રિપ્રેપ કેલ્ક્યુલેટર - D50 પથ્થર કદ & ટનેજ ટૂલ

રિપરેપ ધોવાણ નિયંત્રણ ગણક

રિપરેપ એટલે ધોવાણ રોકવા માટે ઢાળ, નાળાના તળિયા અથવા કિનારે પાથરવામાં આવતા છૂટા પથ્થરો. રિપરેપ ધોવાણ નિયંત્રણ ગણક પ્રોજેક્ટ માટે જરૂરી પથ્થરની માત્રા નક્કી કરે છે: જરૂરી પથ્થરનું કદ, પથ્થરનું આયતન અને મંગાવવાના ટન, જે પ્રોજેક્ટના માપ, ઢાળના કોણ અને પાણીના પ્રવાહની સ્થિતિ પર આધારિત હોય છે.

રિપરેપનું કાર્ય

વહેતું પાણી કાંઠા, ઢાળ અથવા નાળામાંથી માટીના કણોને ખેંચીને દૂર કરે ત્યારે ધોવાણ થાય છે. રિપરેપ માટીને ભારે, કોણીય પથ્થરોથી ઢાંકીને આ પ્રક્રિયાનો સામનો કરે છે. પથ્થરો એકબીજા સાથે ગૂંથાઈ જાય છે અને તેમની વચ્ચેની ખાલી જગ્યાઓમાંથી પાણી પસાર થવા દે છે, તેથી નીચેની ખુલ્લી માટીને બદલે આ સ્તર પ્રવાહનું બળ શોષી લે છે.

ઇજનેરો રિપરેપના સ્તરને તેના D50, એટલે કે મધ્યક પથ્થર કદથી વર્ણવે છે. મિશ્રણના અડધા પથ્થરોનું વજન D50 કદ કરતાં વધારે અને અડધાનું ઓછું હોય છે. ઢગલામાં રહેલા સૌથી મોટા પથ્થર કરતાં D50 વધુ મહત્વનું છે, કારણ કે રિપરેપ સમૂહ તરીકે કાર્ય કરે છે: નાના પથ્થરો મોટા પથ્થરો વચ્ચેની ખાલી જગ્યાઓ ભરે છે અને આ પરસ્પર ગૂંથાણ આખા સ્તરને સરકતા અથવા ધોવાઈ જતા અટકાવે છે.

રિપરેપ કલ્વર્ટના આઉટલેટની આસપાસ, પ્રવાહના કાંઠાઓની સાથે, પુલના થાંભલાઓની નીચે, નાળાના અસ્તરણમાં અને મોજાંથી પ્રભાવિત કિનારાઓ પર જોવા મળે છે.

કેલ્ક્યુલેટર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે

ગણક ચાર ઇનપુટ લે છે: ઢાંકવાના વિસ્તારની લંબાઈ, પહોળાઈ અને ઊંડાઈ (બધા ફૂટમાં), ઢાળનો કોણ (ડિગ્રીમાં) અને પ્રવાહની સ્થિતિ: ઓછી, મધ્યમ અથવા વધુ.

આયતન. ગણક લંબાઈ, પહોળાઈ અને ઊંડાઈનો ગુણાકાર કરીને ઘન ફૂટ મેળવે છે, પછી પથ્થર સપ્લાયરો સામાન્ય રીતે દર્શાવતા એકમ ઘન યાર્ડમાં રૂપાંતર કરવા 27થી ભાગે છે.

$\text{આયતન (yd}^3\text{)} = \frac{\text{લંબાઈ} \times \text{પહોળાઈ} \times \text{ઊંડાઈ}}{27}$

D50 પથ્થરનું કદ. પાણીના ચોક્કસ વેગ વિશે પૂછવાને બદલે, ગણક ત્રણ પ્રવાહ-શ્રેણીઓનો ઉપયોગ કરે છે અને દરેકને પથ્થરના મૂળભૂત કદ સાથે જોડે છે:

