सौर स्ट्रीट लाइट पोलों का भूकंप-प्रतिरोधी डिज़ाइन: वास्तव में क्या महत्वपूर्ण है?

भूकंप में पोल कैसे टूटते हैं?

भूकंप-प्रभावित क्षेत्रों से लौटे पोलों में देखे गए नुकसानों के तीन प्रमुख कारण हैं:

1. गिरना (Toppling): भूमि की क्षैतिज त्वरण शक्ति पोल के आधार पर भारी बाध्यताएँ डालती है। जब ये बाध्यताएँ पोल की सामग्री की मजबूती या आधार की पकड़ की सीमा को पार कर जाती हैं, तो पोल टूट जाता है या आधार ढीला पड़ जाता है। यह प्रकार का नुकसान जन सुरक्षा के लिए खतरनाक है, इसलिए इसके विरुद्ध पहले ही उचित डिज़ाइन आवश्यक है।

विकृति (Deformation): भूकंपीय तरंगें शाफ्ट (shaft) के माध्यम से जटिल कंपन पैदा करती हैं, जिसके कारण खंभा स्थानीय रूप से या स्थायी रूप से विकृत हो सकता है। संरचना तो अभी भी खड़ी रह सकती है, लेकिन इसकी स्थिरता एवं प्रकाश उपकरण (luminaire) का उद्देश्य प्रभावित हो जाता है।

संयोजन भागों को नुकसान (Connection Damage): खंभे एवं नींव के बीच, तथा खंभे एवं लैंप हेड (lamp head) के बीच के जोड़ों पर कंपन के दौरान असमान दबाव पड़ता है। इसका परिणाम बोल्टों का ढीला पड़ जाना एवं वेल्डिंगों (welds) में दरारें पड़ना होता है; ऐसा नुकसान भूकंप के बाद भी बना रहता है, लेकिन अगले तूफान में ही खंभा ढह सकता है।

खंभे क्यों कमजोर हो जाते हैं?

• खंभे के डिज़ाइन में भूकंपीय भारों का ध्यान नहीं रखा गया। अनुचित आकार का चयन, पर्याप्त सामग्री की मजबूती का अभाव, या दीवारों की मोटाई का आकलन न किया जाना।
• नींव (foundation) अपर्याप्त मजबूत नहीं थी। नींव का क्षेत्रफल छोटा था, नींव की गहराई कम थी, एवं जोड़ों का डिज़ाइन ठीक से नहीं किया गया था।
• जमीन का विश्लेषण नहीं किया गया। नरम मिट्टी कंपन को बढ़ा देती है; रेत का तरलीकरण (sand liquefaction) – ऐसी स्थिति जिसमें मिट्टी अस्थायी रूप से अपनी मजबूती खो देती है – ऐसी नींवों को कमजोर कर सकता है, जो कागज़ पर तो पर्याप्त मजबूत लगती हैं।

भूकंपीय क्षेत्रों के लिए खंभों के विन्यास में हम क्या बदलाव करते हैं?

क्रॉस-सेक्शन (Cross-section): गोलाकार एवं बहुभुजाकार आकारों की तुलना में, अष्टभुजाकार या गोलाकार-टेपर्ड (circular-tapered) आकार वाले खंभ झुकाव के दौरान बेहतर प्रदर्शन देते हैं, एवं झटकों के दौरान घूर्णन एवं झुकाव दोनों प्रतिरोध क्षमताओं में सुधार करते हैं। खंभ का आकार ऐसा होना चाहिए कि तनाव समग्र खंभ में समान रूप से वितरित हो, न कि किसी एक बिंदु पर केंद्रित हो।

दीवार की मोटाई (Wall thickness): खंभ के निचले हिस्से पर सबसे अधिक भूकंपीय बल लगता है; इसलिए वहाँ दीवार की मोटाई बढ़ा दी जाती है, एवं सामग्री भी उसी अनुसार वितरित की जाती है। हालाँकि, यह एक समान उन्नयन नहीं है – यदि पूरा खंभ हर जगह समान मोटाई का हो, तो अनावश्यक रूप से स्टील की बर्बादी हो जाएगी।

जोड़ने की व्यवस्था (Connection details): यही वह भाग है जिस पर हम अधिक इंजीनियरिंग ध्यान देते हैं। एंकर बोल्टों (anchor bolts) की लंबाई बढ़ा दी जाती है, उच्च-मजबूती वाले बोल्टों का उपयोग किया जाता है, एवं निचले हिस्से पर वेल्डिंग (welding) एवं बोल्टों का संयोजन किया जाता है ताकि झटकों के दौरान जोड़ ढीला न हो जाए। अक्सर खंभों में होने वाली खराबी खंभ के मुड़ने के कारण नहीं, बल्कि निचली प्लेट (base plate) के अपने एंकरों से अलग हो जाने के कारण होती है।

