Che cos'è una colonna corta?
Una colonna corta è un elemento strutturale la cui lunghezza relativamente breve garantisce praticamente che non si verifichi compressione se viene caricata uniformemente lungo il suo asse. Le colonne possono essere classificate come corte, intermedie o lunghe, a seconda delle loro lunghezze, proprietà dei materiali e lunghezze delle altre colonne nella stessa struttura. Una colonna corta differisce da una colonna media o lunga, ognuna delle quali può guastarsi piegandosi se caricata uniformemente lungo l'asse.
Nessuna singola lunghezza specifica o intervallo di lunghezze definisce una colonna corta. Piuttosto, se una colonna è considerata corta dipende da una varietà di fattori. Una colonna corta può essere fatta di vari materiali tra cui acciaio strutturale, leghe di alluminio, cemento armato o persino legno. A seconda di quale di questi materiali sono realizzati, le colonne corte possono avere lunghezze diverse a causa dei diversi punti di forza di questi materiali. Anche le colonne strutturali di lunghezza ridotta rispetto alle altre colonne su una particolare storia di un edificio sono considerate colonne brevi.
Le colonne in genere falliscono in una delle due modalità. Possono essere schiacciati, nel senso che hanno fallito nella compressione, o possono piegarsi, che è un fenomeno noto come instabilità. La modalità in cui falliscono dipende da una varietà di fattori tra cui la geometria della colonna e le proprietà del materiale della colonna. Anche la distribuzione delle forze di compressione attraverso l'area della sezione trasversale della colonna è importante. Se la compressione viene applicata in modo non uniforme su tutta la colonna, con una forza maggiore su un bordo rispetto a un altro, le possibilità di instabilità aumentano.
Le colonne relativamente corte hanno più probabilità di fallire nella compressione. Lo stress su una colonna dovuto al caricamento deve essere inferiore alla forza della colonna affinché la colonna supporti il carico. Gli edifici sono progettati specificamente per garantire che ciò avvenga; altrimenti, l'edificio sarebbe crollato.
Per motivi di sicurezza, le colonne sono progettate per essere più resistenti del necessario nelle condizioni previste. Questo è noto come margine di sicurezza. Un margine di sicurezza aiuta a garantire che la quantità di stress che ogni colonna è in grado di sopportare superi lo stress che subisce nell'uso effettivo. In rare circostanze, come un disastro naturale, tuttavia, lo stress su una colonna può inaspettatamente superare la sua forza, causando il fallimento della colonna. Ciò pone una preoccupazione importante per la progettazione di colonne corte.
Rispetto ad altre colonne, le colonne corte sono relativamente più rigide, con conseguente maggiore suscettibilità ai danni durante un terremoto o altri eventi estremi. Pertanto, è necessario prestare particolare attenzione al loro design per garantire una costruzione solida. Per questo motivo, la progettazione di colonne corte è particolarmente importante nelle nazioni meno sviluppate in aree soggette a terremoti, come l'Honduras e l'India.
A causa della loro relativa rigidità rispetto ad altri elementi strutturali, le colonne corte subiscono un aumento della domanda sismica, sottoponendole a una maggiore forza in caso di terremoto. Questo fenomeno è noto come effetto colonna corta. Le colonne corte che falliscono in questo modo sono caratterizzate da fessure a forma di X visibili all'esterno della colonna. I progettisti generalmente evitano l'uso di tali colonne negli edifici quando possibile per evitare l'effetto colonna corta. Laddove il loro uso non può essere evitato, i progettisti generalmente aumentano la robustezza del progetto strutturale per compensare l'aumento del rischio.