उपकरण प्रतिक्रियाओं और अनुमत गति से शुरू करें
प्रत्येक संलग्नता पर भार
किसी उपकरण का भार एक कॉलम प्रतिक्रिया अनुसूची नहीं है। फ्रेम डिज़ाइनर को प्रत्येक संलग्नता पर बल और आघूर्णों, उनकी दिशाओं और ऊँचाइयों की आवश्यकता होती है, साथ ही ऑपरेटिंग, स्टार्टअप, शटडाउन और रखरखाव की स्थितियाँ भी विचार में ली जानी चाहिए। जहाँ पाइपिंग या कन्वेयर बल फ्रेम में प्रवेश करते हैं, वहाँ उन्हें भी शामिल करें। कुल भार को पैरों की संख्या से विभाजित करने से असमान प्रतिक्रियाएँ और अकेंद्रित भार छूट सकते हैं।
दोनों प्रस्तावों के लिए समान स्तंभ ऊँचाई, ब्रेसिंग व्यवस्था, आधार बाधा और उपकरण लेआउट का उपयोग करें, या किसी परिवर्तित व्यवस्था के डिज़ाइन पर प्रभाव को पहचानें। प्रतिक्रिया शेड्यूल में इकाइयों, संदर्भ अक्षों और भारों के सेवा-स्तरीय या गुणकित होने की पहचान करनी चाहिए। परियोजना इंजीनियर तब लागू डिज़ाइन आधार और भार संयोजनों का उपयोग करता है; व्यक्तिगत अधिकतम प्रतिक्रियाएँ स्वतः ही एक साथ नहीं होती हैं।
गति, संरेखण और कंपन
ताकत और विस्थापन अलग-अलग इंजीनियरिंग पहलुओं को संबोधित करते हैं। उपकरण अटैचमेंट बिंदुओं पर अनुमत विस्थापन और घूर्णन को निर्दिष्ट करें, साथ ही संरेखण और एक्सेस आवश्यकताओं को भी शामिल करें। कंपन या घूर्णन करने वाले उपकरणों के लिए, पूर्ण सपोर्ट स्ट्रक्चर के डायनामिक मूल्यांकन हेतु निर्माता से ऑपरेटिंग स्पीड, उत्तेजना संबंधी जानकारी और स्वीकृति मानदंड प्राप्त करें। एक बड़ा कॉलम या स्थैतिक जांच में सफलता अकेले स्वीकार्य कंपन स्तर का प्रमाण नहीं है।
दोनों कॉलम आकृतियाँ डिज़ाइन को कैसे प्रभावित करती हैं
बंकन दिशा और टॉर्शन
डब्ल्यू-आकार में एक वेब द्वारा जुड़े दो फ्लेंज होते हैं। इसके दोनों मुख्य अक्षों के बारे में इसके बंकन गुण भिन्न होते हैं, अतः ड्राइंग्स पर स्थापित अभिविन्यास को दर्शाया जाना चाहिए। वर्गाकार एचएसएस के उन्हीं अक्षों के बारे में समान ज्यामितीय गुण होते हैं; आयताकार एचएसएस के लिए ऐसा नहीं होता है। न तो सममिति और न ही उच्चतर स्टील ग्रेड वास्तविक कॉलम के प्रतिरोध को स्थापित करता है। ऊँचाई, बाधा, दीवार या फ्लेंज की लंबाई-मोटाई का अनुपात, संयुक्त बल और संबंध अभी भी महत्वपूर्ण हैं।
एक बंद एचएसएस (HSS) क्रॉस-सेक्शन उपयोगी टॉर्शनल दृढ़ता प्रदान करता है। टॉर्क के अधीन एक डब्ल्यू-शेप (W-shape) के लिए मोड़ने, वार्पिंग और उस टॉर्क को स्थानांतरित करने वाले बंधनों पर ध्यान देने की आवश्यकता हो सकती है। किसी खुले अनुभाग के टॉर्शन नहीं ले सकने या प्रत्येक एचएसएस के मजबूत होने के धारणा के बजाय वास्तविक डिज़ाइन की तुलना करें। जहाँ संभव हो, एक असममित अटैचमेंट को स्थानांतरित करना या लोड पाथ को बदलना कॉलम के आकार को बढ़ाने की तुलना में अधिक उपयोगी हो सकता है।
