YAPI - barisyilmaz.yolasite.combarisyilmaz.yolasite.com/resources/Yapı Malzemeleri Ders Notları.pdfDERS NOTLARI. YAPI MALZEMELERİ ... incelenmesi ileri düzeyde mukavemet bilgisi

YAPIMALZEMELERİ

DERS NOTLARI

YAPI MALZEMELERİHerhangi bir yapının projelendirmesi ve inşaatı aşamasında amaç aşağıda belirtilen üç koşulu bir arada gerçekleştirmektir:

a) Yapı istenilen işlevi yapabilmelidir,b) Yapı değişik dış etkilere süresiz dayanıklı olmalıdır,c) Yapı güzel ve ekonomik olmalıdır.

Bu koşulların yerine getirilmesinde malzeme özellikleri önemli yer tutar. Malzemenin özelliklerini bilmeden yukarıdaki koşulların tutar. Malzemenin özelliklerini bilmeden yukarıdaki koşulların sağlanabilmesi olanaksızdır. Malzemelerden beklenilen en önemli özellikler:

-Gerilmelere karşı göstermiş olduğu dayanım,-Aşındırıcı etkilere karşı göstermiş olduğu dayanım,-Yüksek sıcaklık dayanımı,-Hafiflik,-Elektrik ve ısı iletkenliği,-Üretilebilme ve şekillendirilebilme özelliği

1

MALZEME ÇEŞİTLERİFONKSİYONLARINA GÖRE SINIFLANDIRMA

1. Taşıyıcı malzemelerBu gruba giren yapı malzemeleri, yapıyı ayakta tutan, yükleri karşılayan, yapının iskeletini oluşturan beton, çelik, betonarme, ahşap gibi mekanik özellikleri yüksek olan malzemelerdir.

2. Detay malzemelerBu malzemeler yapılarda belirli işlevleri olan ve dekoratif amaçlarla

2

Bu malzemeler yapılarda belirli işlevleri olan ve dekoratif amaçlarla kullanılan cilalı taş, boya gibi malzemelerdir.

3. Koruyucu malzemelerYapıyı olumsuz dış etkilerden koruyan, cam pamuğu, perlit, bitümlü malzemeler gibi ısı, ses ve su izolasyon malzemeleri bu gruba girerler.

Bazı malzemeler ise çok amaçlı olarak kullanıldığı için, bu gruplama kesinlik taşımaz. Örneğin, boya malzemesi hem detay hem de izolasyon amaçlıdır.

MALZEME ÇEŞİTLERİŞEKİL DEĞİŞİMİNE GÖRE SINIFLANDIRMA

1. Elastik MalzemelerYük etkisi altında şekil değiştirip, yük kalkınca yeniden ilk şekline dönen malzemelere elastik malzemeler denir. Elastik davranışı en iyi simgeleyen eleman yaydır. Lastik ve kauçuk elastik malzemelere örnek olarak verilebilir.

2. Plastik Malzemeler

3

2. Plastik MalzemelerYük etkisi altında şekil değiştirip, yük kalkınca yeniden ilk şekline dönmeyen, kalıcı şekil değişimi bırakan malzemelere plastik malzemeler denir. Bu davranışa en iyi örnek kildir.

3. Elasto-plastik malzemeler MalzemelerBu tip malzemeler yükün mertebesine bağlı olarak hem elastik, hem de plastik davranış gösterirler. Çelik gibi bir çok yapı malzemesi bu tip davranış gösterirler.

MALZEME ÇEŞİTLERİBÜNYE BAKIMINDAN SINIFLANDIRMA

1. Fiziksel YapıFiziksel özellikleri açısından malzemeler 4 şekilde gruplandırılır:Homojen: Madde dağılımı ve özellikleri her yerde aynıdır.Heterojen: Madde dağılımı ve özellikleri her yerde aynı değildir.İzotrop: Maddenin tüm özellikleri tüm yönlerde aynıdır.Anizotrop: Madde değişik yönlerde değişik özelliklere sahiptir.

4

Anizotrop: Madde değişik yönlerde değişik özelliklere sahiptir.

2. Kimyasal YapıKimyasal özellikleri açıdan malzemeler 4 şekilde gruplandırılır: Metaller: Çelik, alüminyum, çinko, bakır gibi malzemelerdir.Seramikler: Tuğla, cam, zımpara taşları gibi malzemelerdir.Polimerler: Kauçuk, plastik ve yapıştırıcıları içine alan gruptur. Kompozitler: İki veya daha fazla malzemeden meydana gelir. Beton, çimento ile kumun karışımı ile meydana gelen kompozitbir malzemedir.

