Что такое короткая колонка?

Короткий столбец - это конструктивный элемент, относительно короткая длина которого практически гарантирует, что он не сможет сжиматься, если он равномерно нагружен вдоль своей оси. Столбцы можно классифицировать как короткие, промежуточные или длинные, в зависимости от их длины, свойств материала и длины других столбцов в той же структуре. Короткий столбец отличается от среднего или длинного столбца, каждый из которых может выйти из строя при изгибе при равномерной нагрузке вдоль оси.

Ни одна конкретная длина или диапазон длин не определяют короткий столбец. Скорее, то, считается ли столбец коротким, зависит от множества факторов. Короткая колонна может быть изготовлена ​​из различных материалов, включая конструкционную сталь, алюминиевые сплавы, железобетон или даже дерево. В зависимости от того, из какого материала они сделаны, короткие колонны могут иметь разную длину из-за разной прочности этих материалов. Структурные столбцы, которые имеют небольшую длину по сравнению с другими столбцами в конкретной истории здания, также считаются короткими столбцами.

Столбцы чаще всего выходят из строя в одном из двух режимов. Они могут быть раздавлены, что означает, что они потерпели неудачу при сжатии, или они могут согнуться, что является явлением, известным как выпучивание. В каком режиме они не работают, зависит от множества факторов, включая геометрию колонны и свойства материала колонны. Распределение сжимающих сил по площади поперечного сечения колонны также имеет важное значение. Если сжатие происходит неравномерно по всей колонне с большей силой на одном краю, чем на другом, вероятность потери устойчивости увеличивается.

Относительно короткие столбцы, скорее всего, потерпят неудачу при сжатии. Напряжение на колонне из-за нагрузки должно быть меньше прочности колонны, чтобы колонна могла выдержать нагрузку. Здания специально спроектированы, чтобы гарантировать, что это так; в противном случае здание рухнет.

В целях безопасности колонны должны быть прочнее, чем это необходимо в ожидаемых условиях. Это известно как запас прочности. Запас безопасности помогает гарантировать, что величина напряжения, которое может выдержать каждая колонна, превышает напряжение, которое она испытывает при фактическом использовании. Однако в редких случаях, таких как стихийное бедствие, нагрузка на колонну может неожиданно превысить ее прочность, что приведет к поломке колонны. Это создает серьезную проблему для дизайна коротких столбцов.

По сравнению с другими колоннами, короткие колонны являются относительно жесткими, что приводит к большей подверженности повреждениям во время землетрясения или других экстремальных явлений. Поэтому особое внимание должно быть уделено их конструкции, чтобы обеспечить надежную конструкцию. По этой причине дизайн коротких колонн особенно важен в менее развитых странах в районах, подверженных землетрясениям, таких как Гондурас и Индия.

Из-за их относительной жесткости по сравнению с другими конструктивными элементами короткие колонны испытывают повышенную сейсмическую нагрузку, подвергая их большей силе в результате землетрясения. Это явление известно как эффект короткого столбца. Короткие столбцы, которые терпят неудачу таким образом, характеризуются трещинами в форме X, видимыми снаружи столбца. Обычно дизайнеры избегают использования таких колонн в зданиях, когда это возможно, чтобы избежать эффекта коротких колонн. Там, где нельзя избежать их использования, проектировщики, как правило, повышают надежность конструкции конструкции, чтобы компенсировать повышенный риск.