Qu'est-ce qu'une colonne courte?
Une colonne courte est un élément structurel dont la longueur relativement courte garantit pratiquement l’échec de la compression si elle est chargée uniformément le long de son axe. Les colonnes peuvent être classées comme courtes, intermédiaires ou longues, en fonction de leurs longueurs, de leurs propriétés matérielles et des longueurs des autres colonnes de la même structure. Une colonne courte diffère d'une colonne moyenne ou longue, chacune pouvant échouer en se pliant lorsqu'elle est chargée uniformément le long de l'axe.
Aucune longueur ni plage de longueurs spécifiques ne définit une colonne courte. Plutôt que de juger qu'une colonne est courte, elle dépend de nombreux facteurs. Une colonne courte peut être constituée de divers matériaux, notamment de l'acier de construction, des alliages d'aluminium, du béton armé ou même du bois. Selon la composition de ces matériaux, les colonnes courtes peuvent avoir des longueurs différentes en raison de la résistance différente de ces matériaux. Les colonnes structurelles courtes par rapport aux autres colonnes d'un étage particulier d'un bâtiment sont également considérées comme des colonnes courtes.
Les colonnes échouent généralement dans l'un des deux modes. Ils peuvent être écrasés, ce qui signifie qu'ils ont échoué en compression, ou ils peuvent se plier, ce qui est un phénomène connu sous le nom de flambage. Le mode dans lequel ils échouent dépend de nombreux facteurs, notamment la géométrie de la colonne et les propriétés matérielles de la colonne. La répartition des forces de compression sur la section transversale de la colonne est également importante. Si la compression est appliquée de manière inégale sur la colonne, avec plus de force sur un bord que sur un autre, les chances de flambage augmentent.
Les colonnes relativement courtes risquent davantage d'échouer en compression. La contrainte sur une colonne due au chargement doit être inférieure à la résistance de la colonne pour que la colonne puisse supporter la charge. Les bâtiments sont spécifiquement conçus pour que cela soit le cas; sinon, le bâtiment s'effondrerait.
Pour la sécurité, les colonnes sont conçues pour être plus robustes que nécessaire dans les conditions prévues. Ceci est connu comme une marge de sécurité. Une marge de sécurité permet de s'assurer que la quantité de stress que chaque colonne est capable de supporter dépasse le stress qu'elle subit en utilisation réelle. Toutefois, dans de rares cas, par exemple lors d’une catastrophe naturelle, le stress d’une colonne peut dépasser de manière inattendue sa force, entraînant une défaillance de la colonne. Cela pose un problème important pour la conception de colonnes courtes.
Par rapport aux autres colonnes, les colonnes courtes sont relativement plus rigides, ce qui entraîne une plus grande vulnérabilité aux dommages lors d'un séisme ou d'autres événements extrêmes. Une attention particulière doit donc être accordée à leur conception pour assurer une construction solide. Pour cette raison, la conception de colonnes courtes est particulièrement importante dans les pays moins développés situés dans des zones sujettes aux séismes, tels que le Honduras et l’Inde.
En raison de leur rigidité relative par rapport aux autres membres structurels, les colonnes courtes subissent une demande sismique accrue, les soumettant à plus de force lors d'un séisme. Ce phénomène est appelé effet de colonne courte. Les colonnes courtes qui échouent de cette manière sont caractérisées par des fissures en forme de X visibles à l'extérieur de la colonne. Les concepteurs évitent généralement d'utiliser de telles colonnes dans les bâtiments, dans la mesure du possible, afin d'éviter l'effet de colonne courte. Lorsque leur utilisation ne peut être évitée, les concepteurs augmenteront généralement la robustesse de la conception structurelle pour compenser le risque accru.