্ভুল মেশিনারির জন্য আদর্শ। সিএনসি মেশিনের ভিত্তিতে, আই-বিমগুলির তুলনায় এটি পরিচালনামূলক কম্পনগুলি আরও সমানভাবে ছড়িয়ে দেয়, যা হারমোনিক বিকৃতি 40% পর্যন্ত হ্রাস করে (ASM International 2023)।
বারবার চাপের সাইকেলের মধ্যে দিয়ে যাওয়ার সময় বর্গাকার মৃদু ইস্পাতের পাইপগুলি সত্যিই ভালোভাবে টিকে থাকে, বিশেষ করে যেসব জায়গায় স্ট্যাম্পিং প্রেস বা হাইড্রোলিক সিস্টেমের মধ্যে এগুলি ব্যবহৃত হয়। এই পাইপগুলির কিনারাগুলি চারপাশে ঢালাই করা যায়, যার অর্থ আমরা যেসব অংশে সবচেয়ে বেশি চাপ পড়ে সেগুলি শক্তিশালী করতে পারি। তাছাড়া, এদের দেয়ালের পুরুত্ব প্রায় সমান থাকে, তাই 700 MPa-এর বেশি চাপের মুখোমুখি হলেও এগুলি অপ্রত্যাশিতভাবে ব্যর্থ হয় না। প্রকৌশলীদের যখন এগুলির উপর ক্লান্তি পরীক্ষা চালানো হয়, তখন বর্গাকার টিউব ফ্রেমগুলি ভাঙনের আগে প্রায় 25 শতাংশ বেশি সময় ধরে টিকে থাকে, যা উপকরণ পরিচালনার সরঞ্জামের মতো অনুরূপ আয়তক্ষেত্রাকার টিউবের তুলনায়। যেখানে বন্ধ হওয়ার কারণে খরচ বাড়ে সেই শিল্প ক্ষেত্রগুলিতে এটি একটি বাস্তব পার্থক্য তৈরি করে।
২৫ মিমি থেকে ১৫০ মিমি পর্যন্ত আদর্শ বর্গাকার টিউবিংয়ের মাত্রা কৃষি সরঞ্জাম এবং প্যাকেজিং মেশিনারির মতো খাতগুলিতে উৎপাদন প্রক্রিয়াকে সহজতর করতে সত্যিই সাহায্য করে। যখন প্রস্তুতকারকরা ASTM A500 সার্টিফায়েড মৃদু ইস্পাত নল বেছে নেন, তখন তারা এক ব্যাচ থেকে আরেক ব্যাচে ধ্রুবক মান পান। এই ধ্রুবকতা আসলে রোবটিক অ্যাসেম্বলি অপারেশনের সময় সময় বাঁচায়, কিছু কারখানা কাস্টম তৈরি প্রোফাইলের তুলনায় প্রায় ১৮ শতাংশ সেটআপ সময় হ্রাসের কথা উল্লেখ করে। যাদের জং এবং দূষণের বিরুদ্ধে অতিরিক্ত সুরক্ষা প্রয়োজন, খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ কারখানা এবং ওষুধ উৎপাদন সুবিধাগুলিতে প্রি-গ্যালভানাইজড সংস্করণগুলি বিশেষভাবে ভালোভাবে কাজ ত্বরান্বিত করে, যেখানে পৃষ্ঠগুলি পরিষ্কার রাখা এবং ক্ষয় রোধ করা অনুমদন এবং নিরাপত্তার কারণে একেবারে অপরিহার্য।
পদচারী এবং কম যানজটযুক্ত সড়কের সেতুগুলিতে সন্তুলিত লোড বন্টন এবং মোচড় স্থিতিশীলতার কারণে বর্গাকার টিউবগুলি কার্যকর। তাদের সমমিত আকৃতি সংযোগস্থলে চাপের ঘনত্ব কমিয়ে আনে। কাঠামোগত বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে পদচারী সেতুতে 18 মিটার পর্যন্ত বিস্তৃতির ক্ষেত্রে অনুরূপ আই-বীমগুলির তুলনায় মাত্র 8% বিকৃতি হয় (ব্রিজ ডিজাইন ইন্টারন্যাশনাল 2023)।
বর্গাকার টিউবগুলির বন্ধ ক্রস-সেকশন খোলা চ্যানেল অংশগুলির তুলনায় 22% ভালো কম্পন নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে। বাতাস বা পুনরাবৃত্ত যানজটের লোডের শিকার অবকাঠামোর ক্ষেত্রে এই বৈশিষ্ট্যটি অপরিহার্য। পরীক্ষায় নিশ্চিত করা হয়েছে যে 85 MPa চাপের স্তরে 1.2 মিলিয়ন লোড চক্রের পরেও এই টিউবগুলি তাদের অখণ্ডতা বজায় রাখে (ম্যাটেরিয়ালস পারফরম্যান্স রিপোর্ট 2023)।
