ড. আবু সাঈদ মোঃ সুমন
বাংলাদেশে হাই-স্ট্রেংথ গ্রেডের রিইনফোর্সিং স্টিল ব্যবহারের ক্ষেত্রে একটি প্যারাডক্স লক্ষনীয়। বাংলাদেশে স্টিল উৎপাদনকারী প্রতিষ্ঠানগুলো উচ্চ শক্তির গ্রেড প্রবর্তন করে স্টিল রিইনফোর্সমেন্ট মার্কেটে তাদের অবস্থান শক্তিশালী করার চেষ্টা করছে। সেক্ষেত্রে যুক্তরাষ্ট্র, কানাডা এবং ইউরোপের মত উন্নত দেশগুলো তাদের নির্মাণ শিল্পই উচ্চ শক্তির স্টিল ব্যবহারের জন্য ক্রমবর্ধমান চাহিদা প্রকাশ করছে। কিন্তু আমাদের দেশের নির্মাণ শিল্প সেভাবে তাদের উচ্চ শক্তির গ্রেড-এর চাহিদা প্রকাশ করছেনা । উচ্চ শক্তির রিইনফোর্সিং স্টিল-এর গ্রেড ৬০০ MPa এবং তদূর্ধ্ব গ্রেড ব্যবহারের জন্য সঠিক নির্দেশিকা প্রণয়নের প্রয়োজনীয়তার উপর জোর দেওয়া অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। সঠিক হাই-স্ট্রেংথ স্টিল উৎপাদনে সঠিক উৎপাদন প্রক্রিয়া (মাইক্রো এলইং অথবা থারম-মেকানিক্যাল ট্রিট্মেন্ট) অনুসরণ না করে উৎপাদন করলে স্টিলের প্রয়োজনীও মেকানিক্যাল প্রপারটিজ (ইল্ড স্ট্রেংথ, ডাক্টাইলিটি, বেন্ডাবিলিটি ইত্যাদি) অর্জন সম্ভব নয়।
সম্প্রতি, বাংলাদেশে স্টিল উৎপাদনকারী প্রতিষ্ঠানগুলো নির্দেশিকা প্রণয়ন না করেই হাই-স্ট্রেংথ গ্রেডের রিইনফোর্সিং স্টিল উৎপাদন ও বাজারজাত করছে, যা ডিজাইনার এবং ব্যবহারকারীদের এই গ্রেডগুলি সকল কাঠামোতে নিরবিচারে প্রয়োগ করার জন্য উৎসাহিত করছে, কংক্রিটের সাথে স্ট্রেন সামঞ্জস্যতা এবং সামগ্রিক কর্মক্ষমতা বিবেচনা না করেই। এই উৎপাদনকারীরা দাবি করছে যে হাই-স্ট্রেংথ গ্রেডের রিইনফোর্সিং স্টিল ব্যবহার করে স্টিলের ব্যবহার ৩০% পর্যন্ত হ্রাস করা যেতে পারে, যা ডিজাইনার এবং নির্মাণকারীদের ঝুঁকির মধ্যে ফেলতে পারে। সুতরাং, কংক্রিট কাঠামোতে হাই-স্ট্রেংথ গ্রেডের রিইনফোর্সিং স্টিল নিরাপদ এবং কার্যকরভাবে ব্যবহারের জন্য সঠিক, বিস্ত্রিত এবং সুসংজ্ঞায়িত নির্দেশিকা অত্যন্ত প্রয়োজনীয়।
