METAL YAPI MALZEMELERİ

METALLER

İnşaat mühendisliğinde kullanılan metaller, bileşimlerine göreiki gruba ayrılır.

a) Demirli metaller,

b) Demirsiz metaller.

DEMIRLI METALLER

Demirli metaller, bileşiminde demir bulunan metallerdir.Bunlara örnek olarak demir, çelik ve çeşitli demir ve çelikalaşımları gösterilebilir. Bu metal malzemeler yapıda taşıyıcıeleman olarak kullanılır.

DEMIRSIZ METALLER

Demirsiz metaller, bileşiminde demir bulundurmayan tümdiğer metallerdir. Bunlara örnek olarak alüminyum, bakır,çinko, kurşun ve bunların alaşımları gösterilebilir. Bu metalleryapıda genellikle taşıyıcı görevi olmayan veya çok az olanelemanların yapımında kullanılır. Bu nedenle bu metaller detaymalzemeleri sınıfına girer.

DEMIRLI METALLER

Pik Demir

Bileşiminde % 2-4 karbon ile bir miktar silis, kükürt, fosfor vemanganez bulunan bu demir, fırından alınarak pik adı verilenkalıplara dökülür ve buna pik demir denir.

Dökme Demir

Dökme demir, pik demirinin tekrar ergitilerek kalıplaradökülmesiyle elde edilir.

Dökme demir inşaat sektöründe köprü mesnetlerinde, yollardarögar ve tesisat bacalarının kapaklarında v.b. yerlerde kullanılır.

ÇELIK

Bileşiminde % 2-0.05 arasında karbon bulundurandemirlere çelik denir.Çelikler kullanıldıkları yere göre perçin çeliği, yapıçeliği, ray çeliği, yay çeliği gibi isimler alırlar.

Yapıda kullanılan çelikler dört grupta incelenebilir.1. Çelik yapılarda taşıyıcı malzeme olarak kullanılan

çelikler,2. Betonarme yapılarda donatı çubuğu olarak kullanılan

çelikler,3. Çelik gergi teli ve çelik kablo olarak kullanılan

çelikler,4. Detay (ayrıntı) malzemesi olarak kullanılan çelikler.

ÇELIK YAPıLARDA TAŞıYıCı MALZEME OLARAK

KULLANıLAN ÇELIKLER

Çelik yapılarda kullanılan malzemeler profiller, lamaçelikleri, levhalar, dökme çelikten elemanlar ile bulon,perçin gibi birleştirme elemanlarıdır. Profiller I, U, L,T ve Z diye kesitlerine göre tanımlanan uzunelemanlardır. Bunlara uzun hadde ürünleri de denir. Lamaçelikleri dik dörtgen kesitli yassı ürünlerdir. Kalınlıkları100 mm’ye, genişlikleri 1250 mm’ye ulaşabilir. Saç levha,kalınlığı diğer iki boyuta oranla çok küçük olan bir yassıüründür.

Genel yapı çeliklerinin sınıflandırması ve mekaniközellikleri TS 2162 de verilmektedir. Ülkemizdeki yapıçelikleri Fe37 sınıfı çeliklerdir. Bu nedenle yukarıdasıralanan çelik yapı elemanları da Fe37 sınıfı çeliktenüretilmektedir. Bu çeliğin minimum akma sınırı 22kgf/mm2, minimum çekme mukavemeti 37 kgf/mm2 dir.

BETONARME YAPıLARDA DONATı ÇUBUĞU

OLARAK KULLANıLAN ÇELIKLER

Betonarme donatı çubukları beton yapıelemanlarında, betonun taşıyamadığı kayma veçekme gerilmelerini taşımak üzere kullanılançubuklardır. Bu görevi tam olarak yerinegetirebilmeleri için çubukların geniş bir yüzeyalanına ve yüzeylerinin ise, betona tutunmayıkolaylaştıracak bir pürüzlülüğe sahip olmasıgerekir. Hafif paslanmış çubuklar bu bakımdan iyiolmakla birlikte betona tutunmasını kolaylaştırmakiçin bu çubukların yüzeylerine bazı girinti veçıkıntılar da yapılır. Yüzeyinde çıkıntılar bulunançubuklara nervürlü, yüzeyinde girintiler bulunançubuklara da profilli çelik çubuk denir.

