Una colonna trave è un elemento verticale che supporta il carico (peso, forza del vento e forza sismica) su una trave sopra di essa. Ciò si ottiene trasferendo quel carico verso il basso, attraverso la struttura costruita, fino alle sue fondamenta. Le colonne di travi sono state utilizzate nella costruzione di edifici fin dall’antichità. Alcuni famosi primi esempi di questo includono il Colosseo romano e il Partenone greco.
I moderni grattacieli non sarebbero possibili senza l’uso di un sistema di colonne con travi in acciaio. Uno dei primi grattacieli che utilizzava questo tipo di costruzione era nel Woolworth Building, costruito a New York nel 1913. Tipicamente, nell’inquadratura dei grattacieli, le travi a I in acciaio poggiano su colonne a forma di H. I lati più lunghi della flangia della colonna a forma di H sono più spessi del pezzo centrale dell’anima. Questo è così che può resistere meglio alle forze di compressione.
Questi elementi di intelaiatura strutturale possono essere realizzati in molti materiali diversi. Come nel Partenone e nel Colosseo, molte colonne portanti più antiche erano fatte di pietra. Inoltre, il legno è spesso utilizzato anche per questo scopo nella costruzione di telai in legno. Inoltre, i sistemi di colonne con travi in calcestruzzo sono spesso impiegati per realizzare ponti autostradali e altri edifici.
Quando questi elementi di supporto sono realizzati in acciaio, possono avere una varietà di forme diverse. Oltre alla colonna trave a forma di H, vengono spesso utilizzate anche sezioni tubolari tonde e quadrate in acciaio. A volte, queste colonne cave sono riempite di cemento, che le rinforza ulteriormente.
La progettazione della colonna trave viene solitamente eseguita al meglio da un ingegnere strutturale. Gli ingegneri strutturisti utilizzano formule matematiche complesse per calcolare il carico previsto della colonna. Questo aiuta a garantire che ci siano abbastanza colonne di travi nell’intelaiatura per supportare l’edificio e tutte le forze, come il vento e il movimento della terra, che possono agire su di esso.
Nella maggior parte delle forme di questo tipo di costruzione, vengono solitamente impiegate speciali connessioni trave-colonna. Nelle strutture in acciaio, la colonna è spesso saldata a una piastra di acciaio e quindi imbullonata o rivettata alla trave. Spesso vengono utilizzate forme diverse, come piastre terminali flessibili o alettate.
Il fallimento di questo tipo di costruzione può provocare l’instabilità della colonna. A volte, ciò può accadere se vengono utilizzati materiali difettosi o se viene effettuato un calcolo errato della capacità di carico, tra le altre ragioni. Se il carico è sufficientemente alto per la struttura del telaio della colonna trave, può collassare. Ecco perché avere questo tipo di costruzione adeguatamente progettato è importante.