“G+3 से G+10 (Ground Floor + 3 से 10 मंज़िल तक)”
🏗️ परिचय और भवन संरचना डिजाइन का महत्व
1. प्रस्तावना (Introduction)
भवन निर्माण (Building Construction) केवल ईंट, सीमेंट और कंक्रीट का खेल नहीं है। असली कला और विज्ञान इसमें है कि भवन की संरचना (Structural Design) किस प्रकार की हो। एक मजबूत डिज़ाइन यह सुनिश्चित करता है कि भवन वर्षों तक सुरक्षित, टिकाऊ और कार्यक्षम बना रहे।
विशेषकर जब बात आती है G+3 से G+10 (Ground Floor + 3 से 10 मंज़िल तक) भवनों की, तो यहाँ Structural Design की भूमिका और भी ज़्यादा महत्वपूर्ण हो जाती है क्योंकि —
- लोड (Loads) ज़्यादा होते हैं।
- भूकंप (Earthquake Forces) का असर बढ़ जाता है।
- Wind Pressure का प्रभाव अधिक होता है।
- Foundation पर लोड ज़्यादा पड़ता है।
इसलिए एक Civil / Structural Engineer का सबसे महत्वपूर्ण काम है कि वह भवन का डिज़ाइन IS Codes और Engineering Principles के अनुसार करे।
2. भवन संरचना डिजाइन के मुख्य उद्देश्य
- सुरक्षा (Safety): भवन सभी प्रकार के लोड झेल सके।
- सुविधा (Serviceability): Building में excessive deflection, cracks, vibration न आए।
- आर्थिकता (Economy): Material का wastage न हो और सही proportion में इस्तेमाल हो।
- सौंदर्य (Aesthetics): भवन का डिज़ाइन उपयोगी होने के साथ आकर्षक भी लगे।
3. कौन-कौन से लोड भवन पर लगते हैं?
किसी भी भवन की संरचना डिज़ाइन करने से पहले हमें यह समझना जरूरी है कि उस पर कौन-कौन से लोड काम करते हैं।
-
Dead Load (DL):
- Building का खुद का वजन (Walls, Slab, Beams, Columns)।
- RCC, Brickwork, Plaster, Flooring आदि का लोड।
-
Live Load (LL):
- Insan, Furniture, Equipment आदि से आने वाला लोड।
- IS 875 (Part-2) में Live Load values दी गई हैं।
-
Wind Load (WL):
- IS 875 (Part-3) के अनुसार।
- High-rise buildings (G+6 और ऊपर) में काफी महत्वपूर्ण।
-
Earthquake Load (Seismic Load):
- IS 1893 (Part-1) के अनुसार।
- भारत जैसे Seismic Zones वाले देश में बहुत जरूरी।
-
Other Loads:
- Snow Load (यदि Hill Area हो), Temperature Load, Settlement Load आदि।
4. IS Codes और Standards
भारत में भवन संरचना डिज़ाइन करते समय निम्नलिखित IS Codes को फॉलो करना आवश्यक है:
- IS 456:2000 — Plain & Reinforced Concrete Code
- IS 875 (Part 1 to 5) — Design Loads
- IS 1893:2016 — Earthquake Resistant Design
- IS 13920:2016 — Ductile Detailing for Seismic Design
- IS 800:2007 — General Construction in Steel
- NBC (National Building Code) 2016
इन सभी कोड्स का पालन करना किसी भी Structural Engineer के लिए अनिवार्य है।
Foundation (नींव) डिज़ाइन
भवन की मजबूती की शुरुआत उसकी नींव से होती है।
(a) Foundation के प्रकार
- Shallow Foundation – Isolated Footing, Combined Footing, Mat/Raft Foundation।
- Deep Foundation – Pile Foundation।
👉 G+3 तक — अक्सर Isolated Footing / Raft Foundation पर्याप्त होती है।
👉 G+4 से G+10 — Soil Bearing Capacity (SBC) और लोड पर निर्भर करते हुए Raft या Pile Foundation का उपयोग होता है।
(b) Design Considerations
- Soil Investigation Report (SBC test) लेना अनिवार्य है।
- Foundation size = Column Load / SBC।
- Minimum depth Frost और Soil Erosion से बचाने लायक हो।
- IS 456:2000 और IS 1904 के अनुसार डिज़ाइन करें।
2. Column Design
Column भवन की रीढ़ की हड्डी (Backbone) है।
(a) Column Load Calculation
Column पर आने वाला लोड = (Slab Load + Beam Load + Wall Load + Live Load) × Influence Area
(b) Column Size
- G+3: न्यूनतम 230 mm × 450 mm RCC Columns।
- G+4–G+6: लगभग 300 mm × 600 mm।
