Was ist eine kurze Spalte?

Eine kurze Säule ist ein Strukturelement, dessen relativ kurze Länge praktisch sicherstellt, dass es beim Druck versagt, wenn es gleichmäßig entlang seiner Achse belastet wird. Säulen können in Abhängigkeit von ihrer Länge, ihren Materialeigenschaften und den Längen anderer Säulen in derselben Struktur als kurz, mittel oder lang klassifiziert werden. Eine kurze Säule unterscheidet sich von einer mittleren oder langen Säule, die bei gleichmäßiger Belastung entlang der Achse durch Biegung versagen können.

Keine einzelne spezifische Länge oder Längenbereich definiert eine kurze Spalte. Ob eine Spalte als kurz angesehen wird, hängt vielmehr von einer Vielzahl von Faktoren ab. Eine kurze Säule kann aus verschiedenen Materialien bestehen, einschließlich Baustahl, Aluminiumlegierungen, Stahlbeton oder sogar Holz. Je nachdem, aus welchem ​​dieser Materialien sie bestehen, können kurze Säulen aufgrund der unterschiedlichen Festigkeiten dieser Materialien unterschiedlich lang sein. Tragwerksstützen, die im Verhältnis zu den anderen Stützen in einem bestimmten Stockwerk eines Gebäudes eine kurze Länge haben, werden ebenfalls als kurze Stützen bezeichnet.

Spalten schlagen in der Regel in einem von zwei Modi fehl. Sie können gequetscht werden, was bedeutet, dass sie bei der Kompression versagt haben, oder sie können sich biegen, was als Knicken bekannt ist. In welchem ​​Modus sie versagen, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich der Geometrie der Säule und den Materialeigenschaften der Säule. Die Verteilung der Druckkräfte über die Querschnittsfläche der Säule ist ebenfalls wichtig. Wenn die Kompression ungleichmäßig über die Stütze ausgeübt wird und auf eine Kante mehr Kraft ausgeübt wird als auf die andere, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines Knickens.

Bei relativ kurzen Spalten ist die Komprimierung am wahrscheinlichsten. Die Belastung einer Stütze aufgrund der Belastung muss geringer sein als die Festigkeit der Stütze, damit die Stütze die Last tragen kann. Gebäude sind speziell darauf ausgelegt, dies zu gewährleisten; Andernfalls würde das Gebäude einstürzen.

Aus Sicherheitsgründen sind Säulen so konstruiert, dass sie unter den erwarteten Bedingungen stärker als nötig sind. Dies wird als Sicherheitsmarge bezeichnet. Eine Sicherheitsmarge hilft sicherzustellen, dass die Belastungsmenge, der jede Säule standhalten kann, die Belastung übersteigt, die sie im tatsächlichen Gebrauch erfährt. In seltenen Fällen, wie beispielsweise einer Naturkatastrophe, kann die Belastung einer Säule jedoch unerwartet ihre Stärke überschreiten, was zu einem Ausfall der Säule führt. Dies stellt ein wichtiges Anliegen für das Design kurzer Säulen dar.

Im Vergleich zu anderen Stützen sind kurze Stützen relativ steifer, was zu einer höheren Schadensanfälligkeit bei Erdbeben oder anderen Extremereignissen führt. Daher muss ihrer Konstruktion besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden, um eine solide Konstruktion zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist die Bauweise mit kurzen Säulen in weniger entwickelten Ländern in erdbebengefährdeten Gebieten wie Honduras und Indien besonders wichtig.
Aufgrund ihrer relativen Steifigkeit im Vergleich zu anderen Bauteilen unterliegen kurze Stützen einer erhöhten seismischen Beanspruchung, wodurch sie bei einem Erdbeben stärkeren Kräften ausgesetzt sind. Dieses Phänomen ist als Kurzsäuleneffekt bekannt. Kurze Säulen, die auf diese Weise versagen, sind durch Risse in der Form eines X gekennzeichnet, die an der Außenseite der Säule sichtbar sind. Designer vermeiden im Allgemeinen die Verwendung solcher Säulen in Gebäuden, wenn möglich, um den Effekt der kurzen Säulen zu vermeiden. Wo ihre Verwendung nicht vermieden werden kann, erhöhen Konstrukteure in der Regel die Robustheit der Konstruktion, um das erhöhte Risiko zu kompensieren.