1. AD SOYAD : OMER ALMAADHEEDI
ÖĞRENCİ NO : 17060837
DANIŞMAN: DOÇ. DR. VAROL KOÇ
2. 1. GİRİŞ
1.1- Çelik Nedir?
1.2- Çeliğin Özellikleri Nelerdir?
1.3- Çelik Sınıfları Nelerdir?
1.4- Çelik Çeşitleri Nelerdir?
1.6- Çeliğin En Çok Üretildiği Ülkeler Nerelerdir?
1.7- Çelik Yapıların Tarihçesi
1.11- Çelik yapıların gelişimi
2. YAPISAL TASARIM
2.1 Tasarımın Adımları
2.2 Malzeme seçimi
3. MALZEME OLARAK YAPISAL ÇELİK
4. ÇELİK YAPILARIN ÖZELLİKLERİ
5. HADDELENMİŞ ÇELİK ÜRÜNLERİ
5.1- Profiller
5.2- Lamalar
5.3- Levhalar
5.3- Çubuklar
3. 6. Çelik Yapıların Kullanım Alanları
7. Çeliğin Sakıncalı Yanları ve Üstün Özellikleri
8. Çelik Taşıyıcı Sistemler Ve Taşıyısı Sistem Elemanları
9. Çelik Yapılarda Birleşim Araçları
10. Kiriş-kolonlar
11. KAYNAKLAR
4. Çelik Nedir
• Çelik; bir Demir (Fe) Karbon (C) alaşımıdır.sanayiciliğin ilerlemesi ile
paralellik gösteren, dolayısıyla ekonomik ve teknolojik gelişimin bir göstergesi
olan ticari değere sahip önemli bir alaşımdır. Çelik; bileşiminde %0,2-%2,1
oranlarında karbon (C) bulunan ve karbon-demir (Fe) karışımının neticesinde
oluşan bir alaşımdır. Alaşımı oluşturan diğer elementlerden bazıları
da; vanadyum (V), volfram (W), magnezyum (Mg), krom (Cr) ve kobalttır (Co).
Bileşimdeki karbon miktarı, çeliğin hangi sınıfta yer alacağını belirlerken,
sertleştirme vazifesini ise, demir ile birleşerek alaşım oluşturan karbon ve
diğer elementler üstlenmektedir. Çeliğin sertliğini, sünekliğini (kuvvet
uygulanan malzemenin kuvvet doğrultusunda, şekil değişimine müsaade
etmesi) ve gerilme noktasını da alaşımda bulunan elementler ve bu
maddelerin bileşime katılım oranları sağlamaktadır. Alaşımda bulunan karbon
miktarı artırıldığında sertleşen çeliğin süneklik oranı ise düşer. Eğer çelik
üretimine; volfram, molibden (Mo), mangan (Mn), nikel (Ni) ve kobalt gibi
elementler katılırsa çeliğin paslanmaz hale gelmesi ya da daha sert olması
sağlanır.
5.
6. Çeliğin Özellikleri Nelerdir
• Az miktarda karbon içeren demir cüruflu çeliklere dövme demir denilmektedir.
Yüksek oranda karbon ihtiva eden alaşımlı çeliklere ise dökme demir adı
verilmiştir.
• Çelik alaşımında ana element maddesi olan karbon, çeliğin akma ve çekme
dayanıklılığını artırır.
• Genellikle demir ile karıştırılan çelik, demirden daha sert ve hafif bir özellik
gösterir.
• Çelik sahip olduğu kimyasal niteliği sayesinde, kaynak işlemleri için uygun bir
alaşımdır.
• Çeliğe gerekli ısıtma işlemi uygulandığında; presleme,
dövme ve haddeleme metotları ile istenilen şekil verilebilmektedir.
• Isıl işlemlere duyarlı olan çeliğe, ısıl işlem uygulanarak elektriksel, mekanik
ve fiziksel özellik kazandırılabilir.
• Çeliğe su verme olarak adlandırılan bir işlem ile kızdırılmış çeliğe su
verildiğinde, kristal özelliği değişim gösterir ve sertleşir.