ત્યારબાદ આ મૂળભૂત કદને ઢાળના કોણ પ્રમાણે સુધારવામાં આવે છે. ઢાળ પર રહેલા પથ્થરને સમતળ જમીન પરના પથ્થર કરતાં સ્થાને જાળવતું ઘર્ષણ ઓછું મળે છે, તેથી વધુ ઊભી ઢાળ માટે મોટા પથ્થરો જરૂરી બને છે. ગણક ઢાળ-સુધારણા ગુણક K1 લાગુ કરે છે:

$K_1 = \sqrt{1 - \frac{\sin^2(\theta)}{\sin^2(\phi)}}$

$D_{50} = \frac{\text{મૂળભૂત } D_{50}}{K_1}$

અહીં θ વપરાશકર્તા દ્વારા દાખલ કરેલો ઢાળનો કોણ છે અને φ એ ગણકમાં વપરાતો 40 ડિગ્રીનો સ્થિરતાનો કોણ છે. સ્થિરતાનો કોણ એ સૌથી મોટો કોણ છે, જેના પર ઢગલામાં નાખેલા પથ્થરો સ્વાભાવિક રીતે સ્થિર રહે છે. સમતળ જમીન પર (θ = 0°), K1 બરાબર 1 હોય છે, તેથી D50 મૂળભૂત કદ જેટલું જ હોય છે. ઢાળનો કોણ 40° તરફ વધે તેમ K1 શૂન્ય તરફ ઘટે છે અને જરૂરી D50 મર્યાદા વિના વધે છે.

40° અથવા તેનાથી વધુ ઊભી ઢાળ માટે કોઈ ઉત્તર નથી. ત્યારબાદ ગણક પથ્થરનું કદ અને પથ્થરનો વર્ગ છુપાવી તેમની જગ્યાએ ચેતવણી દર્શાવે છે: પથ્થર ગમે તેટલો મોટો હોય, આવી ઊભી ઢાળ પર સ્થિર રહી શકતો નથી, તેથી સ્થળને છૂટા પથ્થરોને બદલે કૉન્ક્રીટ રેવેટમેન્ટ અથવા ગેબિયન દીવાલ જેવા માળખાકીય ઉપાયની જરૂર છે. આયતન અને ટનેજની ગણતરી હજુ પણ દર્શાવવામાં આવે છે, કારણ કે તેમાંથી કોઈ પણ પથ્થરના કદ પર આધારિત નથી.

K1 એ U.S. Army Corps of Engineersના માર્ગદર્શિકા EM 1110-2-1601 અને Natural Resources Conservation Serviceની National Engineering Handbook, Part 654, Technical Supplement 14Cમાં વપરાતો બાજુ-ઢાળ સુધારણા ગુણક છે. તે Lane દ્વારા 1955માં પ્રકાશિત કરાયેલા ખેંચાણબળના વિશ્લેષણમાંથી મેળવવામાં આવ્યો છે: બાજુની ઢાળ પર રહેલા પથ્થરને સમતળ તળિયા પરના પથ્થર કરતાં ખસેડવા માટે ઓછું બળ જરૂરી હોય છે, તેથી પથ્થર 1/K1 ગુણક જેટલો મોટો હોવો જોઈએ. TS14C ઢાળના ગુણોત્તર પ્રમાણે આ જ ગુણકની કોષ્ટક આપે છે, જેમ કે 0.87 3H:1 V (18.4°) પર, 0.72 2H:1 V (26.6°) પર અને 0.52 1.5H:1 V (33.7°) પર.

પથ્થરના કદનો વર્ગ. ગણક D50ના પરિણામને પાંચ નામવાળા વર્ગોમાંથી એકમાં ગોઠવે છે:

