आई-बीम

एक आई-बीम, जिसे एच-बीम (सार्वभौमिक स्तंभ, यूसी के लिए), डब्ल्यू-बीम (चौड़े उभरे हुए किनारे के लिए), यूनिवर्सल बीम (यूबी), रोल्ड स्टील जॉइस्ट (आरएसजे) या डबल-टी (विशेष रूप से पोलिश, बल्गेरियाई , स्पेनिश , इतालवी और जर्मन में) के रूप में भी जाना जाता है , I या H-आकार के क्रॉस-सेक्शन वाला एक बीम है। I के क्षैतिज तत्व कोर हैं, और लंबवत तत्व "वेब" है। आई-बीम्स आमतौर पर संरचना इस्पात से बने होते हैं और निर्माण और सिविल इंजीनियरिंग में उपयोग किए जाते हैं।

वेब अपरूपण बलों का विरोध करता है, जबकि कोर बीम द्वारा अनुभव किए जाने वाले अधिकांश झुकने वाले क्षणों का विरोध करते हैं। यूलर-बर्नौली बीम समीकरण से पता चलता है कि आई-आकार का खंड वेब के विमान में झुकने और अपरूपण भार दोनों को ले जाने के लिए एक बहुत ही कुशल रूप है। दूसरी ओर, अनुप्रस्थ दिशा में क्रॉस-सेक्शन की क्षमता कम होती है, और आघूर्ण बल ले जाने में भी अक्षम है, जिसके लिए खोखले संरचनात्मक वर्गों को अक्सर पसंद किया जाता है।

इतिहास
लोहे के एक टुकड़े से लुढ़के हुए आई-बीम बनाने की विधि, को 1849 में कंपनी फोर्जेस डे ला प्रोविडेंस कंपनी के अल्फोंस हल्बो द्वारा पेटेंट कराया गया था।

बेथलहम स्टील बीसवीं शताब्दी के मध्य के अमेरिकी पुल और गगनचुंबी इमारत के काम में विभिन्न व्यापक प्रतिनिधित्व के लुढ़के हुए संरचनात्मक स्टील का एक प्रमुख आपूर्तिकर्ता था। आज, गढ़े हुए व्यापक प्रतिनिधित्व द्वारा इस तरह के काम में लुढ़का हुआ व्यापक प्रतिनिधित्व आंशिक रूप से विस्थापित हो गया है।

निरीक्षण
दो मानक आई-बीम रूप हैं,
 * रोल्ड आई-बीम, हॉट रोलिंग, कोल्ड रोलिंग या बहिर्गमन (सामग्री के आधार पर) द्वारा गठित।
 * प्लेट गर्डर, वेल्डिंग (या कभी-कभी बोल्टिंग या रिवेटिंग) प्लेटों द्वारा गठित।

आई-बीम्स आमतौर पर स्ट्रक्चरल स्टील से बने होते हैं लेकिन अल्युमीनियम या अन्य सामग्रियों से भी बन सकते हैं। आई-बीम का एक सामान्य प्रकार रोल्ड स्टील जॉइस्ट (आरएसजे) है - कभी-कभी गलत तरीके से प्रबलित स्टील जॉइस्ट के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। ब्रिटिश और यूरोपीय मानक भी सार्वभौमिक बीम (यूबी) और सार्वभौमिक स्तंभ, (यूसी) निर्दिष्ट करते हैं। इन वर्गों में समानांतर कोर हैं, जैसा कि आरएसजे कोर की अलग-अलग मोटाई के विपरीत है जो अब शायद ही कभी यूके में रोल किए जाते हैं। समानांतर कोर को संयोजित करना आसान होता है और टैपिंग वाशर की आवश्यकता को दूर करता है। यूसी की समान या लगभग समान चौड़ाई और गहराई होती है और बहु-मंजिला में स्तम्भ जैसे अक्षीय भार को ले जाने के लिए लंबवत रूप से उन्मुख होने के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं, जबकि यूबी व्यापक होने की तुलना में काफी गहरे हैं फर्श में बीम तत्वों जैसे झुकने वाले भार को ले जाने के लिए अधिक उपयुक्त हैं।