7. • Korozyona (kireçlenme, paslanma vb. de denilen madenlerin elektriksel,
kimyasal ya da mekanik sebeplerle aşınması) ve yüksek sıcaklığa
dayanıklılığı artırılabilir. Ayrıca istenilen derecede sertliğe kavuşması da
sağlanabilir.
• Çeliğin fiziksel ve mekanik özellikleri ihtiva ettiği dönüşüm
ürünlerinin miktarına, cinsine ve metalografik yapısına bağlı olarak değişim
göstermektedir.
• %100 geri dönüştürülebilen, imalatı ve üretimi kolay olan paslanmaz çelikler
ısıya ve korozyona karşı dayanıklılık gösterir.
• Metaller ve plastikler ile kaplama yapılabilir.
8. Çelik Sınıfları Nelerdir
Çelik alaşımları içerdikleri karbon oranlarına göre üç kategoride sınıflandırılmıştır.
• Düşük Karbonlu Çelikler
Yumuşak çelikler olarak da bilinirler. Bu grup %0,20’ye kadar karbon içerebilir. Karbon oranı
düşük olduğu için ısıl işlem ile yeterince sertleştirilemez. Lakin; nitrasyon, sementasyon ve
yüzey sertleştirme işlemleri gibi uygulamalar ile sertleştirilebilir. Çekme mukavemetleri
düşüktür.
İyi bir kaynak olma özelliği gösteren düşük karbonlu çelikler, dünya çelik üretiminde en büyük
orana sahip gruptur. Yassı mamuller, inşaat sektörü ve temel yapılarda kullanılan çelik profil ve
çubuklar bu sınıfa girmektedir. Düşük karbonlu çelikler; yapı ve inşaat sektörü, cıvata, somun
ve ıslah edilebilir makine parçaları imalatında kullanılmaktadır.
• Orta Karbonlu Çelikler
Orta derecede mekanik özellik gösteren bu çelikler, %0,20-0,60 oranında
karbon içerebilir. Orta derecede sertleştirilme yeteneğine sahip olan bu grup ısıl işlem ile yeteri
kadar sertleştirilebilir. Çekme mukavemetleri düşük karbonlu çeliklere göre daha yüksektir
ancak kaynak yetenekleri ise düşüktür. Bu sınıfta yer alan çeliklerin özellikle alaşım elementi
içerenlerin, kaynak işlemlerinde oldukça dikkatli olmak gereklidir. Şekil alma ve işlenebilme
niteliği, yumuşak çeliklerden daha düşük olan bu sınıf genellikle makine imalat endüstrisinde
tercih edilmektedir. Orta karbonlu çelikler; gemi şaftı, makine, cıvata, somun, uskur, dişli çark,
dingil, mili, transmisyon mili, frezeli mil, manivela kolu, ray kazma, yük kancası ve kürek gibi
ürünlerin üretiminde kullanılır.
9. • Yüksek Karbonlu Çelikler
• Sünekliği düşük, mukavemeti yüksek olan bu grup %0,60’dan daha fazla
karbon içermektedir. İhtiva ettiği karbon oranına göre sertten çok serte
doğru bir niteliğe sahip olan çelikler, ısıl işlemlerle sertleştirilerek çok
yüksek sertliğe kavuşturulabilir. Dolayısıyla dayanıklılığı ve kesiciliği de
diğer çelik sınıflarından daha fazladır. Yüksek karbonlu çelikler, düşük ve
orta karbonlu çeliklere nazaran daha kolay su alabilir ve elde edilen
martenzitik yapının sertliği de daha fazla olur.
• Oldukça düşük kaynak özelliğine sahip olan bu grubun şekil alabilme ve
işlenme yetenekleri de diğer sınıflara göre düşüktür. Yüksek karbonlu
çelikler bilhassa takım ürünlerinde kullanılmaktadır. Yüksek karbonlu
çelikler; spiral ve yaprak yaylar, cıvata, somun, şaft, mil, kesici basit
takımlar, makas, zımba, greyder bıçağı, kepçe dişlisi, eğe keser, ağaç
testeresi ve yüksek mukavemetli makine parçaları gibi ürünlerin üretiminde
kullanılır.