কোড এবং স্ট্যান্ডার্ড -এর বিধানাবলী : স্টিল উৎপাদন প্রযুক্তির অগ্রগতির ফলে হাই-পারফরমিং ও হাই-স্ট্রেংথ রিইনফোর্সিং স্টিলের উৎপাদন সম্ভব হয়েছে, যার কারণে ডিজাইন কোডগুলি ক্রমাগত রিইনফোর্সিং বারের সর্বাধিক অনুমোদিত ইল্ড স্ট্রেংথ-এর সীমা বৃদ্ধি করেছে। সঠিক উৎপাদন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ৬০০ MPa ও তদূর্ধ্ব গ্রেডের স্টিল রিইনফোর্সমেন্ট, যা একটি রৈখিক প্রি-ইল্ড আচরণ, একটি সুস্পষ্ট ইল্ড প্লেটো, যথাযথ স্ট্রেইন হারডেনিং এবং অপেক্ষাকৃত উচ্চ নমনীয়তা (T/Y রেশিও, এলংগেশন এট ম্যাক্সিমাম ফোরস, এলংগেশন আফটার ফ্রেকচার) অর্জন সম্ভব হলে বাণিজ্যিকভাবে এর ব্যবহার আরও ব্যাপক হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে।
BNBC 2020 : BNBC ২০২০ কোড, ২০১০ সালে রচিত হয় ACI 318-08 কে অনুসরণ করে । তবে এটি ২০২১ সালে গেজেট করা হয়েছে। ইতিমধ্যে, ACI 318-19 এর আপডেটেড সংস্করণ প্রকাশিত হয়েছে এবং বিশ্বব্যাপী অনুসরণ করা হচ্ছে।
বাংলাদেশ ন্যাশনাল বিল্ডিং কোড (BNBC) ২০২০ এর আর্টিকেল ৫.৩.২ অনুযায়ী, রিইনফোর্সিং বার নিম্নলিখিত মানদণ্ড যেমনঃ BDS ISO 6935-2:2010 এবং ASTM স্ট্যান্ডাড যেমনঃ A615/A615M, A616M, A617M, A706M, A767M এবং A775M অনুযায়ী হতে হবে।
এছাড়াও, BNBC ২০২০ এর আর্টিকেল ৫.৩.২ অনুযায়ী, রিবারের ইল্ড স্ট্রেংথ (f y) ৪১০ MPa এর বেশি ব্যাবহারের ক্ষেত্রে কংক্রিটের সর্বাধিক কমপ্রেসিভ স্ট্রেন ০.৩৫ শতাংশ উপর ভিত্তি করে সর্বচ্চ ইল্ড স্ট্রেংথ-এর (𝑓y) মান নির্ণয় করতে হবে যাতে ডিজাইনে গৃহীত বারগুলি উপরে উল্লিখিত ASTM মানগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হয় ।
BNBC-তে বিধানগুলি মূলত ACI থেকে নেওয়া হয়েছে। BNBC কংক্রিটের জন্য সর্বাধিক কমপ্রেসিভ স্ট্রেন εcu=০.০০৩৫ (Eurocode 2 এর অনুরূপ) অনুমোদন করেছে এবং ইল্ড স্ট্রেংথ-এর জন্য ৪০০ N/mm² বা ০.০০৩৫ স্ট্রেনের সাথে সম্পর্কিত স্ট্রেসের জন্য সীমা নির্ধারণ করেছে। অথচ একটি বারের সর্বাধিক ইল্ড স্ট্রেংথ = ০.০০৩৫ × ২০০,০০০ = ৭০০ N/mm² (= ১০১ ksi) হতে পারে। এছাড়া, রিইনফোর্সমেন্টের ইল্ড স্ট্রেংথ-এর সাধারণ সীমা পরীক্ষার ডেটা ও ইম্পেরিকেল ডিজাইন সূত্র থেকে নির্ণয় করা যেতে পারে। যেকোনো পরিস্থিতিতে, কমপ্রেশন মেম্বারগুলির জন্য ডিফ্লেকশন ও ক্র্যাক গুরুত্বপূর্ণ নয়। এবং তাই কংক্রিটের ক্রাশিং স্ট্রেনের সাথে সম্পর্কিত স্ট্রেসের চেয়ে নিচে রিইনফোর্সমেন্টের ইল্ড স্ট্রেংথ সীমাবদ্ধ করার কোনো কারণ নেই।