MALZEME ÖZELLİKLERİMalzeme özellikleri başlıca 5 başlıkta incelenebilir:

1. Mekanik özellikler2. Fiziksel özellikler3. Kimyasal özellikler4. Termik özellikler5. Akustik özellikler

� Malzemelerin doğru seçimi ve kullanılması yapının işlevsellik,

5

� Malzemelerin doğru seçimi ve kullanılması yapının işlevsellik, estetik, ekonomik ve kalıcı olmasını sağlar.

� Malzemelerin bazı özellikleri diğer özellikleri ile doğrudan ilgilidir. Örneğin, fiziksel özellikler, mekanik özellikleri doğrudan etkiler.

� Bazı özellikler malzemenin yapıdaki fonksiyonuna göre ön plana çıkar. Örneğin, taşıyıcı malzemeler için mekanik özellikler bilinmesi zorunlu değerlerdir.

MEKANİK ÖZELLİKLER

6

MEKANİK ÖZELLİKLERDış kuvvetlerin etkisi altında değişik zorlamalar karşısında, malzemede oluşan şekil değişiklikleri ve bu etkiler altında malzemenin gösterdiği dayanma gücü özelliklerine mekanik özellikler adı verilir.

Dış kuvvetler altında dengede olan katı bir cisim düşünelim.

7

Dış kuvvetler cisim içinde her atoma etkiyen yayılı iç kuvvetleroluştururlar.

Bu cisim hayali bir CC kesiti ile K ve L parçalarına ayrılsın ve kesilen iki parça dengede kalsın.

MEKANİK ÖZELLİKLERF kuvveti kesite dik normal (N) ve kesit yüzeyine teğet (T) bileşenlerine ayrılabilir.

N ara kesit düzleminde her atoma etkiyen normal yayılı kuvvetlerin toplamına, T ise yayılı teğetsel (kesme) kuvvetlerinin toplamına eşittir.

8

MEKANİK ÖZELLİKLERKuvvetler yerine parça boyutundan bağımsız zorlamaşiddetini belirten GERİLME tanımı kullanılır. (N/mm2, MPa)

Gerilme en basit şekliyle birim alana gelen kuvvet olaraktanımlanabilir.

Bu durumda cismin parçasının kesit alanı A ise,

9

NORMAL GERİLME

TEĞETSEL GERİLME(kesme, kayma gerilmesi)


10



MEKANİK ÖZELLİKLERGerilme bir, iki ve üç eksenli olmak üzere çeşitli şekillerde cismi etkileyebilir.

13

Uygulamada yapı elemanları daha çok iki veya üç eksenli gerilmeler altındadır. Ancak özellikle üç eksenli gerilmenin incelenmesi ileri düzeyde mukavemet bilgisi gerektirir. İki ve üç eksenli gerilme durumunu deneylerle gerçekleştirmek de çok zordur.

Bu nedenle genellikle, tek eksenli gerilme durumundan, uygun kırılma hipotezleri kullanılarak üç eksenli gerilme durumuna geçilir.

ŞEKİL DEĞİŞTİRMEBir malzemeye gerilme uygulandığında şekli değişir. Gerilme kalkınca malzeme eski durumuna geliyor ise elastik şekil değiştirmeye, gelmiyor ise plastik şekil değiştirme söz konusudur.

14

ŞEKİL DEĞİŞTİRME� Malzemelerdeki şekil değiştirme yalnızca dış kuvvetlerin etkisi ile oluşmaz. Bir takım fiziksel ve kimyasal tesirler de cisimlerin şekil değişimine neden olabilir.

� Örneğin, ısının cisimlerde bir genleşme oluşturduğu bilinen bir gerçektir. Bu arada, çimento kullanılarak yapılan yapı malzemelerinde su miktarında olabilecek bir azalma malzemede büzülme "rötre" adı verilen bir olaya yol açar.

� Ayrıca çevre etkisiyle yapı malzemesi bünyesinde kimyasal reaksiyonlar sonucunda bazı değişimler olabilir.

15

sonucunda bazı değişimler olabilir.

� Şekil değiştirme yapı mühendisliği bakımından önemli bir kavramdır. Büyüklüğünün bilinmesi statik sistemlerin çözümü ve özellikle "taşıma gücü" kavramına göre yapılan kesin hesaplar için için gereklidir.