BETONARME YAPıLARDA DONATı ÇUBUĞU

OLARAK KULLANıLAN ÇELIKLER

GERGI TELI VE ÇELIK KABLO OLARAK

KULLANıLAN ÇELIKLER

Ön gerilmeli veya ard gerilmeli betonarme yapılarda gergi teliolarak kullanılacak çelik tel ve kablolarda öncelikle yüksekmukavemet aranır. Bu nedenle bu tellerin karbon yüzdesi dahayüksek, sünekliği daha azdır. Bu teller, tel çekme yöntemiyleüretilir. Hadde denilen bir başlığın bir tarafından kalıp olarakgiren tel diğer taraftan kesiti incelmiş ve uzamış olarak çıkar.İncelen tel soğuk işlem görmüş olduğundan, kesit alanı azaldığıhalde, eskisine oranla daha çok yük taşır. Bu tellerle ilgili bir TürkStandardı olmamakla birlikte bunlar yurt içinde üretilmektedir. Butellerle ilgili yabancı standartlar, tellerin karbon yüzdeleri, çekmedayanımları, minimum uzama oranları ve özellikle zamanla gevşememiktarına ilişkin sınırlamalar getirmektedir.

GERGI TELI VE ÇELIK KABLO OLARAK KULLANıLAN

ÇELIKLER

Ön gerilme tellerinde % 0.6 – 0.9 karbon ve aynı orandamangenez bulunur. Bunların çekme mukavemeti 150 kgf/mm2,binde ikilik akma sınırı 130 kgf/mm2 dolayındadır.

Ard gerilme işlerinde teller veya kablolar (7 ve 9 tellidemetler) kullanılır. Bunların bileşimi yukarıdaki gibidir.Çekme mukavemetleri 180 kgf/mm2, binde birlik akma sınırı125 kgf/mm2 dolayındadır. Gerek tellerde ve gereksekablolarda zamanla gevşeme sonucu gerilme azalması 30 senesonunda bile % 20’yi aşmaz.

Bazı özel işlerde (örneğin temeller) tel veya kablo yerinesoğuk işlem görmüş çubuklardan (çap 20-40 mm) dayararlanılır. Bunlarda karbon ve manganeze ek olarak birmiktar silikon bulunur. Çekme mukavemetleri 100 kgf/mm2dolaylarındadır.

GERGI TELI VE ÇELIK KABLO OLARAK KULLANıLAN

ÇELIKLERAsma köprü telleri de ön gerilme tellerine benzer bileşim veözelliklere sahiptir. Çekme mukavemeti 150 kgf/mm2 olupayrıca, galvanize edilerek korozyona karşı korunmuştur.

Öngerilme Teli : Yüksek dayanımlı çeşitli çaplarda üretilen(Genelde 7-8 mm) düz satıhlı yada nervürlü çeliklerdir.

Öngerilme Toronu : Türkiye’de çelik halat da deniyor.

Bir telin etrafında bir yada birden fazla telin yada enaz ikitelin birbirine sarılmasıyla elde edilmiş belirli özellikleresahip bir örüktür. Bunlardan en yaygın kullanılanı (7) teldenmeydana gelmiş toronlardır. Tellerin çapı 2-4 mm dir. Birtelin çapı (D) ile gösterilirse 7 telli toron’un çapı 3.06 Ddeğerini almaktadır.

GERGI TELI VE ÇELIK KABLO OLARAK

KULLANıLAN ÇELIKLER

Öngerilme Çubuğu : Yüksek dayanımlı belirli özellikleresahip çeşitli çaplarda üretilen özel alaşımlı çelik donatılardır.

Öngerilme Kablosu : Birçok öngerilme telinin, birçoköngerilme toronu yada öngerilme çubuğunun bir grup olarakkullanılması halidir. Bunlar ard çekme yöntemindekullanılmaktadır.