संयोजन ही चयन को निर्धारित कर सकता है
कनेक्शन स्पष्ट लाभ को उलट सकता है। HSS के फलक पर लगने वाले भार स्थानीय दीवार के साथ-साथ पूरे सदस्य पर भी कार्य करते हैं। डिज़ाइनर को प्रासंगिक दीवार और कनेक्शन विफलता मोड्स को ध्यान में रखना होगा, जिनमें स्थानीय दीवार का विरूपण या यील्डिंग और जहाँ लागू हो, फास्टनर पुल-आउट शामिल है। एक मोटी दीवार, एक इंजीनियर्ड प्रबलन विवरण या एक अलग कनेक्शन परिणाम बदल सकता है। केवल एक मजबूत वेल्ड यह साबित नहीं करता कि ट्यूब की दीवार पर्याप्त है।
एक खुला डब्ल्यू-आकार अक्सर फ्लैंज या वेब के विपरीत ओर बोल्टिंग, वेल्डिंग और निरीक्षण के लिए बेहतर पहुँच प्रदान करता है। इस पहुँच की जाँच को अभी भी स्टिफनर्स, आसन्न सदस्यों, गार्ड्स और टूल एन्वलप के विरुद्ध की जानी चाहिए। एचएसएस का उपयोग क्षेत्र में बोल्टेड कनेक्शन के लिए भी किया जा सकता है, लेकिन डिज़ाइन को एक बंद सदस्य से जोड़ने के लिए एक कार्यात्मक तरीका आवश्यक है। यह नहीं माना जाना चाहिए कि एक सामान्य नट एक पूर्ण ट्यूब के अंदर पहुँच योग्य बना रहेगा।
आपको पहले कौन-सा कॉलम मूल्यांकन करना चाहिए?
आकृति को समर्थन कार्य के अनुरूप बनाएँ
सबसे पहले निर्दिष्ट सदस्य, फ्रेम और संयोजनों को पूर्ण भार और गति की आवश्यकताओं को पूरा करना आवश्यक है। तत्पश्चात् रखरखाव पहुँच, निर्माण, समाप्ति और उपलब्धता की तुलना करें। निम्नलिखित स्थितियाँ एक प्रारंभिक बिंदु की पहचान करती हैं; ये किसी अनुभाग के आकार का चयन नहीं करती हैं।
यदि भार अनुसूची या निर्णायक संयोजन जाँच अनुपलब्ध है, तो उस प्रस्ताव को रोक लें बजाय अज्ञात वस्तु को उत्तीर्ण परिणाम देने के। यदि दोनों पूर्ण डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, तो किसी भी आकृति को डिफ़ॉल्ट प्राथमिकता नहीं दी जानी चाहिए: उनके वास्तविक निर्मित और स्थापित प्रस्तावों की तुलना करें।
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| समर्थन स्थिति | मूल्यांकन के लिए पहला विकल्प | क्या निर्धारित करता है |
|---|---|---|
| एक से अधिक दिशाओं में महत्वपूर्ण टॉर्क या बंदन | HSS, किसी भी व्यावहारिक लोड-पाथ परिवर्तन के साथ | वास्तविक सदस्य प्रतिक्रिया और सभी आवश्यक बलों को स्थानांतरित करने वाला संयोजन |
| पार्श्व-माउंटेड उपकरण या ब्रैकेट का बार-बार निकालना | वाइड-फ्लैंज, यदि इसके उजागर फलक संलग्नता के अनुकूल हों | उपकरण निकास, फास्टनर तक पहुँच और पूर्ण फ्लैंज/वेब संयोजन |
| मुख्य रूप से एक समतल में बंदन; संयोजन उस समतल के अनुकूल हैं | उचित अभिविन्यास में वाइड-फ्लैंज | प्रमुख- और अप्रमुख-अक्ष जाँच, रोकथाम और आवश्यक गति सीमाएँ |
| उपकरण व्यवस्था के लिए संकुचित बंद प्रोफाइल की आवश्यकता | HSS | बाहरी आयाम, साथ ही प्लेट्स, फास्टनर्स और रखरोट के लिए आवश्यक स्थान |