लचीले कनेक्शन (Flexible Connections): जहाँ परियोजना इंजीनियर द्वारा कोई विशेष व्यवस्था निर्धारित की जाती है, वहाँ डंडे एवं नींव के इंटरफेस पर लगा गोलाकार हिंज (spherical hinge) डंडे को निर्धारित सीमाओं के भीतर हिलने की सुविधा देता है, एवं उस ऊर्जा को नष्ट कर देता है जो अन्यथा शाफ्ट (shaft) में जाती। इससे डंडे के आधार भाग पर लगने वाला दबाव कम हो जाता है। इसे किसी अतिरिक्त उपकरण के रूप में नहीं, बल्कि परियोजना-स्तरीय निर्णय के रूप में ही लेना चाहिए; क्योंकि यह लोड-पथ (load path) को बदल देता है, इसलिए पूरे संरचना-ढाँचे (assembly) की पुनः गणना करनी आवश्यक हो जाती है।

नींव (Foundation) से संबंधित आवश्यकताएँ:

आकार एवं गहराई (Size and Depth): नींव का आकार एवं गहराई भूकंपीय बलों की गणना एवं स्थानीय भूवैज्ञानिक परिस्थितियों के आधार पर तय की जाती है, न कि किसी पूर्वनिर्धारित मानदंड के अनुसार। बड़ा आकार नींव के मिट्टी के संपर्क क्षेत्र को बढ़ा देता है, जिससे स्थिरता एवं भूकंप-प्रतिरोधक क्षमता में सुधार होता है। अधिक गहराई पर ऐसी मिट्टी की परतें पहुँची जाती हैं जो सतही कंपनों से कम प्रभावित होती हैं।

फाउंडेशन फॉर्म (Foundation Form): पाइल फाउंडेशन (Pile Foundations) एवं रैफ्ट फाउंडेशन (Raft Foundations) तब मानक विकल्प होते हैं, जब मिट्टी की स्थिति इनकी आवश्यकता जताती है। पाइलें कमजोर सतही मिट्टी को दरकिनार करके भार को ठोस भूस्तर तक पहुँचाती हैं; जबकि रैफ्ट भार को एक व्यापक क्षेत्र में फैलाती है, जहाँ अलग-अलग फाउंडिंग लगाना व्यावहारिक नहीं होता। मिट्टी का प्रकार, भूजल की स्तर, एवं स्थानीय भूकंपीय गतिविधियाँ इन विकल्पों के चयन को प्रभावित करते हैं।

पोल-से-फाउंडेशन का संबंध (Pole-to-Foundation Connection): एंकरेजमेंट (Anchorage) की लंबाई, बोल्ट (Bolt) का गुणवत्ता स्तर, एवं वेल्ड-बोल्ट (Weld-Bolt) संयोजन को एक साथ निर्दिष्ट किया जाता है, एवं बाद में निर्धारित समय-सारणी के अनुसार इनकी जाँच की जाती है। किसी भी महत्वपूर्ण भूकंप के बाद, शैफ्ट (Shaft) की जाँच से पहले ये कनेक्शन ही सबसे पहले जाँचे जाते हैं।

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यह पृष्ठ उन डिज़ाइन मापदंडों के बारे में जानकारी देता है जिन्हें निर्माता भूकंप-प्रभावित क्षेत्रों के लिए उपयोग होने वाले खंभों पर लागू करता है। हालाँकि, यह स्वयं भूकंप-संबंधी गणनाएँ नहीं करता; ऐसी गणनाएँ प्रत्येक स्थल के लिए परियोजना इंजीनियर द्वारा की जाती हैं (जैसे – माँग, मिट्टी का प्रकार, एवं नियमावली की आवश्यकताएँ)। इस पृष्ठ में लाइटिंग उपकरणों संबंधी प्रकाश-मापन (फोटोमेट्री) या विद्युत स्वायत्तता (इलेक्ट्रिकल ऑटोनॉमी) के विवरण भी शामिल नहीं हैं। खंभों एवं लाइटिंग उपकरणों पर लगने वाले भारों की जाँच हेतु, हमारा “विंड-लोड कैलकुलेटर” (Wind Load Calculator – /app-wind-load) उपयोगी साबित होगा। पूर्ण लाइटिंग सिस्टम (जिसमें खंभा एवं लाइटिंग उपकरण दोनों शामिल हों), हमारी “ऑल-इन-वन सोलर स्ट्रीट लाइट्स” (All-in-One Solar Street Lights – /all-in-one-solar-street-light) श्रृंखला में उपलब्ध हैं।