Öngerilme Donatısı : Öngerilmeli elemanlarda donatı olarakkullanılan belirli özelliklere sahip tel toron, çubuk yadabunlardan meydana gelen kablolardır.

DETAY (AYRıNTı) MALZEMESI OLARAK

KULLANıLAN ÇELIKLER

Detay (ayrıntı) malzemesi olarak galvanize saclar kullanılır.Galvanize sac levhalar düz, oluklu ve trapez kesitlidir. Düzsacların genişlikleri 100-120 cm, oluklu ve trapez kesitli saçlevhaların genişlikleri kıvrımlar nedeniyle 80-90 cmkadardır. Levhalar istenilen uzunlukta üretilebildiği halde,genellikle 2m’ lik boylarda satılır. Bunların kalınlığı 0.3-1.5mm arasında olabilir. Levhaların ağırlığı kalınlığına bağlıolarak 2.5 ile 15 kg/m arasında değişir. Düz olmayanlevhaların taşıyıcı özelliği de vardır. Bu özelliği nedeniyleahşap ve çelik fabrika yapılarının çatılarının kaplanmasındakullanılır.

DETAY (AYRıNTı) MALZEMESI OLARAK

KULLANıLAN ÇELIKLER

Diğer çelik malzemeler ise, çeşitli çelik saç profillerdir. Bunlar kapalı veya açıkkesitli olabilir. Yapıda daha çok kapı kasası, çelik doğrama gibi işlerde kullanılır.

Galvanize çelik borular da yapıda kullanılan bir diğer çelik malzemedir. Boruçapları bir İngiliz ölçü birimi olan “inch” cinsindendir. Ancak piyasada “inch”yerine “parmak” deyimi kullanılır. 1 parmak = 1 inch = 25.4 mm. En ufak çap yarımparmak (15 mm) en büyük çap ise, 6 parmak (150 mm) dir. Boruların birimağırlıkları çapa göre değişir. Uygulamada en çok kullanılan yarım, üç çeyrek vebir parmaklık galvanize boruların ağırlıkları sırasıyla 1.3, 1.7, 2.6 kg/m dir. 6parmaklık borunun metre ağırlığı 20 kg dolayındadır.

Başka bir diğer çelik malzeme de çelik lifleridir. Çelik lif, yaklaşık 0.2-0.5 mm çapında telin, 25-50 mm boylarda doğranmasıyla elde edilen birmalzemedir. Beton bileşimine katıldığında donatı vazifesi görerek betonelemanın darbelere, eğilmeye karşı dayanıklılığını artırır. Özellikle,aşınma etkisine maruz betonlarla (beton yollar) patlama etkisine maruzkalabilen betonlar (sığınak) için ideal bir malzemedir. Bu gibi yerlerdenormal donatıya ek olarak beton bileşimine çelik lif katılır.

ÇELIK MALZEMELERIN BIRLEŞTIRME

USULLERI

Yapıda kullanılan çelik malzemeler iki şekilde birleştirilebilir.

a) Sökülebilir birleşimler: Gerektiğinde sökülerek başka yerlerdekullanılabilecek şekilde birleştirilen elemanlardır. Birleştirme malzemesiolarak civata, bulon vb. malzeme kullanılır.

b) Sökülemeyen birleşimler : Bunlar sökülmesi gerektiğinde kesilereksökülen malzemelerdir. Birleştirme malzemesi olarak kaynak, perçin vb.malzeme kullanılır.

ÇELIK MALZEMELERIN BIRLEŞTIRME

USULLERI

Perçinler yuvarlak kesitli yumuşak demirden yapılmıştır. Birucu küresel başlı, diğer ucu düz çiviye benzeyen elemanlardır.Birleştirilecek parçalarda açılan deliklerden geçirilenperçinin delikten taşan düz olan ucu dövülerek bu uçta birkapak oluşturulur. Perçinin gövdesi de deliği iyice doldurur vesıkışır.Kaynak, aynı veya benzer alaşımlı madenlerin ısı etkisiylebirleştirilmesidir. İki türü vardır.1. Ergitme kaynağı : Gaz kaynağı, asetilen kaynağı, elektrikkaynağı ile birleştirilecek parçaların birbirlerine kaynayacakkenarları ısı etkisiyle ergime derecesine kadar ısıtılır.Ergimiş metal birleşmeyi sağlar. Birleştirme için bir üçüncüparça da ergitilerek kullanılır.