10. Çelik Çeşitleri Nelerdir
• Paslanmaz çelikler
Paslanmaz çeliğin cinsine ve kalitesine göre ciddi farklılıklar göstermektedir. Özellikle
korozyona dayanıklı ürünler için kullanılan fakat içerdikleri elementlere, malzemenin
şekillendirme metoduna, malzemenin ısıl işlem durumuna ve diğer değişkenlere göre
paslanmaz çelik malzemeler farklı özellik gösterirler.
Çeliğe paslanmazlık özelliği kazandırmak için; çeliğin alaşımında nikel ve krom oranı ile
yüzeyde oksit tabakası oluşturulur. Meydana gelen bu oksit tabakasının yüzeyde kalması için,
çeliğin sertliğini ve dayanıklılığını artıran krom oranının %10’un üzerinde olması gerekir.
Korozyona dayanıklı paslanmaz çelikler, ihtiva ettikleri krom oranları ve alaşımdaki
elementlere göre kendi arasında çeşitlere ayrılır. Bu türler ise; ferritik, martentizik ve ostenitik
paslanmaz çelikler olarak adlandırılır.
11. • İmalat Çelikleri
İçerdikleri yüksek oranlı karbondan dolayı karbon çeliği olarak da bilinir. İhtiva eden karbon
miktarına paralel olarak sertliği artış gösterirken toklukları ise aynı oranda azalış gösterir.
Motor, makine, taşıt ve aparat yapımında dişliler, miller, cer kancaları ve kalıp setlerinde
kullanılan bu tür; kendi arasında kimyasal analizleri, çekme mukavemeti ve özel imalat
çelikleri olarak üç gruba ayrılır.
• Otomat Çelikleri
Üretim esnasında, yüksek kesme hızları ve buna bağlı olarak işlem zamanı, iyi yüzey kalitesi,
takım ömrü, daha düşük kesme kuvvetleri kullanarak sağlanacak olan enerji tasarrufu gibi
özellikler, diğer faktörlerle birlikte malzeme kalitesiyle alakalıdır. Bu kaliteyi sağlamak
amacıyla otomat çelikleri geliştirilmiştir.
İşlenmiş olan yüzeyleri talaş veren çelik çeşidi olan bu tür talaşların kırılganlığına bağlı olarak
otomatik tezgahlarda kolay işlenme özelliği gösterir. Kurşun ile alaşımlandırılmış formda da
bulunabilen otomat çelikleri, semente ve ıslah edilebilme niteliklerine sahiptir.
12. • Takım Çelikleri
Bazı genel özelliklere sahiptir. Bu nitelikler ise şu şekildedir. Yüksek taşıma direnci ve çekme
dayanımı, temiz ve homojen mikro yapı, yeterli derecede akma dayanımı ve süneklik, yüksek
tokluk ve sertlik, ısıl işlem sonrasında homojen bir sertlik dağılımıdır.
Kullanım alanı ve çalışma sıcaklığına göre, sıcak iş takım çelikleri, soğuk iş takım çelikleri,
yüksek hız takım çelikleri ve plastik kalıp çelikleri olarak kategorilendirilir. Bu malzemeleri
birbirinden ayıran nokta ise, sertlik ve bu sertliğin temperleme sıcaklığı ile değişimidir. Alaşımlı
ve alaşımsız olarak birbirinden ayrılan takım çelikleri, endüstride malzemelerin
şekillendirilesinde kullanılır.
• Yay Çelikleri
Esneklik kabiliyeti, yük dayanımı ve kırılmaya karşı sınırsız emniyet gibi özelliklere sahip
olması istenilen bu tür, şekil değişimi yüksek çeliklerdir. Bu nitelikler, ısıl işlem ve uygun çelik
seçimi ile sağlanabilir.
13. • Cıvata ve Somun Çelikleri
Talaşlı üretime ve soğuk şekillendirme işlemlerine uygunluk gösterir.
• Kazan Çelikleri
Kaynak yapılabilen, yüksek sıcaklıklara dayanıklı olan bu türün korozyon direnci ve mekanik
özelikleri, çeliğin içerdiği alaşım elementlerinin miktarına ve türüne bağlı olarak değişiklik
gösterir.