ACI 318-19 [২], ২০১৪ সালে শুরু হওয়া কোড-এর বিধানগুলিকে একীভূত এবং সরলীকৃত করার প্রক্রিয়া অব্যাহত রেখেছে। এটি লক্ষ্নীয় যে বেশিরভাগ পরিবর্তনগুলি ফ্লোর সিস্টেমের বিম এবং স্ল্যাবের নকশার ক্ষেত্রে হয়েছে এবং অন্নদিকে কলাম ও ফাউন্ডেশনের মেম্বারগুলির পরিবর্তন অপেক্ষাকৃত কম। প্রধান পরিবর্তনগুলির মধ্যে ৫৫০ MPa (৮০ ksi) ও তদূর্ধ্ব উচ্চ-শক্তির রিইনফোর্সিং স্টিলের জন্য নতুন বিধান প্রবর্তনই উল্লেখযোগ্য। ACI 318-19-এ ৫৫০ MPa (৮০ ksi) ও তদূর্ধ্ব উচ্চ-শক্তির রিইনফোর্সিং স্টিলের নকশা বিধানে কী পরিবর্তন আনা হয়েছে তা নিয়ে আলোচনা আবশ্যক।
ACI 318-19 বিভিন্ন প্রয়োগক্ষেত্রের জন্য রিইনফোর্সিং বারের উপর বিভিন্ন সীমাবদ্ধতা প্রদান করে । ACI 318-19 লঙ্গিচিউডিনাল রিইনফোর্সমেন্টের জন্য, ডিজাইনের সর্বাধিক ইল্ড স্ট্রেংথ হলো fy = ৫৫০ N/mm² (৮০ ksi) অনুমোদন করেছে। আরও একটি সীমাবদ্ধতা হলো কংক্রিটের সর্বাধিক কমপ্রেশন স্ট্রেন εcu = ০.০০৩ -এর মধ্যে সীমাবদ্ধ রেখেছে। ডিজাইনের একটি প্রধান নীতি হলো কংক্রিট এবং রিইনফোর্সমেন্টের স্ট্রেন-কম্পিটিবিলিটি অনুসরণ করা। রিইনফোর্সমেন্টের ইল্ড স্ট্রেংথ ০.৩৫% স্ট্রেন পদ্ধতি অথবা ০.২% অফসেট পদ্ধতি দ্বারা নির্ধারিত হতে পারে। ০.৩৫% স্ট্রেন পদ্ধতি দ্বারা তাত্ত্বিক সর্বাধিক ইল্ড স্ট্রেংথ হতে পারে fy,max = ০.০০৩৫ × ২০০,০০০ = ৭০০ N/mm² (= ১০১ ksi)। কংক্রিটের স্ট্রেন সীমা ব্যবহার করে, সর্বাধিক সম্ভাব্য ইল্ড স্ট্রেংথ fy,max = ০.০০৩০ × ২০০,০০০ = ৬০০ N/mm² (= ৮৭ ksi) নির্ণয় করা যায় এবং সেই অনুযায়ী ৬০০ MPa ও তদূর্ধ্ব গ্রেডের স্টিল রিইনফোর্সমেন্ট ব্যাবহারের ক্ষেত্রে কোন বাধা হওয়ার কথা নয়। যদিও ACI 318-19 অনুযায়ী, লঙ্গিচিউডিনাল রিইনফোর্সমেন্টের জন্য ডিজাইনের সর্বাধিক ইল্ড স্ট্রেংথ ৫৫০ N/mm² (৮০ ksi) নির্ধারণ করেছে।
