Kas yra betoninė sija?

Konstrukcijų inžinerijoje betoninė sija yra laikantis elementas, kuris gali būti naudojamas tiek horizontalioms, tiek vertikalioms apkrovoms kelti. Šios sijos, žinomos kaip gelžbetoninės sijos arba gelžbetonio (RCC) sijos, gaminamos į betoną įdėjus plieninius strypus, plokštes arba pluoštus. Toks plieninis sutvirtinimas padidina sijos stiprumą ir leidžia sijai susidoroti su tempimo įtempiais ir atsispirti lenkimui. Be plieninės armatūros betono sija būtų trapi ir lūžtų nuo jai taikomų apkrovų.

Betono ir plieno šiluminio plėtimosi koeficientas panašus. Šis panašumas užtikrina, kad dėl dviejų medžiagų šiluminio plėtimosi ir šiluminio susitraukimo skirtumų atsiranda nedidelis vidinis įtempis arba jo nėra. Kitu atveju tokie skirtumai galėjo susilpninti betono siją. Kitas veiksnys, leidžiantis toliau efektyviai perduoti įtempius tarp plieno ir betono, yra tai, kad šlapiam cementui, kuris yra užteptas ant plieno, išdžiūsta, jo paviršius tiksliai atitinka plieno paviršiaus. Kad plienas ir betonas geriau susijungtų, plienas paprastai yra gofruotas arba grublėtas.

Plieno įdėjimas į betoną apsaugo jį nuo oro sąlygų ir apsaugo nuo korozijos. Jei plienas rūdytų, jis išsiplės, įtrūktų ir atsiskirtų nuo betono apvalkalo. Tai vėl susilpnintų sijos konstrukciją.
Betoninės sijos plačiai naudojamos šiuolaikinėje pastatų statyboje ir greitkelių tiltų statyboje. Tiltams įprasta naudoti įtemptojo betono sijas. Šios sijos gaminamos ištempiant didelio stiprumo plieno sausgysles, aplink jas liejant betoną ir atleidžiant sausgysles, kai betonas pradeda kietėti. Stačiakampiai skerspjūviai ir universalūs sijų skerspjūviai dažniausiai naudojami plieninio karkaso pastatų konstrukcijose. Universali sija taip pat žinoma kaip I-beam, plataus flanšo sija arba universalioji kolona.

Vidinėms ir išorinėms betono sijos jėgoms, sijos įlinkiams nustatyti naudojami įvairūs matematiniai metodai, apskaičiuoti sijos skaičiuoklės kompiuterine programa. Sijos jėgos nustatomos taikant tiesioginio standumo arba poslinkio metodą, momento pasiskirstymo metodą ir lankstumo metodą. Sijos įlinkiai nustatomi šlaito įlinkio metodu ir virtualaus darbo metodu. Eulerio-Bernoulli sijos lygtis dažniausiai naudojama sijų konstrukcijų pluošto analizei atlikti.

Kad konstrukcija būtų struktūriškai patikima, inžinieriams svarbu apskaičiuoti, kokią apkrovą gali saugiai atlaikyti betoninė sija ir kokias jėgas ji veiks. Sijos įlinkių ieškoma ir dėl konstrukcijos saugumo, pavyzdžiui, siekiant sumažinti sijos sąlytį su statybinėmis medžiagomis, kurios gali būti trapios. Sijos įlinkiai taip pat gali būti atliekami siekiant suteikti architektūrai estetiškesnę išvaizdą; pavyzdžiui, siekiant užtikrinti, kad sijos nenuslinktų.