Pin
Send
Share
Send


W miarę wzrostu obciążenia osiowego na idealnie prostej smukłej kolumnie o właściwościach materiału elastycznego ta idealna kolumna przechodzi przez trzy stany: równowagę stabilną, równowagę neutralną i niestabilność. Prosta kolumna pod obciążeniem znajduje się w stabilnej równowadze, jeżeli siła boczna przyłożona między dwoma końcami kolumny powoduje niewielkie odchylenie boczne, które znika, a kolumna powraca do swojej prostej postaci po usunięciu siły bocznej. Jeśli obciążenie kolumny jest stopniowo zwiększane, zostaje osiągnięty stan, w którym prosta forma równowagi staje się tak zwaną równowagą neutralną, a mała siła boczna wytworzy ugięcie, które nie zniknie, a kolumna pozostanie w tej lekko wygiętej formie, gdy siła boczna jest usuwana. Obciążenie, przy którym osiągana jest równowaga neutralna kolumny, nazywane jest ładunkiem krytycznym lub wyboczeniowym. Stan niestabilności zostaje osiągnięty, gdy niewielki wzrost obciążenia kolumny powoduje niekontrolowane narastanie ugięć bocznych prowadzących do całkowitego zawalenia.

W przypadku obciążonej osiowo prostej kolumny o dowolnych końcowych warunkach podparcia równanie równowagi statycznej, w postaci równania różniczkowego, można rozwiązać dla ugiętego kształtu i obciążenia krytycznego kolumny. W zawiasowych, stałych lub swobodnych warunkach podparcia odchylony kształt w neutralnej równowadze początkowo prostej kolumny o jednolitym przekroju na całej jej długości zawsze podąża za częściowym lub złożonym kształtem krzywej sinusoidalnej, a obciążenie krytyczne jest określone przez

gdzie mi = moduł sprężystości materiału, jamin = minimalny moment bezwładności przekroju, oraz L. = rzeczywista długość kolumny między jej dwoma podporami końcowymi. Wariant (1) podano przez

Tabela pokazująca wartości K dla słupów konstrukcyjnych o różnych warunkach końcowych (na podstawie Manual of Steel Construction, wydanie 8, American Institute of Steel Construction, Tabela C1.8.1).

gdzie r = promień bezwładności przekroju kolumny równy pierwiastkowi kwadratowemu z (I / A), K. = stosunek najdłuższej połowy fali sinusoidalnej do rzeczywistej długości kolumny, oraz KL = długość efektywna (długość równoważnej kolumny na zawiasach). Z równania (2) można zauważyć, że wytrzymałość na wyboczenie kolumny jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu jej długości.

Kiedy stres krytyczny facr (facr =P.cr/ZA, gdzie ZA = powierzchnia przekroju kolumny), jest większa niż proporcjonalna granica materiału, kolumna doświadcza nieelastycznego wyboczenia. Ponieważ przy tym naprężeniu nachylenie krzywej naprężenie-odkształcenie materiału, mit (zwany modułem stycznym), jest mniejszy niż ten poniżej granicy proporcjonalności, obciążenie krytyczne przy wyboczeniu nieelastycznym jest zmniejszone. W takich przypadkach obowiązują bardziej złożone formuły i procedury, ale w najprostszej postaci wzór obciążenia krytycznego jest podany jako równanie (3),

gdzie mit = moduł styczny przy naprężeniu facr

Słup o przekroju pozbawionym symetrii może ulec wyboczeniu skrętnemu (nagłemu skręceniu) przed wyboczeniem bocznym lub w połączeniu z nim. Obecność odkształceń skręcających sprawia, że ​​zarówno analizy teoretyczne, jak i praktyczne projekty są raczej złożone.

