Was ist eine kurze Spalte?
Eine kurze Säule ist ein Bauteil, dessen relativ kurze Länge praktisch sicherstellt, dass die Kompression versagt, wenn sie gleichmäßig entlang ihrer Achse belastet wird. Spalten können in Abhängigkeit von ihrer Länge, ihren Materialeigenschaften und der Länge anderer Spalten in derselben Struktur als kurz, mittel oder lang klassifiziert werden. Eine kurze Säule unterscheidet sich von einer mittleren oder langen Säule. Jede Säule kann durch Biegen versagen, wenn sie gleichmäßig entlang der Achse belastet wird.
Keine einzelne bestimmte Länge oder kein bestimmter Längenbereich definiert eine kurze Spalte. Ob eine Spalte als kurz eingestuft wird, hängt vielmehr von verschiedenen Faktoren ab. Eine kurze Säule kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, einschließlich Baustahl, Aluminiumlegierungen, Stahlbeton oder sogar Holz. Abhängig davon, aus welchem dieser Materialien sie hergestellt sind, können kurze Säulen aufgrund der unterschiedlichen Festigkeiten dieser Materialien unterschiedliche Längen aufweisen. Statikstützen, deren Länge im Vergleich zu den anderen Stützen in einem bestimmten Gebäudegeschoss kurz ist, werden auch als kurze Stützen betrachtet.
Spalten schlagen in der Regel in einem von zwei Modi fehl. Sie können gequetscht werden, was bedeutet, dass sie beim Komprimieren versagt haben, oder sie können sich verbiegen, was als Knicken bekannt ist. In welchem Modus sie versagen, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich der Geometrie der Säule und der Materialeigenschaften der Säule. Wichtig ist auch die Verteilung der Druckkräfte über die Querschnittsfläche der Säule. Wenn eine ungleichmäßige Kompression über die Säule mit mehr Kraft auf eine Kante als auf eine andere ausgeübt wird, erhöht sich die Gefahr des Knickens.
Bei relativ kurzen Spalten ist es am wahrscheinlichsten, dass die Komprimierung fehlschlägt. Die Belastung einer Säule durch Belastung muss geringer sein als die Stärke der Säule, damit die Säule die Belastung tragen kann. Gebäude sind speziell so konzipiert, dass dies der Fall ist. Andernfalls würde das Gebäude einstürzen.
Aus Sicherheitsgründen sind die Säulen so konstruiert, dass sie unter erwarteten Bedingungen stärker als erforderlich sind. Dies ist als Sicherheitsspanne bekannt. Ein Sicherheitsabstand stellt sicher, dass die Belastung, der jede Säule standhält, die Belastung übersteigt, die sie bei der tatsächlichen Verwendung erfährt. In seltenen Fällen, wie beispielsweise bei Naturkatastrophen, kann die Belastung einer Säule jedoch unerwartet ihre Festigkeit überschreiten, was zum Versagen der Säule führt. Dies ist ein wichtiges Anliegen bei der Gestaltung kurzer Säulen.
Im Vergleich zu anderen Säulen sind kurze Säulen relativ steifer, was zu einer höheren Anfälligkeit für Schäden während eines Erdbebens oder anderer extremer Ereignisse führt. Besonderes Augenmerk muss daher auf ihre Gestaltung gelegt werden, um eine solide Konstruktion zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist das kurze Säulendesign in weniger entwickelten Ländern in erdbebengefährdeten Gebieten wie Honduras und Indien von besonderer Bedeutung.
Aufgrund ihrer relativen Steifigkeit im Vergleich zu anderen Bauteilen sind kurze Säulen einer erhöhten Erdbebenbelastung ausgesetzt. Dieses Phänomen ist als Kurzsäuleneffekt bekannt. Kurze Säulen, die auf diese Weise versagen, sind durch Risse in Form eines X gekennzeichnet, die an der Außenseite der Säule sichtbar sind. Konstrukteure verzichten nach Möglichkeit auf die Verwendung solcher Stützen in Gebäuden, um den Effekt einer kurzen Stütze zu vermeiden. Wenn ihre Verwendung nicht vermieden werden kann, erhöhen Konstrukteure in der Regel die Robustheit der strukturellen Konstruktion, um das erhöhte Risiko auszugleichen.