| घूर्णन उपकरण, चक्रीय भार या अपूर्ण प्रतिक्रिया अनुसूची | आकृति मात्र से कोई भी प्रस्ताव स्वीकार नहीं किया जा सकता | गतिशील/थकान इनपुट (जहाँ लागू हो) और लुप्त परियोजना जाँच |
जब दोनों कॉलम डिज़ाइन इंजीनियरिंग जाँच पास कर लेते हैं
स्थापित संयोजन और रखरोट तक पहुँच की तुलना करें
मान लें कि सदस्य और कनेक्शन दोनों के पूर्ण डिज़ाइन समान बलों, विस्थापन और पर्यावरणीय स्थितियों को पूरा करते हैं। HSS विकल्प एक बंद प्रोफ़ाइल और कई सपाट अटैचमेंट सतहें प्रदान कर सकता है, लेकिन मध्य-ऊँचाई वाले कनेक्शन के लिए अभी भी अभिगम्य आंतरिक भाग में एक व्यावहारिक फास्टनिंग व्यवस्था की आवश्यकता होती है। W-आकार फ्लैंज/वेब क्षेत्र को खुला रखता है, जिससे अक्सर पारंपरिक बोल्ट हेड और नट तक विपरीत दिशाओं से पहुँचा जा सकता है, बशर्ते कि वास्तविक स्टिफ़नर्स और आसपास के उपकरण इसकी अनुमति दें।
बार-बार ब्रैकेट हटाने की स्थिति में, गार्ड और पाइपिंग स्थापित होने के बाद वास्तविक रिंच इंसर्शन पाथ, बोल्ट निकालने की जगह और प्रतिस्थापन-फास्टनर व्यवस्था की तुलना करें। यदि दोनों इंजीनियर्ड विकल्प काम करते हैं लेकिन HSS एक-तरफा फास्टनर का उपयोग करता है जबकि W विवरण संयंत्र की मानक स्पेयर बोल्ट प्रणाली का उपयोग करता है, तो बाद वाली उस रखरखाव प्राथमिकता के लिए अधिक उपयुक्त हो सकती है। यदि उपकरण लेआउट एक बंद प्रोफाइल के पक्ष में है और HSS कनेक्शन सुलभ बना हुआ है, तो HSS वरीय व्यवस्था हो सकती है।
कोई भी श्रेणी सार्वभौमिक रूप से सस्ती या अधिक क्षमता वाली नहीं है; डिज़ाइन जाँच के बाद उनके वास्तविक निर्मित प्रस्तावों की तुलना करें। नीचे दिया गया उदाहरण यह दर्शाता है कि एक उपयुक्त स्तंभ के लिए भी सत्यापित ब्रैकेट संयोजन की आवश्यकता क्यों होती है।
आंतरिक उपकरण समर्थन के लिए संयोजन प्रमाणन
परियोजना परिस्थितियाँ और टॉर्क घटक
एक काल्पनिक आंतरिक समर्थन फ्रेम पर विचार करें जिसमें निश्चित संलग्नता स्थितियाँ हैं और सामान्य उपकरणों का उपयोग करके एक पार्श्व ब्रैकेट को हटाने की रखरखाव आवश्यकता है। दोनों प्रस्तावों को समान पूर्व-प्रारंभिक सदस्य-शक्ति और फ्रेम-गति जाँचों में पास माना गया है। प्रस्ताव A वर्गाकार HSS का उपयोग करता है; प्रस्ताव B W-आकार के स्तंभों का उपयोग करता है।
एक जोड़ पर, 2 किलोन्यूटन का क्षैतिज बल स्तंभ की ऊर्ध्वाधर केंद्र रेखा से 0.30 मीटर की दूरी पर कार्य करता है। इसका ऊर्ध्वाधर स्तंभ अक्ष के परितः टॉर्क T = F × e = 2 × 0.30 = 0.60 किलोन्यूटन·मीटर है। यह बल आधार के ऊपर कार्य करने के कारण अनुप्रस्थ अपरूपण और बंदन भी उत्पन्न करता है। यह टॉर्क गणना भार मूल्यांकन का केवल एक घटक है, और यह सुरक्षित स्तंभ आकार निर्धारित नहीं करती है।