2. Basınç kaynağı : Birleştirilecek parçalar akkor halegelinceye kadar ısıtıldıktan sonra kuvvetle birbirinebastırılır. Örneğin, nokta kaynağı, kordon kaynağı, küt kaynakvb. kaynaklardır.

DEMIRSIZ METALLER

İçerisinde demir (Fe) olmayan metallere demirsizmetaller denir.

Demirsiz metallerden yapıda kullanılanlar alüminyum,kurşun, bakır, çinko ve bunların alaşımlarıdır. Bumetallerin ortak bir özellikleri havayla temaslarısonucu yüzeylerinde bir oksit tabakasının oluşmasıve bu tabakanın metalin daha fazla oksitlenmesiniönlemesidir. Bu nedenle bunlar daha çok kaplamamalzemesi olarak kullanılır.

ALÜMINYUM

Tabiatta en fazla boksit halinde bulunur. Elde edilişinde fazlaenerji gerektirdiği için pahalı bir malzemedir. İçindekiyabancı maddeler ayrıldıktan sonra 1000 dereceye kadarısıtılıp kristal suyu uçurularak saf olarak alüminyum oksitelde edilir. Kalınlıkları 1,5-5 mm. arasındadır. Çatı kaplaması,kapı, pencere ve vitrin doğraması imalatında kullanılır.Havayla temas edince yüzeyinde koruyucu oksit tabakasıoluştuğundan atmosfer etkisine karşı dayanıklıdır. Daha iyibir dayanıklılık isteniyorsa alüminyum anodize (elektrikakımıyla zorunlu oksitlendirme) edilir. Deniz suyun da kloriyonları çok olduğundan alüminyum ile temas ettirilmemelidir..Alüminyum ıslak tuğla, toprak ve ahşaptan da etkilenebilir.Saf alüminyum sağlam bir malzeme değildir. Bununla birlikte,iyi elektrik iletkenliği ve hafifliği nedeniyle yüksek gerilimkablolarında kullanılır.Alüminyum alaşımları alüminyuma oranla çok daha sağlam vehemen hemen onun kadar hafiftir. Ayrıca korozyona karşı dadayanıklı olurlar.

ALÜMINYUM

Alüminyumun hafifliği (çeliğin üçtebiri), atmosfer etkisine dayanıklılığıonu taşıyıcı sistemler için uygun kılarken, elastiklik modülünün düşük veısıl genleşme katsayısının büyük olması (çeliğin 2 katı) bu kullanımısınırlamaktadır.

Alüminyumun tipik özellikleri :

Özgül ağırlık : 2.70 kg/ı

Elastik modülü : 0.7 x 106 kgf/cm2

Çekme mukavemeti : 50 kgf/mm2

Poisson oranı : 0.34

Isıl gen katsayısı : 24 x 10-6 l/oC

Isıl iletken katsayısı : 1.8 kcal/m.h.oC

BAKıR

Bakır korozyona karşı oldukça dayanıklı bir metaldir.Asitlerden ve deniz suyundan etkilenmez. Nemli bir ortamdabırakılacak olursa yüzeyinde yeşil renkli bir bakır sülfattabakası oluşur.Bakırın çekme dayanımı yüksek değildir. Daha çok elektrikselve ısıl iletkenliğinden ve kolay işlenebilirliğinden yararlanmaamacıyla kullanılır.Alaşımsız halde çatı kaplaması olarak kullanılırlar ve bakırlevhaların tutturulmasında bakır çivi kullanılır. Bakır boruolarak da yapılarda kullanılabilir.