� Ayrıca betonarme gibi beton ve çeliğin ortaklaşa çalıştığı malzemelerde her iki cismin aynı miktarda şekil değişimi yapması gerekmektedir. Böyle bir durumun sağlanabilmesi ancak her iki malzemenin şekil değiştirmelerini ayrı ayrı incelemekle sağlanabilir.

ŞEKİL DEĞİŞTİRME

16

ŞEKİL DEĞİŞTİRME

17

D

BASINÇ DENEYİ VE BASINÇ DAYANIMI

18


19


20


21

ÇEKME DENEYİ VE ÇEKME DAYANIMI

22


23


24


25


26


27


28


29


30


31

ÇEKME DENEYİ VE ÇEKME DAYANIMIMalzemeler düşük gerilmeler altında çoğunlukla lineer elastikdavranışlar gösterirler.

Hooke yasası: Lineer elastik davranışta gerilmelerle şekildeğiştirmeler orantılıdır ve şekil değiştirmeler tersinirdir.

Örneğin, çeliğin elastisite modülü aliminyuminkinden3 kat fazladır. Buna göre aynı boyutta aliminyum ve çelik çubuklara elastik bölgede eşit yük uygulanırsa

32

çelik çubuklara elastik bölgede eşit yük uygulanırsa alüminyum çelikten 3 kat daha fazla uzar, kiriş halinde ise 3 kat daha fazla çöker.


33

τ= Gγ Kayma gerilmesi = kayma modülü . kayma açısı

ÇEKME DENEYİ VE ÇEKME DAYANIMIÇEKME KUVVETİ ALTINDA GERİLME-BİRİM ŞEKİL DEĞİŞTİRME

(Yumuşak çeliklerde)

34



35



36



37



38



39



40



41



42


(Sert çeliklerde)

43


(Sert çeliklerde)

44


45


46


47


48


49


50

BAZI MALZEMELERİN ÇEKME VE BASINÇ GERİLMELERİ ALTINDA ÖZELLİKLERİ

51


52


53


54


55


56


57


58


59

DİĞER MEKANİK ÖZELLİKLER

Cisimlerin en önemli mekanik özellikleri basınç, çekme, kesme veeğilme dayanımlarıdır. Kesme ve eğilme dayanımları ile ilgili bilgiler Mukavemet dersi içerisinde incelenebilir.

İkinci derece önem taşıyan mekanik özellikler;

Sertlik,Aşınmaya dayanıklılık,

60

Aşınmaya dayanıklılık,İşlenebilirlik,Tokluk ve darbeye dayanıklılık,Yorulma

şeklinde sıralanabilir.

Bu özellikler, çoğunlukla birinci derecedeki önemli özelliklere bağlıdır. Örneğin, basınç dayanımı yüksek olan bir malzemenin çoğunlukla sertlik derecesi de fazladır.

SERTLİK

61

SERTLİK

62

SERTLİK

63

SERTLİK

64

SERTLİK

65

SERTLİK

66

SERTLİK

67

SERTLİK

68

SERTLİK

69

SERTLİK

70

SERTLİK

71

SERTLİK

72

SERTLİK

73

SERTLİK

74

SERTLİK

75

SERTLİK

76

SERTLİK

77

SERTLİK

78

SERTLİK

79

SERTLİK

80

SERTLİK

81

AŞINMAYA DAYANIKLILIK

82


83


84


85

İŞLENEBİLİRLİK

86

TOKLUK VE DARBEYE DAYANIKLILIK

Tokluk bir malzemenin kırılmadan önce sönümlediği enerjinin bir ölçüsüdür.

Çok yüksek hızla uygulanan kuvvet malzemede ani büyük gerilmelere yol açmaktadır. Cisimlerin darbeye dayanıklılığı malzemenin atom bağları (kohezyon dayanımı) ile yakından ilişkilidir.

87

ilişkilidir.

Malzemelerin darbeye dayanıklılıkları, karmaşık bir olgu olup, ancak özel deneylerle saptanabilir.

Malzemenin darbeye dayanıklılığına şekli ve boyutu,kuvvetin uygulama hızı, gerilme yığılmasının şiddeti (çentikderinliği ve keskinliği) ve sıcaklık etki eder.

YORULMA

88

YORULMA

89

YORULMA

90

YORULMA

91

YORULMA

92

Documents

YAPI - barisyilmaz.yolasite.combarisyilmaz.yolasite.com/resources/Yapı Malzemeleri Ders Notları.pdfDERS NOTLARI. YAPI MALZEMELERİ ... incelenmesi ileri düzeyde mukavemet bilgisi