Mimośrodowość obciążenia lub niedoskonałości, takie jak początkowa krzywizna, zmniejszają wytrzymałość kolumny. Jeśli obciążenie osiowe kolumny nie jest koncentryczne, to znaczy jego linia działania nie pokrywa się dokładnie z osią środkową kolumny, kolumna jest charakteryzowana jako obciążona mimośrodowo. Mimośrodowość obciążenia lub początkowa krzywizna poddaje kolumnę natychmiastowemu zginaniu. Zwiększone naprężenia wynikające z połączonych naprężeń osiowo-zginających skutkują zmniejszoną nośnością.

Rozszerzenia

Kiedy kolumna jest zbyt długa, aby ją zbudować lub przetransportować w jednym kawałku, należy ją przedłużyć lub złożyć na placu budowy. Kolumna żelbetowa jest przedłużana przez stalowe pręty zbrojeniowe wystające kilka cali lub stóp nad szczytem betonu, a następnie umieszczenie następnego poziomu prętów zbrojeniowych w celu zachodzenia na siebie i wylewanie betonu z następnego poziomu. Stalowa kolumna jest przedłużana przez spawanie lub przykręcanie łączników na kołnierzach i środnikach lub ścianach kolumn, aby zapewnić przeniesienie obciążenia o kilka cali lub stóp z górnej do dolnej sekcji kolumny. Drewniana kolumna jest zwykle przedłużana za pomocą stalowej rury lub owiniętej blachy z blachy przykręconej do dwóch łączących elementów drewnianych

Podwaliny

Kolumna przenosząca obciążenie do fundamentu musi mieć środki do przenoszenia obciążenia bez przeciążania materiału fundamentu. Żelbetowe i murowane kolumny są zwykle budowane bezpośrednio na betonowych fundamentach. Stalowa kolumna, gdy jest osadzona na betonowym fundamencie, musi mieć płytę podstawy, aby rozłożyć obciążenie na większy obszar, a tym samym zmniejszyć nacisk na łożysko. Płyta podstawowa jest grubą prostokątną stalową płytą zwykle przyspawaną do dolnego końca kolumny.

Zamówienia klasyczne

Kościół San Prospero, Reggio Emilia, Włochy.

Rzymski autor Witruwiusz, opierając się na pismach (teraz zaginionych) autorów greckich, mówi nam, że starożytni Grecy wierzyli, że ich dorycki porządek rozwinął się z technik budowania w drewnie, w których wcześniej wygładzony pień drzewa został zastąpiony kamiennym cylindrem.

Porządek dorycki

Zakon dorycki jest najstarszym i najprostszym z klasycznych zakonów. Składa się z pionowego cylindra, który jest szerszy u dołu. Na ogół nie ma ani bazy, ani szczegółowego kapitału. Zamiast tego jest często zwieńczony odwróconym ścięciem płytkiego stożka lub cylindrycznej taśmy rzeźb. Jest często określany jako męski porządek, ponieważ jest reprezentowany na dolnym poziomie Koloseum i Partenonu, a zatem uznano, że jest w stanie utrzymać większą wagę. Stosunek wysokości do grubości wynosi około 8: 1. Wał kolumny doryckiej jest zawsze ryflowany.

Grecki dorycki, rozwinięty w zachodnim regionie Dorian Grecji, jest najcięższym i najbardziej masywnym z zakonów. Powstaje ze stylobate bez podstawy; ma od czterech do sześciu razy większą średnicę; ma dwadzieścia szerokich fletów; stolica składa się po prostu z pasiastego przewężenia pęczniejącego w gładkiego echina, który nosi płaski kwadratowy liczydło; belkowanie doryckie jest również najcięższe i ma około jednej czwartej wysokości kolumny. Grecki dorycki porządek nie był używany po ok. 100 p.n.e. aż do „ponownego odkrycia” w połowie XVIII wieku.

Zamówienie toskańskie

Porządek toskański, znany również jako Roman Doric, jest również prostą konstrukcją, której podstawą i kapitałem są serie cylindrycznych dysków o zmiennej średnicy. Wał prawie nigdy nie jest karbowany. Proporcje różnią się, ale ogólnie są podobne do kolumn doryckich. Stosunek wysokości do szerokości wynosi około 7: 1.