ACI 318-19-এ বিমের জন্য রিইনফোর্সমেন্ট স্ট্রেইন সীমা সংশোধন করা হয়েছে। ACI 318-19, 9.3.3.1 এ বলা হয়েছে যে, যে সকল নন-প্রেসট্রেসড বিমের Pu < 0.10 f’c Ag , তাদের রিইনফোর্সমেন্ট টেনশন কন্ট্রল্ড হতে হবে ACI 318-19-এ উল্লেখিত টেবিল 21.2.2 অনুযায়ী। কিন্তু ACI 318-14 অনুযায়ী যে সকল নন-প্রেসট্রেসড বিমের Pu < 0.10 f’c Ag, তাদের টেন্সাইল স্ট্রেইন (εt) কমপক্ষে 0.004 হতে হবে। এই পরিবর্তনের ফলে বিমের জন্য ফ্লেকজারাল ডিজাইন আরও সাশ্রয়ী হয়েছে, কারণ নিম্ন স্ট্রেইন সীমা পূরণের জন্য অতিরিক্ত টেনশন স্টিল যুক্ত করার প্রয়োজনীয়তা নেই, যার ফলে ফ্লেকজারাল ডিজাইন-এর ক্ষেত্রে স্টিলের স্ট্রেংথ ফ্যাক্টর কমে যায়।
ন্যূনতম ফ্লেকজারাল রিইনফোর্সমেন্ট-এর ক্ষেত্রে As,min নির্ণয়ের জন্য ইল্ড স্ট্রেংথ-এর সীমা প্রবর্তিত হয়েছে। যে সকল বিমের ইল্ড স্ট্রেংথ ৮০ ksi -এর বেশী, তাদের ন্যূনতম ফ্লেকজারাল রিইনফোর্সমেন্ট-এর পরিমাণ নির্ণয়ের জন্য ACI 318-19, 9.6.1.2 এ বলা হয়েছে যে এর মান সর্বাধিক ৮০ ksi তে সীমাবদ্ধ থাকতে হবে। ACI 318-14 বিমের জন্য ৮০ ksi এর বেশি রিইনফোর্সমেন্টের ব্যবহার অনুমতি দেয়নি। এই পরিবর্তন ৮০ ksi-এর বেশি ইল্ড স্ট্রেংথ বিমের ফ্লেকজারাল নকশাকে প্রভাবিত করে। ACI 318-19 তে উল্লেখিত 9.6.1.2 (a) এবং (b) সূত্র অনুযায়ী গণনা করা As,min-এর মানগুলি গ্রেড ৮০ রিইনফোর্সমেন্টের জন্য যেমন হবে, তেমনই থাকবে, যদিও নকশায় উচ্চ শক্তির রিইনফোর্সমেন্ট ব্যবহার করা যায়।
ইউরোকোড : ইউরোকোড-2 অনুযায়ী, ইল্ড স্ট্রেংথ-এর পরিসীমা ৪০০ N/mm² থেকে ৬০০ N/mm² এর মধ্যে থাকতে হবে। এই কোডের অধীনে বারের ব্যাসের জন্য কোনো ঊর্ধ্ব সীমা নেই। সার্ভিসযোগ্যতা সীমা কলামগুলির জন্য একটি গৌণ ভূমিকা পালন করে। এ কারণেই উচ্চ শক্তির রিইনফোর্সমেন্টের প্রথম প্রয়োগের জন্য কলামগুলোকে আদর্শ বলে বিবেচনা করা হয়। উচ্চ শক্তির রিইনফোর্সমেন্ট সহ কলামগুলির লক্ষ্য হল উচ্চ ধারণক্ষমতা এবং উপকরণের সর্বাধিক ব্যবহার নিশ্চিত করা। এই কারণে, উভয় সীমাবদ্ধতাই শিথিল করা উচিত।