ટનેજ. ગણક ઘન યાર્ડ દીઠ 1.5 ટન (1.36 t)ની નિશ્ચિત પાથરેલી ઘનતાનો ઉપયોગ કરીને આયતનને વજનમાં રૂપાંતરિત કરે છે; આ મૂલ્ય FHWAના Hydraulic Engineering Circular 15માં વપરાય છે. આ ઘનતા પથ્થરના કદ સાથે બદલાતી નથી. મોટા પથ્થરો વચ્ચેની ખાલી જગ્યાઓ પણ મોટી હોય છે, તેથી પાથર્યા પછી મોટા રિપરેપના એક ઘન યાર્ડ અને નાના રિપરેપના એક ઘન યાર્ડનું વજન લગભગ સમાન હોય છે. (કણકદના વિતરણ અને પથ્થરો કેટલી ઘનતાથી ભરાયા છે તેના આધારે ક્ષેત્રિય માપો આશરે 1.2થી 1.7 ટન પ્રતિ ઘન યાર્ડ સુધી બદલાય છે; ગણક મધ્યમ શ્રેણીનું એકમાત્ર મૂલ્ય 1.5 વાપરે છે.)

$\text{ટનેજ} = \text{આયતન (yd}^3\text{)} \times 1.5$

ઉદાહરણ સાથે ગણતરી

એક પ્રવાહીની કિનારાના સંરક્ષણ વિસ્તારનો વિચાર કરો, જેની લંબાઈ 50 ફૂટ (15 m), પહોળાઈ 20 ફૂટ (6.1 m) અને રિપરેપની ઊંડાઈ 2 ફૂટ (0.61 m) છે, ઢાળ 25° છે અને પ્રવાહ મધ્યમ છે (5–10 ફૂટ/સેકન્ડ).

આયતન:

$\frac{50 \times 20 \times 2}{27} = \frac{2000}{27} \approx 74.1 \text{ yd}^3$

D50:

$K_1 = \sqrt{1 - \frac{\sin^2(25^\circ)}{\sin^2(40^\circ)}} = \sqrt{1 - 0.4323} \approx 0.7535$

$D_{50} = \frac{9}{0.7535} \approx 11.9 \text{ ઇંચ}$

તે 8–12 ઇંચની શ્રેણીમાં આવે છે, તેથી ગણક વર્ગ III – મોટું રિપરેપ દર્શાવે છે.

ટનેજ:

$74.1 \times 1.5 \approx 111.1 \text{ ટન}$

આ પ્રોજેક્ટ માટે ગણક આશરે 11.9 ઇંચ D50 પથ્થર, 74.1 ઘન યાર્ડ (56.7 m³) અને 111.1 ટન (101 t) પથ્થર દર્શાવશે.

સ્થાપન માર્ગદર્શન

આંકડાઓ સાથે ગણક ઇનપુટ પ્રમાણે બદલાતી સ્થાપન નોંધો પણ આપે છે. દરેક પરિણામમાં રિપરેપની નીચે જિયોટેક્સટાઇલ કાપડ મૂકવાની ભલામણ હોય છે, જેથી ખાલી જગ્યાઓમાંથી માટી ધોવાઈને ઉપર ન આવે, તેમજ પથ્થરોને સરસાઈથી ગોઠવેલી પંક્તિઓમાં મૂકવાને બદલે અનિયમિત, પરસ્પર ગૂંથાયેલી રચનામાં પાથરવાની સૂચના હોય છે. 30° કરતાં વધુ ઊભી ઢાળ માટે તે યાંત્રિક એન્કરિંગ અથવા ટેરેસિંગની ભલામણ કરે છે અને બાંધકામ દરમિયાન પથ્થરો ન સરકે તે માટે ઢાળ નીચેથી ઉપર તરફ બનાવવાની સૂચના આપે છે. વધુ પ્રવાહવાળા સ્થળો માટે તે ઢાળના તળિયે પાયાના સંરક્ષણ અંગેની નોંધ ઉમેરે છે. ઇજનેરી માર્ગદર્શિકાઓમાં વારંવાર આવતો અને ગણકની નોંધોમાં પ્રતિબિંબિત થતો સામાન્ય નિયમ એ છે કે રિપરેપનું સ્તર D50 કદના ઓછામાં ઓછા 1.5 ગણું જાડું હોવું જોઈએ, જેથી પથ્થરો એકબીજા પર આવરણ બનાવે અને એક જ સ્તરમાં ખુલ્લા પડેલા ન રહે.

વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો

રિપરેપના કદનિર્ધારણમાં D50 શું છે? D50 એ રિપરેપના જથ્થામાં પથ્થરનું મધ્યક કદ છે: વજન પ્રમાણે અડધા પથ્થરો મોટા અને અડધા નાના હોય છે. ઇજનેરો સૌથી મોટા પથ્થરને બદલે D50 નિર્દિષ્ટ કરે છે, કારણ કે રિપરેપ વ્યક્તિગત પથ્થરો તરીકે નહીં પરંતુ પરસ્પર ગૂંથાયેલા સમૂહ તરીકે કાર્ય કરે છે.

આ ગણક D50 માટે કયા સૂત્રનો ઉપયોગ કરે છે? તે પ્રવાહની સ્થિતિ સાથે જોડાયેલા મૂળભૂત પથ્થર કદથી શરૂ કરે છે (ઓછા પ્રવાહ માટે 6 ઇંચ, મધ્યમ માટે 9 અને વધુ માટે 12), પછી તેને ઢાળ-સુધારણા ગુણક K1 = √(1 − sin²θ / sin²40°) વડે ભાગે છે, જ્યાં θ ઢાળનો કોણ છે. વધુ ઊભી ઢાળથી K1 નાનું બને છે અને તેથી જરૂરી D50 મોટું બને છે.

ઊભી ઢાળ પર ગણક પથ્થરનું કદ આપવાનો ઇનકાર કેમ કરે છે? જ્યારે ઢાળનો કોણ 40° સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ગણક ઢગલામાં નાખેલા પથ્થરો માટે ઉપયોગ કરતો સ્થિરતાનો કોણ આવી જાય છે, K1 શૂન્ય બને છે અને સૂત્રનો કોઈ ઉકેલ રહેતો નથી. પથ્થરનું કદ ગમે તે હોય, છૂટો પથ્થર તે કોણે પોતાની રીતે સ્થિર રહી શકતો નથી. ગણક પથ્થરનું કદ અને પથ્થરનો વર્ગ ચેતવણીથી બદલી નાખે છે અને તેમ છતાં આયતન તથા ટનેજ દર્શાવે છે, જે પથ્થરના કદ પર આધારિત નથી. આવી ઊભી ઢાળ માટે રિપરેપને બદલે માળખાકીય રોકથામ ઉપાય જરૂરી છે.

ગણક આયતનને ટનેજમાં કેવી રીતે રૂપાંતરિત કરે છે? તે ઘન યાર્ડમાં આપેલા આયતનનો પ્રતિ ઘન યાર્ડ 1.5 ટન (1.36 t)ની નિશ્ચિત પાથરેલી ઘનતા સાથે ગુણાકાર કરે છે. ગણકમાં આ ઘનતા દરેક પથ્થરના કદ માટે સમાન રહે છે; D50ના મોટા મૂલ્યો સાથે તે વધતી નથી.

શું ગણક તેના પરિણામોમાં સલામતી ગુણક લાગુ કરે છે? ના. આયતન, D50 અને ટનેજના આંકડા ગણકના મૂળ પરિણામો છે અને તેમાં કોઈ આંતરિક સલામતી માર્જિન નથી. પ્રવાહના અંદાજો અને બાંધકામમાં થતી વિવિધતાની અનિશ્ચિતતા આવરી લેવા માટે પ્રોજેક્ટ ડિઝાઇનરો સામાન્ય રીતે મૂળભૂત ગણતરી ઉપર પોતાનું માર્જિન ઉમેરે છે, પરંતુ આ ગણક તે આપમેળે કરતો નથી.

રિપરેપ અને રિપ રેપ વચ્ચે શું તફાવત છે? કોઈ તફાવત નથી. બંને જોડણીઓ એક જ સામગ્રીનો ઉલ્લેખ કરે છે: ધોવાણ નિયંત્રણ માટે મૂકવામાં આવતા કોણીય પથ્થરો. એક શબ્દ તરીકે લખાતું “રિપરેપ” મોટાભાગની ઇજનેરી વિશિષ્ટતાઓ અને સરકારી પ્રકાશનોમાં વપરાતી જોડણી છે.