ÇELİK YAPILAR (2+1)
Yrd. Doç. Dr. Ali SARIBIYIK
Dersin Amacı Çelik yapı sistemlerini, malzemelerini ve elemanlarını tanıtarak, çelik yapı hesaplarını kavratmak.
Dersin İçeriği
Çelik yapı sistemleri, kullanım yerlerini, Çelik yapı
malzeme türleri, bulonlar, kaynakları, Çelik yapı
sistemini etklileyen statik ve dinamik yük hesaplarını,
Çelik yapı elemanlarının kesit tayini ve gerilme tahkiki
hesaplarını, Bulon, perçin ve kaynak hesaplarını,
Çelik yapıların korozyon ve yangın gibi etkilere karşı koruma yöntemleri öğretmek
Ders Akışı
Hafta Konular
1 Giriş ve genel tanımlar
2 Çelik yapı sistemleri, kullanım yerleri
3 Çelik yapı malzeme türleri
4 Çelik yapıların korozyon ve yangın gibi etkilere karşı koruma yöntemleri
5 Çekme elemanı
6 Basınç elemanı
7 Basınç elemanı
8 Kirişler
9 Bulon hesapları
10 ara sınav
11 Bulon hesapları
12 Kaynak hesapları
13 Kaynak hesapları
14 Kaynak hesapları
DEĞERLENDİRME SİSTEMİ
YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARI SIRA KATKI
YÜZDESİ
Ara Sınav 1 70
Kısa Sınav 2 20
Ödev 1 10
Toplam 100
Finalin Başarıya Oranı 50
Yıliçinin Başarıya Oranı 50
Toplam 100
AKIŞ
Çelik Yapıların Tarihçesi
Yapısal Çelik Üretimi
Malzeme Özellikleri
Çelik Profiller
Çeliğin Üstünlükleri
Çeliğin Sakıncalı Yanları
Çelik Kullanım Alanları
Çelik Yapıların tarihçesi
1779-1875 Font köprüler
1846-1890 Dövme çelik
1890- Dökme çelik köprü ve yüksek yapılar
Yapısal Çelik • Dövülerek, preslenerek ve haddeden
geçirilerek şekil alabilen demir alaşımlara çelik
denir.
• Çelik esas itibariyle bir demir + karbon
alaşımdır. Yüksek ölçüde demir, düşük ölçüde
karbon.
• Karbon miktarı arttıkça çeliğin dayanımı da
artar. Ancak bu durumda çelik daha gevrek
hale gelir. Kaynaklanabilirliği azalır.
Dolayısıyla hem yüksek dayanımlı hem de
yeterli sünekliğe sahip çeliğin üretiminde
karbon yüzdesi hassas ve önemli bir rol
oynamaktadır.
• Çelik alaşımına ayrıca fosfor, kükürt, azot,
silisyum, manganez, bakır, krom, nikel gibi
elemanlar ilave edilerek kaliteli çelikler elde
edilir. Diğer elemanların çeliğin özelliklerine
olan etkisi karbonun tekbaşına olan etkisinin
bir fonksiyonu olarak "Karbon eşdeğeri”, CE
ile ifade edilir.
Çelik üretiminde kullanılan alaşımlar
Krom (Cr): Çeliğin mukavemetini, paslanma ve sürtünmeye karşı
dayanıklılığını artırır.
Bakır (Cu): Sünekliğini ve paslanmaya karşı dayanıklılığını artırır.
Manganez (Mn) ve Silisyum (Si): Taşıma gücünü ve düşük sıcaklıkta
sünekliği artırır. Ergimiş çelikteki serbest oksijeni alır ve gaz habbecikleri önler.
Malibden (Mo): Özellikle yüksek sıcaklıkta çelik mukavemetini ve
paslanmaya karşı dayanıklılığı artır.
Vanadium (V), Nikel (Ni), yüksek kaliteli çelik üretiminde kullanılır.
Malzeme olarak Çelik
• Çeliğin mekanik özellikleri çekme deneyi sonucunda elde edilen gerilme - şekil
değiştirme grafiği yardımıyla belirlenir. Çelik yapılarda kullanılan yapısal çeliklerin
statik yükler ve çekme kuvvetleri altındaki dayanımı dayanımını tanımlamak için
malzemenin akma sınırı özelliğinden yararlanılır.
Çeliğin üstün özellikleri • Homojen ve izotrop bir malzeme.
• Çeliğin çekme mukavemeti basınç mukavemetine eşit.
• Üretimi sürekli denetim altında.
• Yüksek mukavemetli bir malzeme.
• Öz ağırlığın taşınan yüke oranı düşük.
• Çelik sünek bir malzeme. Büyük şekil değiştirebilme özelliği.
• Çelik yapı elemanlarında değişiklik ve takviye olanağı.
• Çelik yapı elemanı yerine monte edildiği anda tam yükle çalışabilir. Yapım
süresi azalır.
• Sökülüp yeniden kullanılabilme.
• Çelik atölyelerinde imalat şantiyede sadece montaj. Hava koşullarından
bağımsız inşaat.
Çeliğin Sakıncalı Yanları -Yorulma
• Yorulma çelik yapılar için önemli bir sorundur. Yorulma, tekrar eden
yükleme yük boşalmaları sonucu zaman içerisinde mikro çatlakların
makro çatlağa dönüşmesi sonucu oluşur.
• Yorulma çatlaklar tekrarlı yükler etkisindeki tüm çelik yapılarda
(örneğin köprüler) meydana gelebilir.
• Yorulma çatlaklarının oluşmasının en büyük sakıncası gevrek
kırılmaya sebep olmasıdır.
Çeliğin Sakıncaları-Korozyon
Korozyonun (paslanmanın) kontrol edilmesi için yöntemler:
• Koruyucu kaplama (örnek: epoksi kaplamalı çelikler)
• Galvanik kaplama (Çinko kaplama ile yapılır)
• Özel alaşımlı çelikler (örneğin: Paslanmaz Çelik)
• Katodlama ile koruma (genelde yer altı yapılarında kullanılır. Ters elektrik akımıyla
çelik katoda dönüştürülür.)
• KULLANIM ALANLARI
• Çok katlı yapılarda
Büyük açıklıkların geçilmesinde
Endüstri yapıları otoparklar, Portatif yapılarda
Köprülerde
Deprem ve Çelik Yapılar
• Deprem etkileri altında bir yapının enerji yutması isteniyorsa yapı
malzemesinin sünek davranışı gereklidir. Çeliğin, kopmadan büyük
deformasyon yapabilme özelliği yani büyük bir şekil değiştirme
sığası olması ve yüksek dayanımı, malzemeyi deprem bölgelerinde
inşa edilecek olan yapılar için ideal bir malzeme durumuna
getirmektedir.
• Çelik, öz ağırlığının toplam yük içindeki payının küçük olması
nedeniyle, hafif yapı çözümleri sağlamaktadır. Yüksek dayanımı
nedeniyle de daha ekonomik kesitler kullanılabilmekte ve temele
aktarılan toplam yük azalmaktadır. Dolayısıyla deprem yükleri de
azalmaktadır.
• Çelik sıkı ve sürekli denetimle üretilmekte olup, yapı elemanları ve
birleşimler kontrole açıktır ve herhangi bir aksaklığı gizlemek zordur.
• Kolay onarım ve güçlendirme olanağının bulunması, hızlı ve hava
koşullarından bağımsız inşaat yapılabilmesi, deprem için önemli bir
kolaylık sağlamaktadır.