आई-जॉइस्ट-फाइबरबोर्ड और/या परतदार चमकदार लकड़ी के साथ लकड़ी से तैयार किए गए आई-बीम्स- निर्माण में भी तेजी से लोकप्रिय हो रहे हैं, विशेष रूप से आवासीय, क्योंकि वे ठोस लकड़ी के जोइस्ट की तुलना में हल्के और कम वारपिंग दोनों हैं। हालांकि, असुरक्षित होने पर आग में उनकी ताकत के तेजी से नुकसान के रूप में कुछ चिंता का विषय रहा है।

प्रारुप
आई-बीम्स का व्यापक रूप से निर्माण उद्योग में उपयोग किया जाता है और विभिन्न मानक आकारों में उपलब्ध हैं। किसी दिए गए लागू लोड के लिए उपयुक्त स्टील आई-बीम आकार के आसान चयन की अनुमति देने के लिए टेबल्स उपलब्ध हैं। आई-बीम का उपयोग बीम और स्तम्भ दोनों के रूप में किया जा सकता है।

आई-बीम का उपयोग स्वयं या किसी अन्य सामग्री, आमतौर पर ठोस के साथ संयुक्त रूप से कार्य करने दोनों के लिए किया जा सकता है। प्रारुप निम्नलिखित मानदंडों में से किसी के द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है,
 * विक्षेपण (इंजीनियरिंग), विरूपण को कम करने के लिए आई-बीम की कठोरता को चुना जाएगा
 * कंपन, अस्वीकार्य कंपन को रोकने के लिए कठोरता और द्रव्यमान को चुना जाता है, विशेष रूप से कंपन के प्रति संवेदनशील सेटिंग्स में, जैसे कार्यालय और पुस्तकालय
 * उपज (इंजीनियरिंग) द्वारा झुकाव विफलता: जहां क्रॉस सेक्शन में तनाव (यांत्रिकी) उपज तनाव से अधिक हो जाता है
 * बकलिंग द्वारा झुकने की विफलता # पार्श्व-मरोड़ वाली बकलिंग: जहां संपीड़न में एक निकला हुआ किनारा बग़ल में झुक जाता है या पूरे क्रॉस-सेक्शन में मरोड़ हो जाता है
 * बकलिंग द्वारा झुकने की विफलता # स्थानीय बकलिंग: जहां निकला हुआ किनारा या वेब इतना पतला होता है कि स्थानीय रूप से बकल हो जाता है
 * स्थानीय उपज: केंद्रित भार के कारण, जैसे बीम के समर्थन बिंदु पर
 * कतरनी विफलता: जहां वेब विफल रहता है। पतले जाले बकलिंग से विफल हो जाते हैं, एक घटना में तरंगित हो जाते हैं, जिसे तनाव क्षेत्र क्रिया कहा जाता है, लेकिन कतरनी की विफलता भी फ्लैंगेस की कठोरता का विरोध करती है।
 * घटकों का बकलिंग या यील्डिंग: उदाहरण के लिए, आई-बीम के वेब को स्थिरता प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाने वाले स्टिफ़नर।

झुकने के लिए डिजाइन
झुकने के तहत एक बीम अक्षीय तंतुओं के साथ उच्च तनाव देखता है जो तटस्थ अक्ष से सबसे दूर हैं। विफलता को रोकने के लिए, बीम की अधिकांश सामग्री इन क्षेत्रों में स्थित होनी चाहिए। तटस्थ अक्ष के करीब के क्षेत्र में तुलनात्मक रूप से बहुत कम सामग्री की आवश्यकता होती है। यह अवलोकन आई-बीम क्रॉस-सेक्शन का आधार है; तटस्थ अक्ष वेब के केंद्र के साथ चलती है जो अपेक्षाकृत पतली हो सकती है और अधिकांश सामग्री फ्लैंगेस में केंद्रित हो सकती है।