2022 সালে ফ্লোরিডার গালফ কোস্টের একটি রিট্রোফিট পুরানো কংক্রিট পিয়ারগুলিকে হট-ডিপ জ্যালাভাইজড বর্গাকার ইস্পাতের টিউব দিয়ে প্রতিস্থাপন করেছিল। দস্তার প্রলেপযুক্ত সমাধানটি নিম্নলিখিত সুবিধা দিয়েছিল:
সাধারণ ভারের জন্য বর্গাকার টিউবগুলি বেশ ভালো কাজ করে, কিন্তু যখন প্রকল্পগুলি 650 MPa-এর বেশি প্রবাহ সামর্থ্য সহ উপকরণের প্রয়োজন হয় তখন এগুলির সীমাবদ্ধতা প্রকাশ পেতে শুরু করে। যখন 300 মিটারের বেশি বিস্তৃত বিশাল সেতু নির্মাণ করা হয়, আজকাল বেশিরভাগ কাঠামোগত প্রকৌশলী হাইব্রিড সমাধান বেছে নেন। তারা ভিতরে প্রবলিত কংক্রিট কোর সহ বর্গাকার টিউবগুলি একত্রিত করেন, যা মোটের উপর আরও ভালো স্থিতিশীলতা প্রদান করে। ASCE ব্রিজ কোডের সর্বশেষ সংস্করণটি আসলে নির্ধারণ করে যে যেখানে নিয়মিত ভারী মাল চলাচল করে সেই এলাকাগুলিতে সমর্থন ছাড়া বর্গাকার টিউবগুলি কতদূর যেতে পারে। 2023 সালের সংশোধন অনুযায়ী, নিরাপত্তার কারণে অতিরিক্ত প্রবলিতকরণ প্রয়োজন হওয়ার আগে অসমর্থিত স্প্যানগুলি প্রায় 45 মিটার পর্যন্ত সর্বোচ্চ হতে পারে।
মাইল্ড স্টিল, স্টেইনলেস স্টিল এবং গ্যালভানাইজড এর মতো বিভিন্ন ধরনের চতুর্ভুজ টিউবগুলি তাদের কাজ, বাজেট এবং ইনস্টলেশনের অবস্থানের উপর নির্ভর করে প্রত্যেকের জন্য আলাদা গুরুত্ব রয়েছে। মাইল্ড স্টিল বেশ বাজেট-বান্ধব এবং অধিকাংশ অভ্যন্তরীণ কাজের জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী, কারণ এটি ভাঙনের আগে প্রায় 370 থেকে 500 MPa পর্যন্ত টান সহ্য করতে পারে। তবে যখন বিষয়টি গুরুতর হয়ে ওঠে, বিশেষ করে লবণাক্ত জল বা রাসায়নিকের কাছাকাছি, তখন স্টেইনলেস স্টিল সেরা হয়ে ওঠে। 304 এবং 316 গ্রেডে কমপক্ষে 10.5% ক্রোমিয়াম থাকে যা একটি নিষ্ক্রিয় স্তর তৈরি করে যা মরিচা প্রতিরোধ করে। এজন্যই আমরা এই উপকরণগুলি নৌযান নির্মাণ কারখানা এবং কঠোর পদার্থ নিয়ে প্রতিদিন কাজ করা কারখানাগুলিতে দেখতে পাই। গ্যালভানাইজড স্টিল মূল্যের দিক থেকে মাঝামাঝি অবস্থানে থাকে কিন্তু যেহেতু এতে দস্তার প্রলেপ থাকে তাই বাইরের কাজের জন্য এটি ভালো কাজ করে। বেশিরভাগ বিশেষজ্ঞদের মতে রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হওয়ার আগে এই সুরক্ষা 20 থেকে 30 বছর পর্যন্ত স্থায়ী হয়।
| সম্পত্তি | মিল্ড স্টিল | স্টেইনলেস স্টীল | গ্যালভানাইজড স্টিল |
|---|---|---|---|
| দ্বারা ক্ষয় প্রতিরোধ | কম | উচ্চ | মাঝারি |
| খরচ (প্রতি মিটার) | $18–$25 | $45–$120 | $28–$40 |
