Mikä on lyhyt sarake?

Lyhyt sarake on rakenneosa, jonka suhteellisen lyhyt pituus takaa käytännössä sen, että se ei puristu, jos se on kuormitettu tasaisesti akseliaan pitkin. Sarakkeet voidaan luokitella lyhyiksi, välituotteiksi tai pitkiksi niiden pituuksien, materiaaliominaisuuksien ja muiden saman rakenteen sarakkeiden pituuksien mukaan. Lyhyt sarake eroaa keskipitkästä tai pitkästä sarakkeesta, joista jokainen voi epäonnistua taivutettaessa tasaisesti kuormitettuna akselia pitkin.

Mikään yksittäinen pituus tai pituusalue ei määritä lyhyttä saraketta. Pikemminkin se, pidetäänkö saraketta lyhyenä, riippuu monista tekijöistä. Lyhyt pylväs voidaan valmistaa eri materiaaleista, mukaan lukien rakenneteräs, alumiiniseokset, teräsbetoni tai jopa puu. Riippuen siitä, mistä näistä materiaaleista ne on valmistettu, lyhyet pylväät voivat olla eripituisia näiden materiaalien eri vahvuuksien vuoksi. Rakenteellisia sarakkeita, jotka ovat lyhyitä suhteessa rakennuksen tietyn tarinan muihin sarakkeisiin, pidetään myös lyhyinä sarakkeina.

Yleensä sarakkeet epäonnistuvat yhdessä kahdesta tilasta. Ne voivat murskata, mikä tarkoittaa, että ne eivät puristuneet, tai ne voivat taipua, mikä on ilmiö, joka tunnetaan taipumisena. Se, missä tilassa ne epäonnistuvat, riippuu monista tekijöistä, mukaan lukien pylvään geometria ja pylvään materiaalin ominaisuudet. Puristusvoimien jakautuminen pylvään poikkileikkausalueelle on myös tärkeää. Jos puristus kohdistuu epätasaisesti pylvään poikki ja jossa on enemmän voimaa toisella reunalla kuin toisella, taipumisten todennäköisyys kasvaa.

Suhteellisen lyhyet sarakkeet eivät todennäköisesti pakkaa. Kuormituksen aiheuttaman sarakkeen kuormituksen on oltava pienempi kuin pylvään lujuus, jotta sarake kestää kuorman. Rakennukset on suunniteltu erityisesti varmistamaan, että näin on; muuten rakennus romahtaisi.

Turvallisuuden vuoksi pylväät on suunniteltu kestämään odotettua paremmin kuin on tarpeen. Tätä kutsutaan turvamarginaaliksi. Turvamarginaali auttaa varmistamaan, että jokaisen pylvään kestävän rasituksen määrä ylittää todellisessa käytössä koetun rasituksen. Harvinaisissa olosuhteissa, kuten luonnonkatastrofissa, pylvään kohdistuva rasitus voi kuitenkin yllättäen ylittää vahvuutensa ja aiheuttaa pilarin rikkoutumisen. Tämä on tärkeä huolenaihe lyhyiden pylväiden suunnittelussa.

Verrattuna muihin sarakkeisiin lyhyet pylväät ovat suhteellisen jäykempiä, mikä lisää alttiutta vaurioille maanjäristyksen tai muiden äärimmäisten tapahtumien aikana. Siksi niiden suunnitteluun on kiinnitettävä erityistä huomiota hyvän rakenteen varmistamiseksi. Tästä syystä lyhyt pylvässuunnittelu on erityisen tärkeää vähemmän kehittyneissä maissa maanjäristyksille alttiilla alueilla, kuten Hondurasissa ja Intiassa.
Lyhyiden sarakkeiden suhteellisen jäykkyyden vuoksi muihin rakenteellisiin osiin verrattuna seisminen kysyntä lisääntyi, mikä aiheutti heille enemmän voimaa maanjäristyksessä. Tämä ilmiö tunnetaan lyhyen sarakkeen vaikutuksena. Lyhyille sarakkeille, jotka epäonnistuvat tällä tavalla, on ominaista X: n muotoiset halkeamat, jotka näkyvät sarakkeen ulkopuolella. Suunnittelijat yleensä välttävät tällaisten pylväiden käyttöä rakennuksissa aina kun mahdollista välttääkseen lyhyen pilarin vaikutuksen. Jos niiden käyttöä ei voida välttää, suunnittelijat lisäävät tyypillisesti rakenteellisen rakenteen kestävyyttä kompensoidakseen lisääntyneen riskin.