Co je krátký sloupec?

Krátký sloupec je konstrukční prvek, jehož relativně krátká délka prakticky zajišťuje, že se při stlačení rovnoměrně zatíží podél své osy. Sloupce lze klasifikovat jako krátké, střední nebo dlouhé, v závislosti na jejich délkách, materiálových vlastnostech a délkách ostatních sloupců ve stejné struktuře. Krátký sloupec se liší od středního nebo dlouhého sloupce, z nichž každý může selhat ohýbáním při rovnoměrném zatížení podél osy.

Krátký sloupec nedefinuje žádná konkrétní specifická délka nebo rozsah délek. To, zda je sloupec považován za krátký, závisí spíše na řadě faktorů. Krátký sloupek může být vyroben z různých materiálů včetně konstrukční oceli, hliníkových slitin, železobetonu nebo dokonce dřeva. V závislosti na tom, z kterých materiálů jsou vyrobeny, mohou mít krátké sloupce různé délky v důsledku různých pevností těchto materiálů. Strukturální sloupce, které jsou krátké ve srovnání s ostatními sloupci na konkrétním příběhu budovy, se také považují za krátké sloupce.

Sloupce nejčastěji selhávají v jednom ze dvou režimů. Mohou být rozdrceni, což znamená, že selhali v kompresi, nebo se mohou ohnout, což je jev známý jako vzpěra. Ve kterém režimu selhávají, závisí na řadě faktorů včetně geometrie sloupce a materiálních vlastností sloupce. Důležité je také rozdělení stlačovacích sil v průřezové ploše kolony. Pokud je stlačení nerovnoměrně aplikováno na sloupec, s větší silou na jedné hraně než na druhé, zvyšuje se pravděpodobnost vzpěru.

Relativně krátké sloupce s největší pravděpodobností selže při kompresi. Napětí na sloupci kvůli zatížení musí být menší než pevnost sloupce, aby sloupec mohl podporovat zatížení. Budovy jsou speciálně navrženy tak, aby zajistily, že tomu tak je; jinak by se budova zhroutila.

Z důvodu bezpečnosti jsou sloupy navrženy tak, aby byly za očekávaných podmínek silnější, než je nutné. Toto je známé jako bezpečnostní rezerva. Bezpečnostní rozpětí pomáhá zajistit, aby množství napětí, které je každý sloupec schopen odolat, překročilo napětí, které zažívá při skutečném použití. Ve vzácných případech, jako je přírodní katastrofa, však může tlak na sloupec neočekávaně překročit jeho sílu, což způsobí selhání sloupce. To představuje důležitý problém pro konstrukci krátkých sloupců.

Ve srovnání s jinými sloupci, krátké sloupce jsou relativně tužší, což vede k větší náchylnosti k poškození během zemětřesení nebo jiných extrémních událostí. Proto musí být jejich konstrukci věnována zvláštní pozornost, aby byla zajištěna zdravá konstrukce. Z tohoto důvodu je konstrukce krátkých sloupců zvláště důležitá v méně rozvinutých zemích v oblastech náchylných k zemětřesením, jako jsou Honduras a Indie.

Kvůli jejich relativní tuhosti ve srovnání s jinými strukturálními členy zažívají krátké sloupce zvýšenou seismickou poptávku, která je při zemětřesení vystavuje větší síle. Tento jev je známý jako efekt krátkého sloupce. Krátké sloupce, které tímto způsobem selhají, jsou charakterizovány trhlinami ve tvaru X viditelnými na vnější straně sloupu. Návrháři se obecně vyhýbají použití takových sloupců v budovách, kdykoli je to možné, aby se zabránilo efektu krátkých sloupců. Pokud nelze jejich použití zabránit, konstruktéři obvykle zvýší robustnost konstrukčního návrhu, aby kompenzovali zvýšené riziko.