- G+7–G+10: 450 mm × 750 mm या उससे अधिक (लोड पर निर्भर)।
(c) Steel Reinforcement
- Longitudinal bars: Minimum 4 bars (12 mm dia) छोटे कॉलम में।
- High-rise में 8–12 bars (20–25 mm dia)।
- Lateral Ties: 8 mm dia @ 150 mm c/c।
- IS 456 और IS 13920 के अनुसार Ductile Detailing।
3. Beam Design
Beams Columns और Slabs से लोड लेकर Columns तक पहुंचाते हैं।
(a) Beam Types
- Primary Beams
- Secondary Beams
- Continuous Beams
(b) Design Criteria
- Span/Depth ratio: Simply Supported → L/20, Continuous → L/26।
- Minimum depth of beam (Residential G+3): 230 mm to 300 mm।
- For G+10: 450 mm or more (depends on span)।
(c) Steel Reinforcement
- Top Bars = Negative Moment resist करने के लिए।
- Bottom Bars = Positive Moment resist करने के लिए।
- Stirrups (8 mm dia @ 150–200 mm spacing)।
4. Slab Design
Slabs फ्लोरिंग के लिए मुख्य structural member है।
(a) Types of Slabs
- One Way Slab (Ly/Lx > 2)।
- Two Way Slab (Ly/Lx ≤ 2)।
- Flat Slab, Waffle Slab (High-rise में उपयोग)।
(b) Thickness Criteria
- One Way Slab = Span/25।
- Two Way Slab = Span/30।
- सामान्यत: G+3 में Slab Thickness = 125 mm।
- G+10 में Heavy Load Slabs = 150–200 mm।
(c) Reinforcement
- Main Bars (Short Span direction)।
- Distribution Bars (Long Span direction)।
- Cover: 15–20 mm।
5. Staircase Design
सीढ़ियाँ किसी भी multistorey भवन का अहम हिस्सा हैं।
(a) Dimension Criteria
- Riser = 150 mm।
- Tread = 300 mm।
- Width = Minimum 1.2 m (Residential), 1.5–2.0 m (Commercial)।
(b) Structural Details
- Waist Slab thickness = 150–200 mm।
- Main bars = Bottom में span direction में।
- Distribution bars = Perpendicular direction में।
6. Lift & Core Wall Design
👉 G+4 से ऊपर Building में Lift अनिवार्य होती है।
- Lift Well और Core Wall को RCC Shear Walls की तरह डिज़ाइन किया जाता है।
- यह पूरे building को lateral stability (Wind और Earthquake) देते हैं।
- Thickness: Minimum 200 mm RCC shear wall।
7. Seismic & Wind Design
High-rise (G+5 और ऊपर) में Seismic और Wind load का डिजाइन बहुत जरूरी है।
- Earthquake Design: IS 1893:2016 & IS 13920।
- Wind Load: IS 875 (Part-3)।
- Shear Walls और Bracings provide करें।
- Building का Center of Mass और Center of Rigidity पास-पास रखें।
Structural Design में Software का उपयोग
आज के समय में G+3 से G+10 जैसी multi-storey buildings की structural design केवल हाथ से करना मुश्किल है। इसलिए Structural Analysis Software का उपयोग अनिवार्य हो गया है।
(a) Commonly Used Software
-
ETABS (Extended 3D Analysis of Building System)
- High-rise building design के लिए सबसे ज्यादा उपयोग किया जाता है।
- Seismic और Wind Load analysis में best।
-
STAAD Pro
- General structural design software।
- Beams, Columns, Trusses और Frames का analysis करता है।
-
AutoCAD
- केवल drafting के लिए।
- Structural drawings (Column Layout, Beam Plan, Slab Details) बनाने में उपयोगी।
-
SAFE
- Foundation और Slab Design के लिए specialized software।
ETABS (Extended 3D Analysis of Building System)
- High-rise building design के लिए सबसे ज्यादा उपयोग किया जाता है।
- Seismic और Wind Load analysis में best।
STAAD Pro
- General structural design software।
- Beams, Columns, Trusses और Frames का analysis करता है।
AutoCAD
- केवल drafting के लिए।
- Structural drawings (Column Layout, Beam Plan, Slab Details) बनाने में उपयोगी।
SAFE