| জীবনকাল (বছর) | 10–15 | 30–50+ | 20–40 |
| সর্বোত্তম প্রয়োগ | অভ্যন্তরীণ কাঠামো | কঠিন পরিবেশ সহ সহ্য করতে | বহিরঙ্গন কাঠামোর জন্য এটি একটি ভালো বিকল্প |
টেবিল ১: শিল্প-আদর্শ উপাদান তুলনা থেকে প্রাপ্ত কর্মক্ষমতার মাপকাঠি
ASTM B117 মান অনুযায়ী লবণ স্প্রে পরীক্ষার সময় দেখা গেছে যে জিঙ্ক প্রলিপ্ত (galvanized) টিউবগুলি সাধারণ মৃদু ইস্পাতের তুলনায় মরিচা প্রতিরোধে প্রায় ৫ থেকে ৭ গুণ বেশি কার্যকর। অন্যদিকে, অত্যধিক আর্দ্রতা বা রাসায়নিক সংস্পর্শযুক্ত কঠোর পরিবেশে স্টেইনলেস স্টিল আসলে উজ্জ্বল করে তোলে। ১০০০ ঘন্টার বেশি সময় ধরে এমন পরিবেশে রাখা হলেও এটি প্রায় কোনও ক্ষয় দেখায় না এবং প্রতি বছর ০.১ মিমি-এর নিচে ক্ষয় হয়। ২০২৩ সালে NACE-এর একটি সদ্য প্রকাশিত গবেষণায় আরেকটি আকর্ষক তথ্য পাওয়া গেছে। যখন তাপমাত্রা ৬০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি হয়, তখন জিঙ্ক প্রলেপগুলি খুব দ্রুত ভেঙে যায়। কিন্তু স্টেইনলেস স্টিল? প্রায় ৮৭০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত এটি সুস্থির থাকে এবং তাপমাত্রা ঐ সীমা ছাড়িয়ে যাওয়ার পরেই কোনও উল্লেখযোগ্য সমস্যা দেখা দেয়। এটাই বোঝা যায় যে উচ্চ তাপমাত্রার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অনেক শিল্পই এটিকে কেন পছন্দ করে।
শুষ্ক, অভ্যন্তরীণ প্রয়োগের জন্য মৃদু ইস্পাত সবচেয়ে খরচ-কার্যকর সমাধান দেয়। বহিরঙ্গন ইনস্টলেশনের জন্য গ্যালভানাইজড ইস্পাত দীর্ঘস্থায়ীত্ব এবং প্রাথমিক খরচের মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখে এবং 35–50 বছরের আয়ু প্রদান করে। উপকূলীয় বা শিল্প পরিবেশে স্টেইনলেস স্টিল ব্যবহার করা যুক্তিযুক্ত, যেখানে এর উচ্চ প্রাথমিক বিনিয়োগ দুই দশকের মধ্যে প্রতি রৈখিক মিটারে 180 ডলারের বেশি দীর্ঘমেয়াদী প্রতিস্থাপন খরচ প্রতিরোধ করে।
বর্গাকার টিউবিং চমৎকার টর্শনাল কঠোরতা এবং সন্তুলিত লোড বন্টন প্রদান করে, যা লোড-বহনকারী কাঠামো, ট্রাস এবং ফ্রেমওয়ার্কের জন্য আদর্শ করে তোলে।
বর্গাকার টিউবিং গোলাকার টিউবিংয়ের তুলনায় বাঁকার প্রতিরোধে শ্রেষ্ঠ এবং আয়তক্ষেত্রাকার টিউবিংয়ের তুলনায় উচ্চতর টর্শনাল দৃঢ়তা প্রদান করে, যা কাঠামোগত অখণ্ডতায় এটিকে আরও দক্ষ করে তোলে।
স্টেইনলেস স্টিল উচ্চ ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে, বিশেষ করে আর্দ্রতা বা রাসায়নিক সংস্পর্শের পরিবেশে, যা উপকূলীয় বা শিল্প পরিবেশের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
এখানে বিবেচ্য বিষয়গুলির মধ্যে রয়েছে খরচ, টেকসই গুণ, ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং সেই নির্দিষ্ট পরিবেশগত অবস্থা যেখানে টিউবিং স্থাপন করা হবে।
EN
