प्रबलित कंक्रीट कॉलम

प्रबलित कंक्रीट स्तंभ 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 स्तंभों की ताकत सामग्री की ताकत और क्रॉस सेक्शन की ज्यामिति द्वारा नियंत्रित होती है। पुनर्निर्माण रीबार को स्तंभ 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, स्तंभ के लिए नामांकित लोडिंग क्षमता ( Pn ) को सीमेंट की अधिकतम दबाव स्थिति ( fc' ), इस्पात का यील्ड स्ट्रेस ( fy ), स्तंभ के कुल क्रॉस सेक्शन क्षेत्र ( Ag ), और इस्पात रीबार का कुल क्रॉस सेक्शन 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 को दर्शाता है और दूसरा पद स्टील द्वारा उठाए गए भार को दर्शाता है। क्योंकि स्टील की उपज ताकत कंक्रीट की तुलना में परिमाण का एक क्रम है, स्टील के एक छोटे से जोड़ से स्तंभ की ताकत में काफी वृद्धि होगी।

डिज़ाइन लोड
एक रूढ़िवादी अनुमान देने और अंतिम संरचनात्मक प्रणाली में अतिरेक बनाने के लिए, एसीआई बिल्डिंग कोड आवश्यकताएँ अधिकतम कम डिज़ाइन भार देती हैं $$\mathrm{{\phi}P_\mathrm{n}}\,\!$$ कहाँ $$\mathrm{\phi}\,\!$$ प्रयुक्त कॉलम के प्रकार के लिए ताकत में कमी का कारक है। सर्पिल स्तंभों 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}$$ कहाँ $$\mathrm{\phi} = 0.75\,\!$$. बंधे हुए स्तंभों के लिए
 * $$\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}$$ कहाँ $$\mathrm{\phi} = 0.65\,\!$$. ताकत में कमी कारक से परे अतिरिक्त कमी कॉलम की लोडिंग में किसी भी विलक्षणता के लिए जिम्मेदार है। स्तंभ के एक छोर की ओर भार वितरित करने से स्तंभ में एक क्षण उत्पन्न होगा और पूरे क्रॉस सेक्शन को भार उठाने से रोका जाएगा, इस प्रकार स्तंभ के उस छोर की ओर उच्च तनाव सांद्रता उत्पन्न होगी।

सर्पिल स्तंभ
सर्पिल स्तंभ बेलनाकार स्तंभ होते हैं जिनमें स्तंभ के चारों ओर एक सतत पेचदार पट्टी लपेटी रहती है। सर्पिल अनुप्रस्थ दिशा में सहायता प्रदान करने और स्तंभ को बैरल विफलता से बचाने का कार्य करता है। सुदृढीकरण की मात्रा को शेल से उत्पन्न भार से अधिक या उसके बराबर अतिरिक्त भार वहन करने की क्षमता प्रदान करने के लिए आवश्यक है ताकि शेल के गिरने पर खोई हुई ताकत की भरपाई की जा सके। सर्पिल रीबार के और अधिक मोटा होने के साथ, अक्षीय रूप से लोड किया गया कंक्रीट सिस्टम की सबसे कमजोर कड़ी बन जाता है और अतिरिक्त रीबार से ताकत का योगदान तब तक प्रभावी नहीं होता जब तक कि स्तंभ अक्षीय रूप से विफल नहीं हो जाता। उस बिंदु पर, सर्पिल सुदृढीकरण से अतिरिक्त ताकत भयावह विफलता को रोकती है और रोकती है, इसके बजाय बहुत धीमी नमनीय विफलता को जन्म देती है। अमेरिकी कंक्रीट संस्थान बिल्डिंग कोड आवश्यकताएँ सर्पिल सुदृढीकरण की मात्रा पर निम्नलिखित प्रतिबंध लगाती हैं।

 एसीआई कोड 7.10.4.2: कास्ट-इन-प्लेस 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 होनी चाहिए, न ही 1 इंच से कम होनी चाहिए। 

धारा 10.9.3 वॉल्यूमेट्रिक सर्पिल सुदृढीकरण अनुपात के माध्यम से सर्पिल सुदृढीकरण की मात्रा में एक अतिरिक्त निचली सीमा जोड़ता है ρs.


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

जहां एchशेल क्षेत्र है, अनुप्रस्थ सुदृढीकरण के बाहरी किनारों तक मापा जाने वाला क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र। पी = एफ/ए

बंधे हुए कॉलम
बंधे हुए स्तंभों में बंद पार्श्व संबंध पूरे स्तंभ में लगभग समान रूप से फैले हुए हैं। संबंधों की दूरी सीमित है क्योंकि वे उनके बीच बैरलिंग विफलता को रोकने के लिए पर्याप्त करीब होनी चाहिए, और इतनी दूर होनी 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 ऊर्ध्वाधर 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 स्तंभ संबंधों के बीच में कतरनी तनाव विफलता और बैरल का अनुभव करेगा।

पतले स्तंभ
कॉलम पतले होने के योग्य तब माने जाते हैं जब उनका क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र उनकी लंबाई के अनुपात में बहुत छोटा होता है। छोटे स्तंभों के विपरीत, पतले स्तंभ अपनी ज्यामिति द्वारा सीमित होते हैं और कंक्रीट या स्टील सुदृढीकरण उत्पन्न होने से पहले झुक जाएंगे।

स्तंभों का अरेखीय अनुकरण
प्रबलित कंक्रीट स्तंभों का अनुकरण करने के लिए सीमित और अप्रतिबंधित 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 स्तंभों के ऐसे मॉडल और सिमुलेशन देखने के लिए, निम्नलिखित लिंक देखें:,