Τι είναι μια σύντομη στήλη;

Μια κοντή στήλη είναι ένα δομικό μέλος του οποίου το σχετικά μικρό μήκος ουσιαστικά διασφαλίζει ότι θα αποτύχει στη συμπίεση εάν φορτωθεί ομοιόμορφα κατά μήκος του άξονά του. Οι στήλες μπορούν να ταξινομηθούν ως κοντές, ενδιάμεσες ή μακριές, ανάλογα με τα μήκη τους, τις ιδιότητες του υλικού τους και τα μήκη άλλων στηλών στην ίδια δομή. Μια κοντή στήλη διαφέρει από μια μεσαία ή μεγάλη στήλη, καθεμία από τις οποίες μπορεί να αποτύχει λυγίζοντας όταν φορτωθεί ομοιόμορφα κατά μήκος του άξονα.

Κανένα συγκεκριμένο μήκος ή εύρος μηκών δεν καθορίζει μια μικρή στήλη. Αντίθετα, εάν μια στήλη θεωρείται σύντομη εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Μια κοντή στήλη μπορεί να είναι κατασκευασμένη από διάφορα υλικά, όπως δομικό χάλυβα, κράματα αλουμινίου, οπλισμένο σκυρόδεμα ή ακόμα και ξύλο. Ανάλογα με το από ποιο από αυτά τα υλικά κατασκευάζονται, οι κοντές στήλες μπορεί να έχουν διαφορετικά μήκη λόγω των διαφορετικών αντοχών αυτών των υλικών. Οι δομικές στήλες που είναι μικρές σε μήκος σε σχέση με τις άλλες στήλες σε μια συγκεκριμένη οροφή ενός κτιρίου θεωρούνται επίσης μικρές στήλες.

Οι στήλες συνήθως αποτυγχάνουν σε μία από τις δύο λειτουργίες. Μπορούν να συνθλίβονται, που σημαίνει ότι απέτυχαν στη συμπίεση ή μπορεί να λυγίσουν, το οποίο είναι ένα φαινόμενο γνωστό ως λυγισμός. Σε ποια λειτουργία αποτυγχάνουν εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της γεωμετρίας της στήλης και των ιδιοτήτων του υλικού της στήλης. Η κατανομή των θλιπτικών δυνάμεων στην περιοχή διατομής της στήλης είναι επίσης σημαντική. Εάν η συμπίεση εφαρμόζεται άνισα κατά μήκος της στήλης, με μεγαλύτερη δύναμη στη μία άκρη από την άλλη, οι πιθανότητες λυγισμού αυξάνονται.

Οι σχετικά μικρές στήλες είναι πιο πιθανό να αποτύχουν στη συμπίεση. Η καταπόνηση μιας στήλης λόγω φόρτισης πρέπει να είναι μικρότερη από την αντοχή της στήλης για να μπορεί η στήλη να υποστηρίξει το φορτίο. Τα κτίρια έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να διασφαλίζουν ότι αυτό συμβαίνει. διαφορετικά, το κτίριο θα κατέρρεε.

Για ασφάλεια, οι στήλες είναι σχεδιασμένες να είναι ισχυρότερες από ό,τι χρειάζεται υπό τις αναμενόμενες συνθήκες. Αυτό είναι γνωστό ως περιθώριο ασφαλείας. Ένα περιθώριο ασφαλείας βοηθά να διασφαλιστεί ότι η ένταση της πίεσης που μπορεί να αντέξει κάθε στήλη υπερβαίνει την πίεση που υφίσταται στην πραγματική χρήση. Σε σπάνιες περιπτώσεις, όπως μια φυσική καταστροφή, ωστόσο, η πίεση σε μια στήλη μπορεί απροσδόκητα να υπερβεί τη δύναμή της, προκαλώντας αστοχία της στήλης. Αυτό δημιουργεί μια σημαντική ανησυχία για το σχεδιασμό κοντών στηλών.

Σε σύγκριση με άλλες κολώνες, οι κοντές στήλες είναι σχετικά πιο άκαμπτες, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη ευαισθησία σε ζημιές κατά τη διάρκεια ενός σεισμού ή άλλων ακραίων γεγονότων. Πρέπει λοιπόν να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στο σχεδιασμό τους για να διασφαλιστεί η καλή κατασκευή. Για το λόγο αυτό, ο σχεδιασμός κοντών στηλών είναι ιδιαίτερα σημαντικός σε λιγότερο ανεπτυγμένες χώρες σε περιοχές επιρρεπείς σε σεισμούς, όπως η Ονδούρα και η Ινδία.
Λόγω της σχετικής ακαμψίας τους σε σύγκριση με άλλα δομικά μέλη, οι κοντές κολώνες παρουσιάζουν αυξημένη σεισμική ζήτηση, υποβάλλοντάς τους σε μεγαλύτερη δύναμη σε έναν σεισμό. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως εφέ μικρής στήλης. Οι κοντές στήλες που αποτυγχάνουν με αυτόν τον τρόπο χαρακτηρίζονται από ρωγμές σε σχήμα Χ ορατές στο εξωτερικό της στήλης. Οι σχεδιαστές γενικά αποφεύγουν τη χρήση τέτοιων στηλών σε κτίρια όποτε είναι δυνατόν για να αποφύγουν το εφέ μικρής στήλης. Όπου η χρήση τους δεν μπορεί να αποφευχθεί, οι σχεδιαστές συνήθως αυξάνουν την στιβαρότητα του δομικού σχεδιασμού για να αντισταθμίσουν τον αυξημένο κίνδυνο.