Vad är en kort kolumn?
En kort kolonn är ett konstruktionselement vars relativt korta längd praktiskt taget säkerställer att den kommer att misslyckas i komprimering om den är jämnt belastad längs sin axel. Kolumner kan klassificeras som korta, mellanliggande eller långa, beroende på deras längder, deras materialegenskaper och längderna på andra kolumner i samma struktur. En kort kolonn skiljer sig från en medellång eller lång kolonn, som var och en kan misslyckas genom att böjas när de är jämnt belastade längs axeln.
Ingen enskild specifik längd eller längdintervall definierar en kort kolumn. Om en kolumn anses vara kort beror snarare på olika faktorer. En kort kolonn kan vara tillverkad av olika material inklusive konstruktionsstål, aluminiumlegeringar, armerad betong eller till och med trä. Beroende på vilket av dessa material de är gjorda av, kan korta kolumner ha olika längder beroende på de olika styrkorna hos dessa material. Strukturella kolumner som är korta i längd relativt de andra kolumnerna i en viss historia av en byggnad betraktas också som korta kolumner.
Kolumner misslyckas oftast i ett av två lägen. De kan krossas, vilket betyder att de misslyckades med komprimering, eller så kan de böjas, vilket är ett fenomen som kallas buckling. Vilket läge de misslyckas beror på olika faktorer inklusive kolumnens geometri och kolumnens materialegenskaper. Distribution av tryckkrafterna över kolumnens tvärsnittsarea är också viktigt. Om komprimering appliceras ojämnt över kolonnen, med mer kraft på en kant än en annan, ökar chansen för knäckning.
Relativt korta kolumner kommer sannolikt att misslyckas i komprimering. Spänningen på en kolumn på grund av lastning måste vara mindre än kolumnens styrka för att kolumnen ska stödja lasten. Byggnader är specifikt utformade för att säkerställa att detta är fallet. annars skulle byggnaden kollapsa.
För säkerhet är kolumner utformade för att vara starkare än nödvändigt under förväntade förhållanden. Detta är känt som en säkerhetsmarginal. En säkerhetsmarginal hjälper till att säkerställa att mängden stress varje kolumn kan motstå överstiger den stress den upplever vid faktisk användning. Under sällsynta omständigheter, såsom en naturkatastrof, kan spänningen på en kolonn emellertid oväntat överstiga dess styrka och orsaka misslyckande i kolonnen. Detta är ett viktigt problem för kort kolonndesign.
I jämförelse med andra kolumner är korta kolumner relativt styvare, vilket resulterar i större mottaglighet för skador under en jordbävning eller andra extrema händelser. Därför måste särskild uppmärksamhet ägnas åt deras design för att säkerställa sund konstruktion. Av denna anledning är kort kolonndesign särskilt viktigt i mindre utvecklade länder i områden som är benägna att jordbävningar, som Honduras och Indien.
På grund av deras relativa styvhet jämfört med andra strukturella medlemmar upplever korta kolumner en ökad seismisk efterfrågan och utsätter dem för mer kraft i en jordbävning. Detta fenomen är känt som den korta kolumneffekten. Korta kolumner som misslyckas på detta sätt kännetecknas av sprickor i form av ett X synligt på utsidan av kolonnen. Formgivare undviker i allmänhet användningen av sådana kolumner i byggnader när det är möjligt för att undvika den korta kolumneffekten. Där deras användning inte kan undvikas, kommer konstruktörer vanligtvis att öka robustheten för konstruktionen för att kompensera för den ökade risken.