BAKıR

Bakırın alaşımlarından en çok kullanılan ikisi pirinç vebronzdur. Pirinç, bakır-çinko alaşımıdır. Çinko, bakır içinde%50’ye varan oranlarda çözünebilir. %36’ya kadar çinkoiçeren alaşımlar daha çok süs eşyası, pirinç mobilya yapımındakullanılır. %46’dan fazla çinko içeren alaşımların kullanımıoldukça sınırlıdır. %36-46 arası çinko içeren alaşımlar musluk,vana ve benzeri sağlık malzemesi ve vida, menteşe, çekmecekulpu gibi nalburiye üretiminde kullanılır.

Bronz, bakır-kalay alaşımı olup diğer bir ismi de tunçtur.Kalay miktarı %6 dolayında olup, bronzlar pirinçlere oranladaha sert ve sağlamdır. Daha çok heykel, kapı tokmağı gibisüslemelerde kullanılır.

BAKıRıN TIPIK ÖZELLIKLERIÖzgül ağırlık :8.96 kg / lElastik modülü :1.000.000 kgf / cm2Isıl genleşme katsayısı :2.000 kgf / cm2 (saf metal)Çekme mukavemeti :16.5 x 10-6 lloCIsıl iletkenlik katsayısı :3.4 kcal / m.h.oC

KURŞUN

Tabiatta saf olarak çok az bulunan kurşun, içerisinde %86kurşun bulunan ve kurşun glansı adı verilen filizlerden eldeedilir. Havayla temas halinde yüzeyinde bir karbonat tabakasıoluşur. Bu tabaka onu dış etkenlere karşı korur. Kurşun buözelliğiyle çatı kaplaması olarak kullanmaya uygundur.Tutturma işinde bakır çivi kullanılır. Bu tür uygulamalarda ısılgenleşme payı çok önemlidir. Kurşun yüksek yoğunluğunedeniyle zararlı ışınların geçişine engel olur. 1 cmkalınlığında kurşun ışınların geçişine karşı 10-15 cmkalınlığında beton kadar etkilidir.Eski yapılarda, su tesisatında kurşun borular yaygın olarakkullanılmıştır. Kurşun, kolay eğilip bükülmesi nedeniylegünümüzde daha çok su sayaçlarının, termosifon, şofben gibisu ısıtıcılarının su şebekesine bağlanmasında ara elemanolarak kullanılmaktadır. Saf ve yumuşak sular kurşunuçözebildiğinden bu gibi yerlerde suya kurşun karışma ihtimalivardır. Kurşun, özellikle küçük çocuklar için çok zehirli birmaddedir. Kurşun ayrıca yağlı boya , üstübeç ve lehimüretimi gibi diğer alanlarda da kullanılır.

KURŞUNUN TIPIK ÖZELLIKLERI

Özgül ağırlık :11.34 kg/l Elastik modülü :200000 kgf/cm Çekme mukavemeti :2140 kgf/cm Isıl genleşme katsayısı :229.5 x 10-6 l/oC Isıl iletkenlik katsayısı :2.9 kcal/m.h.oC

ÇINKO

Tabiatta saf olarak bulunmaz. Blent, kalamin vekırmızı çinko filizi halinde bulunur. Filizler yıkanırufalanır ve daha sonra kavrularak karbondioksit vekükürt ayrılır. 1100-1300 oC sıcaklıkta ve özelfırınlarda ısıtılan çinko gerekli işlemler sonunda sıvıhale getirilir. Böylece elde edilen ham çinko alevfırınlarında tekrar eritilerek temizlenmek suretiylesaf çinko haline getirilir.

ÇINKO

Yağmur borusu, dere ve olukların üretiminde veçatılarda kaplama malzemesi olarak kullanılır. Isılgenleşme katsayısı oldukça yüksektir (40 x 10-6l/oC’ye kadar çıkabilir).

Çelik saçların ve boruların kaplanmasında dakullanılır. Ergimiş çinkoya daldırılan çelik saçların veboruların yüzeyleri çinko ile kaplanır ve bu saçlaragalvanize saç, borulara da galvanize boru denir. Bukaplama işlemi malzemelerin paslanmasını önler.