प्रबलित कंक्रीट कॉलम

प्रबलित कंक्रीट कॉलम एक संरचनात्मक सदस्य है जिसे संपीड़ित भार उठाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो सुदृढ़ीकरण प्रदान करने के लिए एम्बेडेड स्टील फ्रेम के साथ कंक्रीट से बना है। डिज़ाइन उद्देश्यों के लिए, कॉलमों को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: छोटे कॉलम और पतले कॉलम।

छोटे कॉलम
छोटे कॉलम की शक्ति सामग्री की शक्ति और अनुप्रस्थ काट की ज्यामिति द्वारा नियंत्रित होती है। पुनर्निर्माण रीबार को कॉलम में धाराप्रवाही स्थिति में रखा जाता है ताकि अतिरिक्त अक्षीय कठिनाई प्रदान की जा सके। इसके साथ ही इस्ताले की अतिरिक्त कठिनाई को ध्यान में रखते हुए, कॉलम के लिए नामांकित लोडिंग क्षमता ( Pn ) को सीमेंट की अधिकतम दबाव स्थिति ( fc' ), इस्पात का यील्ड स्ट्रेस ( fy ), कॉलम के कुल अनुप्रस्थ काट क्षेत्र ( Ag ), और इस्पात रीबार का कुल अनुप्रस्थ काट क्षेत्र ( Ast ) के माध्यम से मापा जाता है।
 * $$\begin{align}

P_\mathrm{n} &= 0.85f'_\mathrm{c}(A_\mathrm{g} - A_\mathrm{st}) + A_\mathrm{st}f_\mathrm{y}\\ \end{align}$$ जहां पहला पद कंक्रीट द्वारा उठाए गए भार का प्रतिनिधित्व करता है और दूसरा पद स्टील द्वारा उठाए गए भार का प्रतिनिधित्व करता है। चूँकि स्टील की उपज शक्ति कंक्रीट की तुलना में अधिक परिमाण का एक क्रम है, स्टील की एक छोटी सी मात्रा कॉलम की शक्ति को बहुत बढ़ा देगी।

डिज़ाइन भार
एक रूढ़िवादी अनुमान देने और अंतिम संरचनात्मक प्रणाली में अतिरेक का निर्माण करने के लिए, एसीआई बिल्डिंग कोड आवश्यकताएँ $$\mathrm{{\phi}P_\mathrm{n}}\,\!$$ का अधिकतम कम डिज़ाइन भार देती हैं! जहां $$\mathrm{\phi}\,\!$$, उपयोग किए गए कॉलम के प्रकार के लिए शक्ति में कमी का कारक है। सर्पिल स्तम्भों के लिए
 * $$\begin{align}

{\phi}P_\mathrm{n(max)} &= 0.85\phi[0.85f'_\mathrm{c}(A_\mathrm{g} - A_\mathrm{st}) + A_\mathrm{st}f_\mathrm{y}]\\ \end{align}$$ जहां $$\mathrm{\phi} = 0.75\,\!$$. बंधे हुए कॉलम के लिए
 * $$\begin{align}

{\phi}P_\mathrm{n(max)} &= 0.80\phi[0.85f'_\mathrm{c}(A_\mathrm{g} - A_\mathrm{st}) + A_\mathrm{st}f_\mathrm{y}]\\ \end{align}$$

जहां $$\mathrm{\phi} = 0.65\,\!$$ शक्ति संकुचन कारक के बाद अतिरिक्त कमी कॉलम की लोडिंग में किसी भी विलक्षणता को ध्यान में रखकर की जाती है। कॉलम के एक छोर की ओर भार वितरित करने से कॉलम में एक क्षण उत्पन्न होगा और पूरे पार अनुभाग को भार उठाने से रोका जाएगा, जिससे कॉलम के उस छोर की ओर उच्च तनाव सांद्रता उत्पन्न हो सकता है।

