Kas ir staru stīvums?

Tilta gadījumā ir viegli novērtēt motivāciju izveidot siju, kas ir izturīga pret novirzi. Piemēram, betonam ir lieliska spiedes izturība, bet tilts, kas izgatavots tikai no betona, būtu slikta izvēle. Betons nav stiprs, kad tas ir saliekts; no betona izgatavots tilts gravitācijas ietekmē sagāzīsies vidū un, iespējams, sabruks. Tilts varētu būt daudz stiprāks, ja tam būtu kaut kāds pamats vai skelets, lai tas pārāk daudz neliecētos vidū.

Sijas stingrību var aprēķināt, izmantojot divus faktorus. Pirmais faktors ir elastības modulis. Šī ir materiāla īpašība, kas saistīta ar materiāla tendenci deformēties vai izstiepties, kad tiek pielietots spriegums. Ja sija ir izgatavota no nerūsējošā tērauda, ​​tai būs lielāks elastības modulis nekā, piemēram, alumīnijam. Tas ir tāpēc, ka, ja vieni un tie paši spēki tiek piemēroti vienai un tai pašai tērauda un alumīnija formai, tērauda priekšmets deformētos mazāk. Pat ja metāli nedeformējas daudz, salīdzinot ar gumijas lentēm, tie uzvedas vienādi; tie izstiepjas proporcionāli tam, cik smagi spēks tos velk. Tātad sijai, kas izgatavota no materiāla ar augstu elastības moduli, būs augsta staru kūļa stingrība, padarot to mazāku iespējamību, ka tā locīsies.

Otrs sijas stinguma faktors ir sijas šķērsgriezuma laukuma inerces moments. Tas ir saistīts ar materiāla vertikālo sadalījumu tuvu sijas centram vai prom no tā. Inženierbūvē bieži izmantots siju dizains ar lielu laukuma inerces momentu ir I-siju. To sauc par I-staru tā šķērsgriezuma dēļ, kas ir veidots kā burts “I”. Šī forma lielu daļu materiāla fokusē uz šķērsgriezuma apakšējo un augšējo daļu, un centrālajos reģionos ir pietiekami daudz materiāla, lai savienotu ārējās daļas. Šīs formas iemesls ir tas, ka tā palielina laukuma inerces momentu noteiktam materiāla daudzumam. Visbiežāk izmantotais materiāls I-sijām ir tērauds, kas nodrošina augstu elastības moduli. Šīs divas I veida sijas īpašības piešķir tai ļoti augstu gaismas stingrību.