Porządek jonowy

Kolumna jonowa jest znacznie bardziej złożona niż dorycka lub toskańska. Zwykle ma podstawę, a wałek jest często ryflowany (ma wycięte rowki). Na górze znajduje się kapitał w charakterystycznym kształcie zwoju, zwanym wolutą lub zwojem, w czterech rogach. Stosunek wysokości do grubości wynosi około 9: 1. Ze względu na bardziej wyrafinowane proporcje i wielkie litery przewijania kolumna jonowa jest czasem kojarzona z budynkami akademickimi.

Stolica Jońska

Zakon koryncki

Zakon koryncki nosi nazwę greckiego miasta-państwa Koryntu, z którym był związany w tym okresie. Jednak według greckiego historyka architektury Witruwiusza kolumnę utworzył rzeźbiarz Callimachus, prawdopodobnie Ateńczyk, który rysował liście akantu rosnące wokół koszyka wotywnego. W rzeczywistości najstarsza znana stolica Koryntii została znaleziona w Bassae, datowana na 427 r.p.n.e. Czasami nazywa się to porządkiem kobiecym, ponieważ znajduje się na najwyższym poziomie Koloseum i utrzymuje najmniejszą wagę, a także ma najmniejszy stosunek grubości do wysokości. Stosunek wysokości do szerokości wynosi około 10: 1.

Złożone zamówienie

Zakon Złożony wywodzi swoją nazwę od stolicy, która jest stolicą jońską i koryncką. Akant kolumny korynckiej ma już element przewijany, więc rozróżnienie jest czasami subtelne. Ogólnie Kompozyt jest podobny do Corinthian pod względem proporcji i zatrudnienia, często na wyższych poziomach kolumnady. Stosunek wysokości do szerokości wynosi około 11: 1 lub 12: 1.

Solomonic

Stolica Kolumny Salomonowej

Salomonowe kolumny były wynalazkami barokowych architektów w Europie. Nie były używane w starożytności, ale barokowi architekci nazywali je „Salomonami”, ponieważ opierały się na opisie kolumn w wielkiej świątyni króla Salomona w Starym Testamencie. Kolumna Salomona zaczyna się na podstawie i kończy na dużej, podobnie jak kolumna klasyczna, ale wałek obraca się wokół zwykłych parametrów kolumny, tworząc dramatyczny, serpentynowy efekt ruchu. Najbardziej znanym zastosowaniem kolumn salomońskich jest baldocchino zaprojektowane przez Berniniego dla Bazyliki Świętego Piotra w Watykanie.

Znaczące kolumny w historii

  • Kolumna Aleksandra
  • Filary Ashoki
  • Kolumna zwycięstwa w Berlinie
  • Kolumna Trójcy Świętej w Ołomuńcu
  • Żelazny filar Delhi
  • Pomnik wielkiego pożaru Londynu
  • Kolumna Nelsona
  • Kolumny rostralne
  • Kolumna Zygmunta
  • Kolumna Trajana

Zobacz też

  • Architektura
  • Budowa

Referencje

  • Curl, James Stevens. 2003. Architektura klasyczna: wprowadzenie do słownictwa i niezbędników, wraz z wybranym słownikiem terminów. Nowy Jork: Norton. ISBN 0393731197.
  • Harbeson, John F. 2008. Studium projektowania architektonicznego: ze szczególnym odniesieniem do programu Beaux-Arts Institute of Design. Klasyczna seria o Ameryce w sztuce i architekturze. Nowy Jork: W.W. Norton. ISBN 978-0393731286.
  • Semes, Steven W. 2004. Architektura klasycznego wnętrza. Klasyczna seria o Ameryce w sztuce i architekturze. Nowy Jork: W.W. Norton. ISBN 0393730751.

Pin
Send
Share
Send