- Foundation और Slab Design के लिए specialized software।
👉 इन software की मदद से आप Load Combinations apply कर सकते हैं, Structural Stability चेक कर सकते हैं और Ductile Detailing आसानी से निकाल सकते हैं।
2. Example Calculation (Simplified Form)
मान लीजिए एक G+4 Residential Building डिज़ाइन करना है।
-
Slab Load Calculation:
- Self-weight of slab = 0.125 m × 25 kN/m³ = 3.125 kN/m²
- Floor finish = 1.0 kN/m²
- Live Load = 3.0 kN/m²
👉 Total Load = 7.125 kN/m²
-
Beam Load Calculation:
- Assume beam span = 4 m, tributary width = 3 m
- Load on beam = 7.125 × 4 × 3 = 85.5 kN
-
Column Load Calculation:
- Assume column supports 4 beams × 85.5 kN = 342 kN
- Plus Self-weight + Slab load above = Approx. 400 kN
- Column size = 300 × 600 mm with 8 bars of 20 mm dia।
👉 इस तरह प्रत्येक structural member का step by step load calculation किया जाता है। High-rise में software से ही exact values निकलती हैं।
3. Common Mistakes in Multi-storey Building Design
-
Soil Investigation न कराना
- Foundation बिना Soil Test के डिज़ाइन करना बड़ी गलती है।
-
Irregular Building Shape
- Seismic load distribution खराब हो जाता है।
-
Over/Under Reinforcement
- Design के हिसाब से steel न देना।
-
Load Path का ध्यान न रखना
- Slab → Beam → Column → Foundation → Soil सही तरह से लोड न पहुंचा पाना।
-
IS Codes ignore करना
- Indian Standards का पालन न करने से Structural Failure का खतरा।
Soil Investigation न कराना
- Foundation बिना Soil Test के डिज़ाइन करना बड़ी गलती है।
Irregular Building Shape
- Seismic load distribution खराब हो जाता है।
Over/Under Reinforcement
- Design के हिसाब से steel न देना।
Load Path का ध्यान न रखना
- Slab → Beam → Column → Foundation → Soil सही तरह से लोड न पहुंचा पाना।
IS Codes ignore करना
- Indian Standards का पालन न करने से Structural Failure का खतरा।
4. Practical Guidelines for G+3 to G+10 Buildings
- हमेशा Structural Engineer से ही डिज़ाइन करवाएँ।
- Load Combinations में DL + LL + WL + EQ सभी consider करें।
- Foundation को SBC (Soil Bearing Capacity) के अनुसार ही डिज़ाइन करें।
- Columns को Regular Interval पर ही रखें (6–8 m से ज्यादा spacing न दें)।
- Lateral Stability के लिए Shear Walls या Bracing जरूर provide करें।
- Construction में Proper Curing और Quality Control का पालन करें।
5. Cost & Economy Factor
High-rise building (G+5 और ऊपर) में Steel consumption ज़्यादा होता है:
- G+3 Building → लगभग 3.5–4.5 kg steel/m²।
- G+10 Building → लगभग 6–8 kg steel/m²।
इसलिए डिज़ाइन करते समय Economy vs Safety Balance बनाना जरूरी है।
6. Future Trends in Structural Design
- Precast Concrete Structures
- Modular Construction
- Seismic Isolation Bearings
- Green Building Design
- BIM (Building Information Modelling)
✅ निष्कर्ष (Conclusion)
G+3 से लेकर G+10 भवन की संरचना डिज़ाइन एक जटिल लेकिन बेहद जरूरी प्रक्रिया है।
- Foundation से लेकर Slab और Shear Wall तक हर element का सही डिज़ाइन करना अनिवार्य है।
- IS Codes (456, 875, 1893, 13920) का पालन करना चाहिए।
- Software tools जैसे ETABS और STAAD Pro से Multi-storey buildings को आसानी से डिज़ाइन किया जा सकता है।
- Proper detailing, quality control और safety factors ध्यान में रखना जरूरी है।
इस तरह यदि step by step सही process अपनाई जाए तो कोई भी G+3 से G+10 building सुरक्षित, टिकाऊ और economical बनाई जा सकती है।
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