सर्पिल कॉलम
सर्पिल कॉलम बेलनाकार कॉलम होते हैं जिनके चारों ओर एक सतत पेचदार पट्टी लपेटी रहती है। सर्पिल अनुप्रस्थ दिशा में सहायता प्रदान करने और कॉलम को बैरलिंग से रोकने का काम करता है। सुदृढीकरण की मात्रा को शेल से संबंधित अतिरिक्त भार-वहन क्षमता प्रदान करने के लिए आवश्यक है ताकि शेल के गिरने पर खोई हुई शक्ति की भरपाई की जा सके। सर्पिल रीबार के और अधिक मोटा होने के साथ, अक्षीय रूप से भार किया गया कंक्रीट सिस्टम की सबसे कमजोर कड़ी बन जाता है और अतिरिक्त रीबर से शक्ति का योगदान तब तक प्रभावी नहीं होता है जब तक कि कॉलम अक्षीय रूप से विफल नहीं हो जाता। उस बिंदु पर, सर्पिल सुदृढीकरण से प्राप्त अतिरिक्त शक्ति भयावह विफलता को रोकती है और इसके स्थान पर बहुत धीमी नमनीय विफलता को जन्म देती है।

एसीआई बिल्डिंग कोड आवश्यकताएँ सर्पिल सुदृढीकरण की मात्रा पर निम्नलिखित प्रतिबंध लगाती हैं।

एसीआई कोड 7.10.4.2: यथास्थान निर्माण के लिए, सर्पिल का आकार 3/8 इंच व्यास से कम नहीं होना चाहिए।

एसीआई कोड 7.10.4.3: स्पाइरल के बीच स्पष्ट दूरी 3 इंच से अधिक नहीं होगी, न ही 1 इंच से कम होगी।

धारा 10.9.3 वॉल्यूमेट्रिक सर्पिल सुदृढीकरण अनुपात ρs के माध्यम से सर्पिल सुदृढीकरण की मात्रा के लिए एक अतिरिक्त निचली सीमा जोड़ती है।


 * $${\rho}_{s} = 0.45 \left( \frac{A_g}{A_{ch}} - 1 \right) \frac{f'_c}{f_{yt}}$$

जहां Ach शेल क्षेत्र है, पार अनुभागीय क्षेत्र अनुप्रस्थ सुदृढीकरण के बाहरी किनारों तक मापा जाता है। P = f/A

बंधे हुए कॉलम
बंधे हुए कॉलम में बंद पार्श्व संबंध पूरे कॉलम में लगभग समान रूप से स्थित होते हैं। संबंधों का अंतर इस मायने में सीमित है कि वे उनके बीच बैरलिंग विफलता को रोकने के लिए पर्याप्त निकट होने चाहिए, और इतनी दूर होने चाहिए कि वे कंक्रीट की सेटिंग में हस्तक्षेप न करें। एसीआई कोडबुक संबंधों के बीच अंतर पर एक ऊपरी सीमा लगाती है।

एसीआई कोड 7.10.5: संबंधों की लंबवत दूरी 16 अनुदैर्ध्य बार व्यास, 48 टाई बार या तार व्यास, या संपीड़न सदस्य के न्यूनतम आयाम से अधिक नहीं होनी चाहिए।

यदि संबंधों को बहुत दूर तक फैलाया जाता है, तो कॉलम को संबंधों के बीच में कतरनी विफलता और बैरल का अनुभव होगा।

स्लेंडर कॉलम
कॉलम तब पतले माने जाते हैं जब उनका पार अनुभागल क्षेत्र उनकी लंबाई के अनुपात में बहुत छोटा होता है। छोटे कॉलम के विपरीत, पतले कॉलम अपनी ज्यामिति द्वारा सीमित होते हैं और कंक्रीट या स्टील सुदृढीकरण की उत्पत्ति से पहले झुक जाएंगे।

कॉलम का अरेखीय अनुकरण
प्रबलित कंक्रीट कॉलम का अनुकरण करने के लिए सीमित और असीमित कंक्रीट के लिए कुछ विश्लेषणात्मक तनाव-तनाव मॉडल और क्षति सूचकांक हैं जो रकाब के अंदर और बाहर स्थित सीमित और अप्रतिबंधित कंक्रीट के तनाव-तनाव संबंध और क्षति का मूल्यांकन करने के लिए किसी भी प्रयोगात्मक परीक्षण के बिना संभव बनाते हैं। चक्रीय और मोनोटोनिक लोडिंग के अधीन कॉलम के ऐसे मॉडल और सिमुलेशन देखने के लिए, निम्नलिखित लिंक देखें:,