संरचना के असफलता के प्रकार

 असफलता के प्रकार 

डिजाइन का एक प्रमुख उद्देश्य विफलताओं से बचना है; इस लेख का अधिकांश भाग अप्रत्यक्ष रूप से यह सुनिश्चित करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों को प्रस्तुत करने से संबंधित है कि विफलताएँ न हों। वास्तव में, विभिन्न प्रकार की विफलताएँ हैं और इन विधियों के अध्ययन में प्रवेश करने से पहले, उनके बीच के अंतरों को समझना आवश्यक है।

हम इसके व्यापक अर्थों में विफलता पर विचार करके शुरुआत करेंगे और इसका वर्णन एक लेखक के पिता की कहानी से करेंगे, जो कई वर्षों तक दुनिया के विभिन्न हिस्सों में निर्माण से जुड़े रहे। पानी की आपूर्ति  के लिए एक औद्योगिक संयंत्र था जिसके लिए उनकी कंपनी ने सलाहकार के रूप में काम किया, औद्योगिक संयंत्र में पर्याप्त पानी का दबाव प्रदान करने के लिए एक जल मीनार के निर्माण की आवश्यकता थी। टावर को काफी लंबा होना था और इसे प्रबलित कंक्रीट से बनाया जाना था। एक छोटे से स्थानीय ठेकेदार को टावर बनाने का काम दिया गया था। उसके पास कोई यांत्रिक उपकरण नहीं था और कंक्रीट को हाथ से मिलाया गया था और महिलाओं के सिर पर लादे टोकरियों से टॉवर पर ले जाया गया था। कंक्रीट के रखने और संघनन की गुणवत्ता बहुत खराब थी और जब तक टावर लगभग आधा बना था, तब तक यह स्पष्ट हो चुका था कि टावर कभी भी अपनी पूरी ऊंचाई तक नहीं बनाया जा सकता था और न ही पानी से भरा जा सकता था। सलाहकार के लिए काम कर रहे निवासी अभियंता ने टावर की निंदा की और कहा कि इसे ध्वस्त कर दिया जाए और एक नया टावर बनाया जाए। स्थानीय सरकार के अधिकारी यह स्वीकार करने के लिए तैयार नहीं थे कि स्थानीय कंपनियां टावर बनाने में असमर्थ थीं, इसलिए राजनीतिक दबाव को सहन करने के लिए लाया गया और इसके कारण समझौता हुआ। टावर को और ऊंचा नहीं बनाया जाएगा और टैंक मौजूदा स्तर पर स्थापित किया जाएगा। यह विधिवत किया गया था और टावर को ठेकेदार द्वारा निःसंदेह बड़े गर्व के साथ सौंप दिया गया था। हालाँकि, यह क्लाइंट के लिए पूरी तरह से बेकार था क्योंकि यह इतना अधिक नहीं था कि वह कर सके जो उसे करने की आवश्यकता थी। मीनार नीचे नहीं गिरी; फिर भी जहाँ तक मुवक्किल का संबंध था, यह एक विफलता थी क्योंकि यह उसके लिए उतना ही बेकार था मानो वह नीचे गिर गया हो। यह निम्नलिखित पंक्तियों के साथ विफलता की व्यापक परिभाषा सुझाता है:

एक संरचना विफल हो गई है यदि वह अपने आवश्यक उद्देश्य को पूरा करने में असमर्थ है या बन जाती है।

स्पष्ट रूप से सभी असफलताएँ समान गंभीरता की नहीं होती हैं। उपरोक्त जल मीनार का उदाहरण स्पष्ट रूप से एक ऐसा मामला है जहाँ विफलता थी क्योंकि परिणामी मीनार बेकार थी। हालांकि, कई विफलताएं जो संरचना के उचित कामकाज को बाधित करती हैं, या तो इसे पूरी तरह से बेकार नहीं बनाती हैं या अत्यधिक व्यय के बिना गलती को सुधारा जा सकता है।