রিইনফোর্সমেন্ট অনুপাতের সীমাবদ্ধতা ঢালাইয়ের সম্ভাবনার দ্বারা নির্ধারিত হয়। ছোট ব্যাসার্ধের ক্ষেত্রে ৮% এর বেশি রিইনফোর্সমেন্ট অনুপাতের জন্য কংক্রিট স্থাপন করা এবং উচ্চমানের ঢালাই নিশ্চিত করা সম্ভব নয়। এ কারণেই ইউরোকোড-2, 2011 [৭], অনুপাতটি সীমাবদ্ধ করেছে। বড় ব্যাসার্ধের (৭৫ মিমি পর্যন্ত) রেইনফরসিং স্টিল-এর ক্ষেত্রে কলামগুলি এমনকি ২০% পর্যন্ত রিইনফোর্সমেন্ট অনুপাতের সাথেও ঢালাই করা যেতে পারে । এই জন্য উচ্চ শক্তির কলামের ক্ষেত্রে, অভিজ্ঞতা দ্বারা প্রমাণিত হিসাবে সর্বাধিক অনুপাত ρ = ২০% নির্ধারণ করা হয়।
স্ট্রেন সামঞ্জস্যতা : কম্প্রেশনে কংক্রিটের সর্বাধিক স্ট্রেন, গ্রেড C50/60 পর্যন্ত ০.০০৩৫ এবং উচ্চ শক্তির কংক্রিটের ক্ষেত্রে এটি কমে C90/105 -এর জন্য ০.০০২৬। তাই যখন একটি প্রচলিত স্বাভাবিক নর্মাল স্ট্রেংথ-এর রিবার লম্বালম্বী রিইনফোর্সমেন্ট হিসেবে ব্যবহৃত হয়, তখন স্টিল বারটির স্ট্রেন কংক্রিটের সর্বাধিক স্ট্রেনে পৌঁছানোর আগে কম্প্রেশন ইল্ডে পৌঁছাতে সক্ষম হবে। কিন্তু যখন গ্রেড ৬০০ MPa রিবার ব্যবহৃত হয় যার উচ্চতর ইল্ড স্ট্রেন থাকে, তখন কংক্রিটের সর্বাধিক স্ট্রেনে পৌঁছানোর পরেও এটি ইল্ডে পৌঁছাতে নাও পারে। আরও বেশি সীমাবদ্ধতা পরিলক্ষিত হয় পিওর অক্ষীয় কম্প্রেশনের ক্ষেত্রে । কংক্রিটের স্ট্রেন সর্বাধিক চাপের ক্ষেত্রে C50/60 কংক্রিটের জন্য ০.০০২ এবং C90/105 কংক্রিটের জন্য ০.০০২৬ হয়। অতএব, এটি নিয়ে উদ্বেগ রয়েছে যে গ্রেড ৬০০ MPa স্টিল বারগুলি পিওর কম্প্রেশনের ক্ষেত্রে কংক্রিটের সর্বাধিক চাপের আগে ইল্ড পটেনশিয়ালে পৌঁছাতে নাও পারে যদি না খুব উচ্চ শক্তির কংক্রিট ব্যবহার করা হয়।
হাই-স্ট্রেংথ কংক্রিট : হাই-স্ট্রেংথ কংক্রিটের সঙ্গে হাই-স্ট্রেংথ রিইনফোর্সমেন্টের সমন্বয়ে কংক্রিট মেম্বারগুলির পরীক্ষা করে দেখা যায়ে যে, উচ্চ-শক্তিসম্পন্ন রিইনফোর্সমেন্ট ব্যবহারের ক্ষেত্রে উচ্চ-শক্তিসম্পন্ন কংক্রিট ব্যবহার করা সুবিধাজনক। হাই-স্ট্রেংথ রিইনফোর্সমেন্টের জন্য প্রয়োজনীয় ডেভেলপমেন্ট এবং স্প্লাইস দৈর্ঘ্য কমাবে, ফ্লেকজারাল মেম্বারগুলির ডিফরমেশন সক্ষমতা উন্নত করবে, মেম্বারগুলির লোড ক্যাপাসিটি ও শিয়ার স্ট্রেংথ বৃদ্ধি করবে, বিশেষ মোমেন্ট ফ্রেমের সংযোগস্থলগুলোর শিয়ার স্ট্রেংথ বৃদ্ধি করবে এবং ডিফ্লেকশন হ্রাস করবে।