आदर्श बीम वह है जिसमें कम से कम क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र (और इसलिए कम से कम सामग्री की आवश्यकता होती है) किसी दिए गए अनुभाग मापांक को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है। चूंकि खंड मापांक क्षेत्र के दूसरे क्षण के मूल्य पर निर्भर करता है, एक कुशल बीम में इसकी अधिकांश सामग्री तटस्थ अक्ष से यथासंभव दूर स्थित होनी चाहिए। सामग्री की दी गई मात्रा तटस्थ अक्ष से जितनी दूर होगी, उतना ही बड़ा खंड मापांक होगा और इसलिए एक बड़े झुकने वाले क्षण का विरोध किया जा सकता है।

झुकने के कारण तनाव का प्रतिरोध करने के लिए एक सममित आई-बीम डिजाइन करते समय सामान्य प्रारंभिक बिंदु आवश्यक अनुभाग मापांक होता है। यदि स्वीकार्य तनाव है $σ_{max}$ और अधिकतम अपेक्षित झुकने का क्षण है $M_{max}$, तो आवश्यक खंड मापांक द्वारा दिया गया है :$$ S = \cfrac{M_{\mathrm{max}}}{\sigma_{\mathrm{max}}} = \frac{I}{c} $$ कहां $I$ बीम क्रॉस-सेक्शन की जड़ता का क्षण है और $c$ तटस्थ अक्ष से बीम के शीर्ष की दूरी है (अधिक विवरण के लिए बीम सिद्धांत देखें)।

क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के एक बीम के लिए $a$ और ऊंचाई $h$, आदर्श क्रॉस-सेक्शन में दूरी पर आधा क्षेत्र होगा $h⁄2$ क्रॉस-सेक्शन के ऊपर और दूसरा आधा दूरी पर $h⁄2$ क्रॉस-सेक्शन के नीचे। इस क्रॉस सेक्शन के लिए

I = \frac{ah^2}{4} \,; \quad S = \frac12 a h $$ हालांकि, इन आदर्श स्थितियों को कभी हासिल नहीं किया जा सकता है क्योंकि भौतिक कारणों से वेब में सामग्री की आवश्यकता होती है, जिसमें बकलिंग का विरोध करना भी शामिल है। वाइड-फ्लेंज बीम के लिए, सेक्शन मॉड्यूलस लगभग होता है

S \approx 0.35 a h $$ जो आयताकार बीम और सर्कुलर बीम द्वारा हासिल किए गए से बेहतर है।

मुद्दे
हालांकि आई-बीम वेब के समानांतर एक विमान में एकदिशीय झुकने के लिए उत्कृष्ट हैं, वे द्विदिश झुकने में उतना अच्छा प्रदर्शन नहीं करते हैं। ये बीम मुड़ने के लिए थोड़ा प्रतिरोध भी दिखाते हैं और मरोड़ वाले लोडिंग के तहत सेक्शनल वारिंग से गुजरते हैं। मरोड़ वाली समस्याओं के लिए, आई-बीम के बजाय बॉक्स बीम और अन्य प्रकार के कठोर वर्गों का उपयोग किया जाता है।