अब हम ऐसे विभिन्न तरीकों को देख सकते हैं जिनमें यह हो सकता है।

कार्यात्मक विफलता

उपरोक्त उदाहरण इसी श्रेणी में आता है। यह वह जगह है जहां संरचना अपने आवश्यक कार्य के लिए अनुपयुक्त है। जिन सामग्रियों से संरचना का निर्माण किया गया है उनमें कोई खराबी नहीं है, और संरचना संभवतः उपयुक्त डिजाइन नियमों और विनियमों की सभी आवश्यकताओं को पूरा करती है। इस प्रकार की विफलताएँ, या कम से कम आंशिक विफलताएँ, हमारे विचार से कम असामान्य हैं। जरूरी नहीं कि वे स्ट्रक्चरल इंजीनियर या कंस्ट्रक्टर की गलती हों; यह वास्तव में अधिक संभावना है कि गलती ग्राहक में निहित है या तो उसे पर्याप्त सावधानी से विश्लेषण नहीं किया गया है या पर्याप्त स्पष्टता के साथ डिजाइन टीम को अपनी आवश्यकताओं को संप्रेषित नहीं किया है। नालियों को उस क्षेत्र के सबसे निचले बिंदु पर नहीं रखा गया है, जहां से उन्हें निकालने का इरादा है, अपर्याप्त निकासी वाले पुल जो उनके नीचे से गुजरने का इरादा रखते हैं, वे सभी हो चुके हैं और इस श्रेणी में फिट हैं। ऐसी विफलताओं से बचने का तरीका यह है कि सभी पक्ष हल की जा रही समस्या का विश्लेषण करें और सभी के लिए यह बिल्कुल स्पष्ट हो कि क्या आवश्यक है। यह संभवत: पहला कार्य है जिसे किसी भी डिजाइन में किया जाना चाहिए।

सेवाक्षमता विफलता 

सेवाक्षमता विफलताएं वहां होती हैं जहां सेवा भार के तहत संरचना का व्यवहार संरचना के समुचित कार्य को बाधित करता है। अत्यधिक विक्षेपण के कारण इस प्रकार की विफलता के उदाहरण बहुत बार होते हैं। उदाहरण के लिए एक बीम जो इस हद तक विक्षेपित हो जाता है कि यह डोरफ्रेम को विकृत कर देता है और दरवाजों को खोलना असंभव बना देता है, यह एक सेवाक्षमता विफलता होगी। एक और उदाहरण है जहां संरचना का कंपन, संभवतः मशीनरी के कारण, संवेदनशील वैज्ञानिक उपकरणों को संचालित करना असंभव बना देता है। अधिकांश सेवाक्षमता विफलताएं शक्ति की कमी के बजाय संरचना की कठोरता की कमी से संबंधित हैं।

वियोग विफलता 

यदि आप बच्चों की लकड़ी की ईंटों का एक सेट लेते हैं और एक टावर का निर्माण करते हैं, तो अंततः यह एक ऊंचाई तक पहुंच जाता है जहां यह अस्थिर हो जाता है और नीचे गिर जाता है। यह टावर की विफलता है लेकिन जिस सामग्री से टावर बनाया गया है (ईंटें) पूरी तरह से क्षतिग्रस्त नहीं हैं और एक और टावर बनाने के लिए तुरंत इस्तेमाल किया जा सकता है। इस प्रकार की विफलता, जहां सामग्री की कोई अधिकता या विफलता नहीं होती है, लेकिन विफलता केवल इसलिए उत्पन्न होती है क्योंकि संरचना के सदस्य अलग हो जाते हैं, एक वियोग विफलता है। ऐसी विफलता का एक और उदाहरण ताश के पत्तों के घर का गिरना है।

 यह देखा जा सकता है कि वियोग विफलताएं अचानक और विनाशकारी होती हैं और इसलिए, संरचनाओं की वास्तविक दुनिया में, इससे बचने की आवश्यकता है।

ऐसी विफलताओं के व्यावहारिक उदाहरण हैं, जिन्हें अक्सर 'प्रगतिशील पतन' कहा जाता है। संभवतः सबसे प्रसिद्ध रोनान प्वाइंट है, जहां प्रीकास्ट पैनलों से बनी एक बहुमंजिला आवासीय संरचना में गैस विस्फोट के परिणामस्वरूप एक दीवार उड़ गई। इस दीवार के टूटने से ऊपर की संरचना से सहारा हट गया, जो गिर गया। गिरने वाले पैनलों के परिणामी भार के कारण निचले स्तर गिर गए और इमारत का पूरा कोना नीचे गिर गया।  यह तर्क दिया जा सकता है कि चिनाई वाली इमारतों का ढहना जहां चिनाई को चूने के मोर्टार में रखा गया है, वियोग विफलताएं भी हैं क्योंकि चिनाई वाली इकाइयां (पत्थर, ईंट) अक्सर विफल नहीं होती हैं। कम विकसित देशों में भूकंपों में इस प्रकार की विफलता संभवतः किसी अन्य की तुलना में अधिक लोगों को मारती है।