হাই-স্ট্রেংথ ও হাই-পারফরমিং রিইনফোর্সিং স্টিলের ব্যবহারের বর্তমান তথ্যকে সংহত করে প্রকৌশলী এবং গবেষকদের ব্যবহারের জন্য একটি সমন্নিত নির্দেশিকা তৈরি করা এখন সময়ের দাবি। সেক্ষেত্রে নির্মাণ শিল্পের সঙ্গে সংশ্লিষ্ট সকল প্রকৌশলী, স্থপতি, ভবন মালিক, ডেভেলপার, রিইনফোর্সিং স্টিল নির্মাণকারী প্রতিষ্ঠান সহ সর্বোপরি সরকারেরও হাই-স্ট্রেংথ ও হাই-পারফরমিং স্টিল ব্যাবহারের অঙ্গিকার প্রয়োজন, যা টেকসই উন্নয়নের জন্য অপরিহার্য।
সাম্প্রতিক বছরগুলোতে, সুউচ্চ আধুনিক নতুন নতুন ভবন ও উন্নত স্থাপত্য সমৃদ্ধ স্থাপনার অনেক চাহিদা বৃদ্ধি পেয়েছে। এই চাহিদাগুলোর মধ্যে রয়েছে কাঠামোগত নিরাপত্তা, চিত্তাকর্ষক নকশা, উচ্চমাত্রার স্থায়িত্ব, এবং কম পরিবেশগত ক্ষতির প্রভাব। এই সমস্ত চাহিদা পূরণ করতে, উচ্চ মানসম্পন্ন পণ্য ব্যবহারের পাশাপাশি উদ্ভাবনী পদ্ধতির প্রয়োগ জরুরি, যা ভবনের স্ট্রাকচারাল মেম্বারগুলির অপ্টিমাইজেশনের দিকে লক্ষ্য রাখে। উৎপাদন প্রক্রিয়া, ক্রস-সেকশন হ্রাস এবং স্থায়ীত্বের সুবিধাগুলো হাই-স্ট্রেংথ ও হাই-পারফরমিং স্টিল ব্যবহারের মাধ্যমে অর্জন সম্ভব।
লেখক পরিচিতিঃ ড. আবু সাঈদ মোঃ সুমন ১৯৭০ সালের ১৪ই সেপ্টেম্বর ময়মনসিংহ শহরে জন্মগ্রহণ করেন। তিনি রাশিয়ার মস্কোস্থ Russian People’s Friendship University থেকে ১৯৯৪ সনে ব্যাচেলর, ১৯৯৬ সনে মাস্টার্স এবং ২০০২ সনে Ph.D ডিগ্রি লাভ করেন। তিনি দেশের স্বনামধন্য ফার্নিচার প্রস্তুতকারী প্রতিষ্ঠান OTOBI, স্বনামধন্য স্টিল প্রস্তুতকারী প্রতিষ্ঠান BSRM ও GPH ISPAT-এ উচ্চপদে কর্মরত ছিলেন। তিনি সর্বাধুনিক প্রযুক্তি, উন্নত ও সাশ্রয়ী স্টিল প্রোডাক্ট উৎপাদনে সক্ষম বাংলাদেশের সর্ববৃহৎ স্টিল প্ল্যান্টসমূহ স্থাপনের ক্ষেত্রে যতেষ্ট অবদান রাখেন। তিনি বর্তমানে EPCM Engineering Ltd (একটি ইঞ্জিনিয়ারিং,কন্সালটিং ও কন্সট্রাকশন ম্যানেজমেন্ট প্রতিষ্ঠান) -এর ম্যানেজিং ডাইরেক্টর পদে কর্মরত আছেন। তিনি দেশের শিল্প জগতে বিশেষত আধুনিক, উন্নতমানের ও সাশ্রয়ী স্টিল উৎপাদনে অবদান রেখে চলেছেন। তিনি “হাই-পারফরমিং ও হাই-স্ট্রেংথ সম্বলিত, উচ্চ-শক্তি সম্পন্ন কন্সট্রাকশন স্টিল” ধারণার পথিকৃৎ।