आकार और सामग्री (यू.एस.)
संयुक्त राज्य अमेरिका में, सबसे अधिक उल्लिखित आई-बीम चौड़ा-निकला हुआ किनारा (डब्ल्यू) आकार है। इन बीमों में फ्लैंगेस होते हैं जिनकी आंतरिक सतहें उनके अधिकांश क्षेत्र में समानांतर होती हैं। अन्य आई-बीम्स में अमेरिकी मानक (निर्दिष्ट एस) आकार शामिल हैं, जिसमें आंतरिक निकला हुआ किनारा सतह समानांतर नहीं है, और एच-ढेर (नामित एचपी), जो आमतौर पर ढेर नींव के रूप में उपयोग किया जाता है। विस्तृत निकला हुआ किनारा आकार ग्रेड ASTM A992 में उपलब्ध हैं, जो आमतौर पर पुराने ASTM ग्रेड A572 और A36 को प्रतिस्थापित करता है। उपज शक्ति की रेंज: अधिकांश स्टील उत्पादों की तरह, आई-बीम में अक्सर कुछ पुनर्नवीनीकरण सामग्री होती है।
 * ए36: 36000 psi
 * गलत: 42000 –, साथ 50000 psi सबसे आम
 * A588: A572 के समान
 * ए992: 50000 - 65000 psi

मानक
निम्नलिखित मानक आई-बीम स्टील वर्गों के आकार और सहनशीलता को परिभाषित करते हैं:

यूरोपीय मानक

 * EN 10024, हॉट रोल्ड टेपर फ्लैंज I सेक्शन - आकार और आयामों पर सहनशीलता।
 * EN 10034, स्ट्रक्चरल स्टील I और H सेक्शन - आकार और आयामों पर सहनशीलता।
 * EN 10162, कोल्ड रोल्ड स्टील सेक्शन - तकनीकी डिलीवरी की स्थिति - डायमेंशनल और क्रॉस-सेक्शनल टॉलरेंस

एआईएससी मैनुअल
अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ स्टील कंस्ट्रक्शन (AISC) विभिन्न आकृतियों की संरचनाओं को डिजाइन करने के लिए स्टील कंस्ट्रक्शन मैनुअल प्रकाशित करता है। यह इस तरह के डिजाइन बनाने के लिए सामान्य दृष्टिकोण, स्वीकार्य शक्ति डिजाइन (एएसडी) और सीमा राज्य डिजाइन (एलआरएफडी), (13वें संस्करण से शुरू) का दस्तावेजीकरण करता है।

अन्य

 * दीन 1025-5
 * एएसटीएम ए 6, अमेरिकन स्टैंडर्ड बीम
 * बीएस 4-1
 * IS 808 - हॉट रोल्ड स्टील बीम, कॉलम, चैनल और एंगल सेक्शन के आयाम
 * AS/NZS 3679.1 - ऑस्ट्रेलिया और न्यूजीलैंड मानक

