تشکیل پدیده ستون کوتاه در سازه‌های بتنی‌آرمه باعث انهدام‌ ترد و شکننده خواهد شد لذا بایستی روند محاسبات به صورتی باشد که این ستون‌ها در محدوده ارتجاعی باقی بمانند (کنترل عملکرد ارتجاعی ستون‌های کوتاه صرفا با تحلیل‌های غیرخطی امکان‌پذیر می‌باشد). به دلیل سختی خمشی بسیار بالا در این ستون‌ها، جاری شدن خمشی به تعویق افتاده و عملا با رسیدن نیروی برشی ستون به حد مقاومت برشی آن، انهدام برشی (شکست ترد) رخ می‌دهد. مطابق با آئین نامه ACI مقاومت برشی ناشی از آرماتورهای عرضی نبایستی بیش از چهار برابر مقاومت برشی ناشی از بتن باشد، لذا طراح نمی‌تواند بیشتر از یک حد مشخص در مقطع خاموت استفاده کند در نتیجه با استفاده از این حد ماکزیمم ارائه شده توسط ACI برای خاموت‌ها، می‌توان مقدار حداکثر مجاز آرماتورهای عرضی در این مقطع را به دست آورد. در صورتی که نیاز طراحی خاموت بیشتر طلب کند در این صورت حتما بایستی ابعاد مقطع افزوده شود و اجازه استفاده خاموت بیشتر از حد ماکزیمم وجود ندارد. 

یک سناریوی جالب مشاهده در آنالیز و واقعیت، امکان تشکیل خرابی دنباله‌دار در یک خط ستون در ارتفاع ساختمان می‌باشد. این رفتار در برج چامپین در سانتا مونیکا مشاهده شده است (شکل روبه‌رو). این ساختمان بتنی 16 طبقه آسیب‌های جدی‌ در اثر زلزله نورثریچ متحمل شده است. مقاومت جانبی در راستای طولی توسط قاب‌های خمشی بتن‌آرمه تامین می‌شود. در طی زلزله نورثریچ بسیاری از ستون در یکی از قاب‌ها در ارتفاع ساختمان در موقعیت‌های مختلفی دچار شکست شداند. یکی از دلایل شکست ستون‌ها اجرای غیرعمدی میانقاب و تشکیل اثر "ستون-کوتاه" می‌باشد.

اجتناب از تغییرات ناگهانی مقاومت و سختی در ارتفاع ساختمان

در توزیع ارتفاعی مقاومت و سختی ساختمان بایستی به دو نکته مهم توجه داشت: 1-پیوسته بودن توزیع سختی و مقاومت 2-عدم تغییرات ناگهانی و شدید در مقاومت و سختی.  جابجایی افقی محل موثر مقاومت و سختی تاثیر بسیار نامطلوبی در رفتار جانبی سازه خواهد گذاشت. عدم بهره‌گیری از ظرفیت کلی سازه، تمرکز خرابی و خسارت در طبقات دارای تغییرات ناگهانی و... از جمله عواقبی می‌باشد که در انتظار چنین سازه‌هایی می‌باشد. ورود به حوزه فرا ارتجاعی و تشکیل مفصل پلاستیک باعث اتلاف انرژی و افزایش شکل‌پذیری ساختمان خواهدشد. این مورد در هر چهار ساختمان طراحی شده مشهود است و همگی به مقدار کم یا زیاد از خسارت ناشی از زلزله سهم دارند. چگالی توزیع خسارت و یکنواختی خرابی در ارتفاع ساختمان نشان دهنده توان اتلاف انرژی آن سیستم مقاوم خواهد بود، هرچقدر این چگالی در اتفاع ساختمان یکنواخت بوده و تغییرات آن ملایم باشد نشان از شکل‌پذیری مطلوب خواهد بود. پس با وجود اینکه هر چهار ساختمان دارای اتلاف انرژی هستند ولی به دلیل چگالی غیریکنواخت در توزیع خرابی دارای توان اتلاف انرژی بسیار پایین می‌باشند.

جلوگیری از تشکیل طبقه نرم

به دلیل توزیع نامطلوب مفاصل پلاستیک در ارتفاع سازه احتمال تشکیل طبقه نرم بیشتر خواهد شد و به همین دلیل نه تنها از حداکثر ظرفیت جانبی سازه استفاده نمی‌شود بلکه شکل‌پذیری سازه نیز بسیار محدود می‌گردد. شرایط ایده‌آل حالتی است که تمامی تیرها مفصل شده و در نهایت در مرحله آخر پای ستون‌های اصلی وارد حوزه غیرخطی شود و ستون‌‌ها در طبقات خطی بمانند. مشخصا این طرح برای ساختمان‌های مسکونی توجیه اقتصادی نخواهد داشت. ولی می‌توان از حالت ترکیبی مکانیزم تیر و ستون مطابق با شکل روبه‌رو استفاده کرد به شرطی که طبقه نرم تشکیل نگردد.

دانلود کلیپ کامل تشریح خرابی‌های ستون کوتاه، طبقه نرم و میانقابها در زلزله 21 آبان 1396 کرمانشاه

تشکیل ستون کوتاه بتن‌آرمه تا ناپایداری جانبی و ثقلی ستون بتن‌آرمه

عملکرد ستون‌های ضعیف و ترد بتن‌آرمه

عملکرد ستون‌های مقاوم بتن‌آرمه

مکانیزم تشکیل ستون کوتاه به دلیل میانقاب

مودهای شکست ستون‌های بتن‌آرمه (ارزیابی خسارت ستون‌های بتن‌آرمه)

کارکرد مطلوب و غیرمطلوب تلاش‌های FC و DC

توالی تشکیل مفاصل پلاستیک (توالی خرابی مطلوب لرزه‌ای - حذف طبقه نرم)

توالی تشکیل مفاصل پلاستیک (توالی خرابی نامطلوب لرزه‌ای - تشکیل طبقه نرم)

راهکارهای پیشنهادی برای جلوگیری از طبقه نرم در ساختمان‌های با طبقه‌ هم‌کف باز

چراییِ کمانش ستون‌های بتن‌آرمه در زلزله 21 آبان 96 کرمانشاه

کمانش ستون‌های بتنی

1-نحوه تغییر توالی تشکیل مفاصل پلاستیک با تغییر نسبت مقاومت ستون‌ها

2-نحوه تغییر توالی تشکیل مفاصل پلاستیک با تغییر نسبت مقاومت ستون‌ها

3-نحوه تغییر توالی تشکیل مفاصل پلاستیک با تغییر نسبت مقاومت ستون‌ها

این مطالب بخش‌هایی از دوره جامع طراحی عملکردی و بهسازی لرزه‌ای با نرم‌افزار Sap2000 می‌باشد.

دوره طراحی عملکردی و مقاو‌م‌سازی لرزه‌ای دوره طراحی عملکردی و بهسازی لرزه‌ای طراحی عملکردی  طراحی براساس عملکرد دوره طراحی براساس عملکرد و مقاو‌م‌سازی لرزه‌ای دوره طراحی براساس عملکرد و بهسازی لرزه‌ای دوره تحلیل غیرخطی و طراحی براساس عملکرد دوره تحلیل غیرخطی و طراحی عملکردی دوره تحلیل غیرخطی و بهسازی لرزه‌ای دوره تحلیل غیرخطی و مقاوم‌سازی لرزه‌ای