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.