पदनाम और शब्दावली
* संयुक्त राज्य अमेरिका में, स्टील आई-बीम्स को आमतौर पर बीम की गहराई और वजन का उपयोग करके निर्दिष्ट किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक "डब्ल्यू10x22" बीम लगभग 10 in गहराई में है (एक कोर के बाहरी चेहरे से दूसरे कोर के बाहरी चेहरे तक आई-बीम की नाममात्र ऊंचाई) और इसका वजन 22 lb/ft। वाइड कोर अनुभाग बीम अक्सर उनकी नाममात्र गहराई से भिन्न होता है। डब्ल्यू14 श्रृंखला के मामले में, वे 22.84 in जितने ही गहरे हो सकते हैं।
 * कनाडा में, स्टील आई-बीम अब आम तौर पर मीट्रिक शर्तों में बीम की गहराई और वजन का उपयोग करके निर्दिष्ट किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक W250x33 बीम लगभग है 250 mm गहराई में (एक निकला हुआ किनारा के बाहरी चेहरे से दूसरे निकला हुआ किनारा के बाहरी चेहरे तक आई-बीम की ऊंचाई) और लगभग वजन 33 kg/m. कई कनाडाई निर्माताओं से आई-बीम अभी भी यू.एस. आकार में उपलब्ध हैं।
 * मेक्सिको में, स्टील आई-बीम्स को आईआर कहा जाता है और आमतौर पर मीट्रिक शर्तों में बीम की गहराई और वजन का उपयोग करके निर्दिष्ट किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक IR250x33 बीम लगभग है 250 mm गहराई में (एक निकला हुआ किनारा के बाहरी चेहरे से दूसरे निकला हुआ किनारा के बाहरी चेहरे तक आई-बीम की ऊंचाई) और लगभग वजन 33 kg/m.
 * भारत में I-बीम्स को ISMB, ISJB, ISLB, ISWB के रूप में नामित किया गया है। ISMB: इंडियन स्टैंडर्ड मीडियम वेट बीम, ISJB: इंडियन स्टैंडर्ड जूनियर बीम, ISLB: इंडियन स्टैंडर्ड लाइट वेट बीम, और ISWB: इंडियन स्टैंडर्ड वाइड फ्लैंज बीम। बीम्स को संबंधित संक्षिप्त संदर्भ के अनुसार अनुभाग की गहराई के अनुसार नामित किया गया है, जैसे उदाहरण के लिए ISMB 450, जहां 450 मिलीमीटर (मिमी) में अनुभाग की गहराई है। इन बीमों के आयामों को IS:808 (भारतीय मानक ब्यूरो के अनुसार) के अनुसार वर्गीकृत किया गया है।
 * यूनाइटेड किंगडम में, इन स्टील वर्गों को आमतौर पर एक कोड के साथ निर्दिष्ट किया जाता है जिसमें प्रमुख आयाम (आमतौर पर गहराई) -x-मामूली आयाम-x-द्रव्यमान प्रति मीटर-अनुभाग प्रकार के साथ समाप्त होता है, सभी माप मीट्रिक होते हैं। इसलिए, एक 152x152x23UC लगभग एक कॉलम सेक्शन (UC = सार्वभौमिक स्तंभ,) होगा 152 mm गहराई 152 मिमी चौड़ाई और वजन 23 kg/m लंबाई का।
 * ऑस्ट्रेलिया में, इन स्टील वर्गों को आमतौर पर यूनिवर्सल बीम (यूबी) या कॉलम (यूसी) के रूप में जाना जाता है। प्रत्येक के लिए पदनाम बीम की अनुमानित ऊंचाई, प्रकार (बीम या कॉलम) और फिर यूनिट मीटर दर (उदाहरण के लिए, 460UB67.1 एक लगभग है) के रूप में दिया गया है। 460 mm डीप यूनिवर्सल बीम जिसका वजन होता है 67.1 kg/m).

सेलुलर बीम
सेलुलर बीम पारंपरिक जालीदार बीम का आधुनिक संस्करण है, जिसके परिणामस्वरूप बीम अपने मूल खंड से लगभग 40-60% गहरा होता है। सटीक समाप्त गहराई, सेल व्यास और सेल रिक्ति लचीली हैं। एक सेलुलर बीम अपने मूल खंड की तुलना में 1.5 गुना अधिक मजबूत होता है और इसलिए इसका उपयोग कुशल बड़े स्पैन निर्माण के लिए किया जाता है।

यह भी देखें

 * कनाडाई इस्पात निर्माण संस्थान
 * सी-बीम, जिसे एक संरचनात्मक चैनल या समानांतर कोर चैनल (पीएफसी) के रूप में भी जाना जाता है
 * डीआईएन 1025 - एक डीआईएन मानक जो आई-बीम्स की एक स्थिति के आयाम, द्रव्यमान और अनुभागीय गुणों को परिभाषित करता है
 * वेब स्टील जॉइस्ट खोलें
 * प्रबलित कंक्रीट
 * स्टील प्रारुप
 * संरचनात्मक कोण
 * टी बीम
 * वेल्ड पहुंच छेद

आगे की पढाई

 * See chapter 8, sections 8.4 ("Floor joists: wood or steel?") and 8.5 ("Increasing the stiffness of the steel sheet").

बाहरी कड़ियाँ

 * Canadian Institute of Steel Construction website
 * American Institute of Steel Construction website
 * Mexican Institute of Steel Construction website
 * Wood I-joists
 * British Constructional Steelwork Association website