एक असमकेंद्रित ऊर्ध्वाधर गुरुत्वाकर्षण भार एक भिन्न स्थिति है: यह स्तंभ के ऊर्ध्वाधर अक्ष के परितः टॉर्क के बजाय क्षैतिज अक्षों के परितः बंदन उत्पन्न करता है। किसी असमकेंद्रित भार को स्तंभ विकृति के रूप में मानने से पहले बल की दिशा और आघूर्ण के अक्ष का नामांकन करें।
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| वस्तु | प्रस्ताव A: वर्गाकार HSS | प्रस्ताव B: W-आकार के स्तंभ |
|---|---|---|
| प्रारंभिक सदस्य शक्ति और फ्रेम गति | उल्लिखित आवश्यकता के लिए पर्याप्त माना गया | समान आवश्यकता के लिए पर्याप्त माना गया |
| साइड-ब्रैकेट भार स्थानांतरण | स्थानीय दीवार और फास्टनिंग मूल्यांकन अनुपलब्ध | पूर्ण बल/आघूर्ण स्थानांतरण को सत्यापित माना गया |
| ब्रैकेट निकालना और उपकरण पहुँच | प्रदर्शित नहीं किया गया | रखरखाव आवश्यकता को पूरा करने के लिए माना गया |
| वर्तमान निर्णय | लापता जाँचों की प्रतीक्षा में वैकल्पिक रूप से रखें | आगे के डिज़ाइन और सुमेलित कोटेशन के लिए वरीय |
| निर्माण रिलीज़ | अनुमोदित नहीं | अभी तक अनुमोदित नहीं; शेष परियोजना वस्तुएँ अभी भी खुली हैं |
वरीय प्रस्ताव और उसे परिवर्तित करने वाले कारक
इस उदाहरण में, अगले डिज़ाइन और कोटेशन चरण के लिए प्रस्ताव B को वरीयता दी जाती है। इसका संयोजन मूल्यांकन आवश्यक बल और आघूर्ण स्थानांतरण को शामिल करता है, और उपकरण पहुँच की जाँच रखरखाव आवश्यकता को पूरा करती है। HSS की दीवार और फास्टनिंग व्यवस्था के सत्यापन तक प्रस्ताव A के ब्रैकेट विवरण को रखा जाए। HSS की विकृति दृढ़ता उस लापता संयोजन परिणाम की क्षतिपूर्ति नहीं कर सकती है।
यदि A को उचित, सुलभ ब्रैकेट विवरण प्राप्त हो जाए या यदि भार-पथ में परिवर्तन के कारण B का पहुँच का लाभ समाप्त हो जाए, तो विकल्प पुनः खुल जाएगा। मिलान किए गए उद्धरणों के बिना कोई मूल्य विजेता नहीं है। निर्माण जारी करने से पूर्व अंतिम ड्रॉइंग्स, सतह समाप्ति, आधार/एंकर इंटरफेस तथा कोई शेष परियोजना जाँच आवश्यक हैं।
निर्माण, रखरखाव और समाप्ति की तुलना करें
पूर्ण निर्मित लागत का उपयोग करें
स्वीकृत संयोजन विवरणों के साथ स्तंभों की कीमत निर्धारित करें। प्लेट्स, स्टिफनर्स, स्लॉट्स या पहुँच के लिए खुले स्थान, वेल्ड तैयारी, फास्टनर्स, निरीक्षण, कोटिंग, स्थापना और फ्रेट को एक सामान्य कार्यक्षेत्र के अंतर्गत शामिल करें। कोई हल्का सदस्य या प्रति पाउंड कम कीमत पूर्ण निर्मित लागत को कम स्थापित नहीं करती है। उद्धृत पैकेज में शामिल वस्तुओं की गणना एक बार की जाती है; बाहर रखे गए या अमूल्यित कार्य दृश्यमान रहते हैं।
HSS के लिए, जाँच करें कि क्या विवरण उपलब्ध ओर से वेल्ड किया जा सकता है और निरीक्षित किया जा सकता है तथा क्षेत्र कनेक्शन कैसे स्थापित किए जाएँगे। W-आकारों के लिए, वेब, फ्लेंज और किसी भी स्टिफनर के चारों ओर पहुँच की जाँच करें। निर्दिष्ट ग्रेड और ज्यामिति के लिए फैब्रिकेटर की वास्तविक प्रक्रिया और उपलब्धता प्रस्ताव प्राप्त करें। केवल इसलिए नहीं कि कोई स्केच मजबूत दिखता है, अधिक कटिंग या अधिक माँगने वाले वेल्ड प्रकार को निर्दिष्ट न करें।
