26.7 : עיצוב עמודים תחת עומס אקסצנטרי

תכנון עמודים כדי לעמוד בעומסים אקסצנטריים הוא היבט קריטי של הנדסת מבנים, מה שמבטיח שמבנים יכולים לתמוך בעומסים מחוץ למרכז ללא תקלה. תהליך תכנון זה חייב לתת את הדעת על הלחצים הנורמליים הנוספים המופעלים על ידי העמסה אקסצנטרית, אשר יכולים להשפיע באופן משמעותי על התפלגות המאמץ של העמוד ועל היציבות הכוללת. עומס אקסצנטרי המופעל על עמוד גורם ללחצים נורמליים שניתן להגדיר כשילוב של מאמצים עקב עומס צנטרי שווה ערך ומאמצי כפיפה נוספים. דבר זה מוביל להתפלגות לא אחידה של מאמץ שיש לנתח בקפידה כדי למנוע כשל מבני. שתי שיטות עיקריות משמשות בתכנון של עמודים בעומסים אקסצנטריים: שיטת המאמץ המותר ושיטת האינטראקציה.

שיטת המאמץ המותר היא גישה פשוטה שבה המאמץ המותר עבור עמוד טעון אקסצנטרי משווה למאמץ המרבי המותר עבור עמוד עם עומס אקסצנטרי. שיטה זו מפשטת את תהליך התכנון על ידי התייחסות למאמץ המותר כפונקציה של יחס התמירות של העמוד, המהווה מדד לנטייתו להתכווץ בעומס. עם זאת, שיטה זו מניחה שהמאמץ המותר להעמסה אקסצנטרית מקיף את המאמצים הנוספים עקב כפיפה, מה שמוביל לעיצובים שמרניים שעלולים לא לנצל את מלוא הפוטנציאל של החומר. השמרנות הטמונה בגישה זו מבטיחה בטיחות אך עלולה לגרום לעמודים גדולים ויקרים מהנדרש.

שיטת האינטראקציה מציעה גישה ניואנסית יותר על ידי התחשבות הן במאמצים המותרים עקב עומס אקסצנטרי והן בלחצים הנובעים ממומנטי הכפיפה. שיטה זו מספקת מסגרת לחישוב המאמץ המקסימלי שהעמוד יכול לעמוד בו ללא מומנט (עומס אקסצנטרי טהור) והמאמץ המרבי עקב כפיפה טהורה (ללא עומס צירי). על ידי התחשבות בתנאים אלה בו זמנית, שיטת האינטראקציה מאפשרת הערכה מדויקת יותר ופחות שמרנית של המאמצים המותרים בעמודים טעונים אקסצנטרית.

בפועל, שיטת האינטראקציה מועדפת לרוב בשל יכולתה לאזן בין בטיחות ליעילות החומר. היא דורשת ניתוח מפורט של התפלגות המאמץ בתוך העמוד, תוך התחשבות בעומסים ציריים ובמומנטים של כפיפה.