बड़ी इमारतों में, इस प्रकार की विफलता की संभावना आजकल यह सुनिश्चित करके संरक्षित की जाती है कि संरचनात्मक सदस्य कम से कम कुछ न्यूनतम बल का विरोध करने में सक्षम कनेक्शन के साथ जुड़े हुए हैं।

अनुवाद विफलता 

ये विफलताएं हैं जहां संरचना की कोई विफलता नहीं है (कम से कम शुरुआत में)। वे आम तौर पर एक संरचना के आसपास नींव या मिट्टी की विफलता का परिणाम होते हैं। प्रारंभिक अनुवाद विफलता का उत्कृष्ट उदाहरण पीसा का लीनिंग टॉवर है। टावर स्वयं असफल नहीं हो रहा है, टावर के एक तरफ और दूसरे के बीच बस अत्यधिक अंतर निपटान है, जिससे यह झुक जाता है। क्या टावर गिरना चाहिए, मुख्य कारण टावर का घूर्णन अनुवाद होगा। बेशक, जैसे ही टॉवर गिरता है, और निश्चित रूप से जब यह जमीन से टकराता है, तो यह टुकड़े-टुकड़े हो जाएगा, लेकिन टॉवर का टूटना एक द्वितीयक मुद्दा होगा न कि प्राथमिक तंत्र जो विफलता की ओर ले जाता है। भाग्य से, और इंजीनियरिंग विशेषज्ञता के प्रयोग से, टावर गिरेगा नहीं बल्कि कुछ हद तक सीधा हो जाएगा।

वास्तविक अनुवाद विफलताएँ होती हैं, और संभवत: सामान्य तरीका है जिसमें कोई रिटेनिंग वॉल के विफल होने की उम्मीद करेगा।

लोचदार अस्थिरता विफलता 

जब आप पतले तार का एक सीधा टुकड़ा लेते हैं, तो उसे लंबवत पकड़ें और ऊपर की ओर लंबवत भार लगाने का प्रयास करें, आप पाएंगे कि जो भार लगाया जा सकता है वह छोटा है, और तार झुक जाएगा। लोड को हटा दें और तार अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाएगा, यह दर्शाता है कि जिस सामग्री से तार बनाया गया था, उस पर अधिक जोर नहीं दिया गया है। इस मामले में 'संरचना' की विफलता विक्षेपण का परिणाम है और इसे आम तौर पर 'बकलिंग' के रूप में जाना जाता है, या अधिक सही ढंग से, दूसरे क्रम के प्रभावों के कारण लोचदार अस्थिरता के रूप में जाना जाता है। वर्तमान के लिए, यह देखना आवश्यक है कि विफलता मुख्य रूप से सामग्री के अति-तनाव से उत्पन्न नहीं होती है, बल्कि विक्षेपण का परिणाम है, जो कि एक कार्य है इसकी ताकत के बजाय सदस्य की कठोरता। 

लोचदार अस्थिरता कंप्रेसिव स्ट्रेस के अधीन लगभग किसी भी प्रकार के पतले सदस्य में विफलता हो सकती है। ऐसे मामलों के उदाहरण जहां इस संभावना पर विचार किया जाना है:

पतले स्तंभों का डिज़ाइन

पतली बीम का संपीड़न क्षेत्र

रोल्ड स्टील सेक्शन के बकाया फ्लैंगेस जहां ये संपीड़न में हैं

टैंक, साइलो आदि की दीवारें जहां ये संपीड़न में हैं

बॉक्स गर्डर पुलों में स्टील चढ़ाना।

सामग्री overstress विफलताओं

इस श्रेणी में विफलताएँ वे हैं जहाँ सदस्य या संरचना इस हद तक अतिभारित है कि सामग्री विफल हो जाती है। इस प्रकार की विफलता से बचाव करना संभवतः किसी संरचना के विस्तृत डिज़ाइन का प्रमुख भाग होता है। 

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