पहुँच और संक्षारण सुरक्षा
रखरखाव योजना में उपकरण और पाइपिंग के स्थापित होने के बाद ब्रैकेट्स, गार्ड्स और फास्टनर्स तक पहुँच के तरीके को दर्शाना चाहिए। HSS का आंतरिक भाग कम पहुँच योग्य होता है; डिज़ाइन में नमी प्रवेश, सिरों के अवरोध और कोई आवश्यक निकासी को संबोधित करना आवश्यक है। खुले अनुभाग निरीक्षण के लिए अधिक सतहों को उजागर करते हैं, लेकिन प्लेट्स और स्टिफनर्स भी कठिन पहुँच वाले क्षेत्र बना सकते हैं। कोई भी आकार स्वतः संक्षारण-रोधी नहीं है।
यदि पूर्ण निर्माण को गर्म-डुबकी जस्तीकृत किया जाना है, तो निर्माण से पहले इसके बंद स्थानों के लिए एक सहमत वेंटिंग और ड्रेनेज लेआउट की आवश्यकता होती है। स्थान सदस्य की ज्यामिति, आंतरिक पथों और डुबकी अभिविन्यास पर निर्भर करते हैं। वर्गाकार या आयताकार संयोजनों को वृत्ताकार ट्यूब विवरण की नकल करने के लिए नहीं लिया जाना चाहिए। परियोजना डिज़ाइनर और गैल्वेनाइज़र को खुलने को सुलझाने दें; इस लेख में कोई सार्वभौमिक छिद्र आकार नहीं दिया गया है।
ऑर्डर करने या प्रतिस्थापित करने से पहले क्या निर्दिष्ट करना है
सदस्य और संयोजन अनुसूची को एक साथ रखें
स्वीकृत सामग्री सूची में अनुभाग नामांकन या बाहरी आयाम और दीवार की मोटाई, सामग्री मानक और ग्रेड, लंबाई, मात्रा और स्थापित अभिविन्यास की पहचान करनी चाहिए। इसे कनेक्शन ड्राइंग संशोधन, प्लेट और फास्टनर आवश्यकताओं, वेल्ड/निरीक्षण क्षेत्र और फिनिश के साथ जोड़ें। संबद्ध डिज़ाइन रिकॉर्ड में प्रतिक्रिया कार्यक्रम, प्रतिबंध धारणाएँ और उपकरण गति मानदंडों को बनाए रखना चाहिए।
एचएसएस-टू-डब्ल्यू या डब्ल्यू-टू-एचएसएस प्रतिस्थापन के प्रस्ताव के लिए केवल समान भार, गहराई या अक्षीय संपीड़न तालिका प्रविष्टि पर्याप्त नहीं है। परियोजना इंजीनियर को संयुक्त लोडिंग, दृढ़ता, कनेक्शन बल स्थानांतरण, सदस्य फिट और आधार/एंकर इंटरफेस को संबोधित करना होगा। गतिशील या चक्रीय सेवा के लिए, लागू उपकरण और थकान मानदंडों को बनाए रखें। प्रभावित डिज़ाइन परिवर्तनों के स्वीकृत होने के बाद ही समीक्षित सदस्य और कनेक्शन शेड्यूल को खरीदें।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या मैं उपकरण को HSS स्तंभ से बोल्ट कर सकता हूँ बिना उसके अंदर प्रवेश किए?
हाँ, एक इंजीनियर द्वारा डिज़ाइन किया गया एक-तरफा फास्टनिंग व्यवस्था इसे संभव बना सकती है। सटीक फास्टनर प्रणाली, प्लेट ज्यामिति, ट्यूब की दीवार और आवश्यक अपघटन या तन्यता स्थानांतरण की जाँच की जानी चाहिए। यह किसी छेद को ड्रिल करने और किसी सामान्य बोल्ट के कार्य करने की धारणा के समतुल्य नहीं है।
क्या एक थ्रू-बोल्ट वेल्डेड ब्रैकेट संयोजन को प्रतिस्थापित कर सकता है?
केवल पूर्ण विवरण के डिज़ाइन के बाद ही। एक खोखले सदस्य की दोनों दीवारों के माध्यम से गुजरने वाला बोल्ट कसने पर दीवारों को विकृत कर सकता है, और इसका बेयरिंग तथा भार स्थानांतरण व्यवहार एक पारंपरिक बोल्टेड प्लेट जोड़ से भिन्न होता है। स्लीव्स या अन्य इंजीनियर द्वारा डिज़ाइन किए गए प्रबलन उपयुक्त हो सकते हैं; अनुमोदित विवरण स्थापना को नियंत्रित करता है।
क्या एक वर्गाकार HSS स्तंभ प्रत्येक दिशा में समान क्षमता रखता है?
इसके ज्यामितीय गुण इसके दो प्रमुख अक्षों के बारे में लगभग समान होते हैं, लेकिन स्थापित फ्रेम में उन दिशाओं में विभिन्न बाधाएँ, संलग्नताएँ और भार प्रभाव हो सकते हैं। संयोजन और संयुक्त भारण क्षमता को नियंत्रित कर सकते हैं। सममिति कोई क्षमता प्रमाणपत्र नहीं है, और आयताकार HSS के प्रमुख अक्षों के बारे में विभिन्न गुण होते हैं।
क्या मुझे उपकरण समर्थन के लिए HSS स्तंभों को कंक्रीट से भरना चाहिए?
इसे एक पृथक संयुक्त डिज़ाइन विकल्प के रूप में मानें। ट्यूब को भरने से भार, भार स्थानांतरण, संयोजन और निर्माण आवश्यकताओं में परिवर्तन आता है; यह स्वतः किसी अपर्याप्त पार्श्व ब्रैकेट या अस्वीकार्य कंपन को ठीक नहीं करता है। एक इंजीनियर द्वारा डिज़ाइन किए गए संयुक्त प्रस्ताव की तुलना मूल पूर्ण डिज़ाइन के साथ करें।
क्या एक संरचनात्मक ट्यूब को एक समान दिखने वाले पाइप के साथ आदान-प्रदान किया जा सकता है?
दिखावट या बाहरी आकार के आधार पर कोई स्वतः प्रतिस्थापन उचित नहीं है। निर्दिष्ट उत्पाद मानक, ग्रेड, दीवार मोटाई, ज्यामितीय गुण और संयोजन विवरणों को स्वीकृत डिज़ाइन के साथ मेल खाना चाहिए, या परियोजना इंजीनियर को वैकल्पिक विकल्प की समीक्षा करनी चाहिए। आपूर्ति किए गए सदस्य की सामग्री पहचान और प्रमाणपत्रों को सुरक्षित रखें।
क्या मैं सपोर्ट फ्रेम के डिलीवर होने के बाद नए उपकरण छेद ड्रिल कर सकता हूँ?
सबसे पहले प्रोजेक्ट इंजीनियर से छेद की स्थिति, व्यास, किनारे की दूरी और परिवर्तित अटैचमेंट लोड की समीक्षा कराएँ। नए छेद सदस्य या कनेक्शन को प्रभावित कर सकते हैं, जबकि ड्रिलिंग मौजूदा कोटिंग को भी बाधित करती है। फ्रेम को संशोधित करने से पहले स्वीकृत ड्रॉइंग संशोधन और आवश्यक फिनिश मरम्मत का रिकॉर्ड बना लें।
तकनीकी आधार और स्रोत सीमा
कनेक्शन आधार: स्टील ट्यूब इंस्टीट्यूट, एचएसएस की वेल्डिंग, मार्च/अप्रैल २०१२, खुली चर्चा; एआईएससी डिज़ाइन गाइड २४ के दूसरे संस्करण की समीक्षा, जुलाई २०२४, अध्याय २ और ४, स्थानीय-वॉल/फास्टनर व्यवहार। पुराने समीकरणों को वर्तमान कोड आवश्यकताओं के रूप में अनिवार्य नहीं कहा गया है।
एमआईटी स्ट्रक्चरल मैकेनिक्स: पतले बंद अनुभागों का टॉर्शन, फॉल २००२ — बंद-अनुभाग टॉर्शन यांत्रिकी की व्याख्या करता है; यह कोई उपकरण-सपोर्ट कॉलम या कनेक्शन नहीं चुनता है।