14. Çeliğin En Çok Üretildiği Ülkeler Nerelerdir
• Çin Halk Cumhuriyeti; 2015 yılında, dünyada toplam çelik üretiminin %50.3’ü için
803,83 milyon mt ham çelik üretimi gerçekleştirmiştir.
• Japonya; 2015 yılında, gerçekleştirdiği çelik üretimini yaklaşık olarak 105,15 milyon
mt’ya yükseltmiştir.
• Hindistan; kalabalık bir nüfusa sahip olmasıyla bilinen bu ülke 2015 yılında, 89,58 milyon
mt ham çelik üretmiştir.
• Rusya; 2015 yılında 71.11 milyon mt çelik üretimi yapmıştır.
15. • Amerika Birleşik Devletleri; ABD’deki çelik şirketleri, 2015 yılında dünya ham çelik
üretiminin 78,92 milyon mt tonunun üretimini gerçekleştirmiştir.
• Güney Kore; 2015 yılı verilerine göre, 69.73 milyon mt çelik üretimi gerçekleştirmiştir.
• Almanya; otomotiv sektöründe önemli bir konumda bulunan bu ülke 2015 yılında, 42.68
milyon mt çelik üretmiştir.
• Brezilya; 2015 yılında 33.25 milyon mt çelik üretmiştir.
• Türkiye; son yıllarda birçok alanda önemli gelişmelere imza atan ülkemiz 2015
yılında, 31,52 milyon mt çelik üretmeyi başarmıştır.
• Ukrayna; 2015 yılında 22.93 milyon mt çelik üretimi gerçekleştirmiştir.
16. Çelik Yapıların Tarihçesi
Bugünkü anlamda çelikten önce, ilk olarak demir yapı malzemesi olarak kullanılmıştır. Demir
malzeme kullanılarak ilk inşa edilen mühendislik yapıları köprülerdir. İlk köprü 1778’de
İngiltere’de 31 m açıklıklı olarak font kullanılarak imal edilmiştir. Font, ham demire yaklaşık % 4-5
kadar Karbon ilave edilmesi ile edilen yüksek dayanımlı gevrek alaşımdır. Fontun basınç
mukavemetinin yüksek olmasının yanı sıra çekme mukavemetinin düşük olması nedeniyle,
köprüler genellikle kargir köprüler gibi kemer şeklinde imal edilmiştir. Demir önceleri sadece silah
ve eşya yapımında kullanılabilmiştir. İngiltere’de yüksek fırın yöntemiyle büyük miktarda demir ve
font üretiminin başlaması ile yapı malzemesi olarak kullanılabilmesi olanağı ortaya çıkmıştır.1875
yılından itibaren dövme çelik ve dökme çelik yapı malzemesi olarak kullanılmaya başlanmış.
Çekme mukavemetinin de yüksek olduğu dövme ve dökme çelik ile daha büyük köprüler inşa
edilebilmiştir. 20. yüzyılın başından itibaren elektrik fırınlarında, ham demirin arıtılması
sağlanabilmiş böylece büyük miktarda dökme çelik üretimine geçilmiştir. Bununla birlikte 1890
yılından itibaren dövme çelik yerini tamamen dökme çeliğe bırakmıştır. Dökme çeliğin
kullanılmaya başlanmasıyla da modern çelik tekniği ortaya çıkmış ve bu alanda büyük ilerlemeler
olmuştur. II. Dünya savaşından sonra özellikle Almanya ve diğer ülkelerde, modern çelik yapıların
kullanımı hızla yaygınlaşmıştır.Türkiye’de inşa edilen ilk çelik köprü 1974’de tamamlanan
Boğaziçi köprüsüdür.Fransa ve Almanya`da ilk yüksek fırını İngilizler kurmuştur (1787).O yıllarda
dövme çelik kullanılarak dolu gövdeli ana kirişli ve kafes ana kirişli köprülerin yapımına
başlandı.Bunlardan birisi, 1846’da İngiltere’de inşa edilen 140 m açıklıklı BritanniaKöprüsü’dür.
17. İngiltere’de inşa edilen ilk demir köprü Türkiye’de inşa edilen ilk çelik asma köprü
Britannia Köprüsü
18. Çelik yapıların gelişimi
• Birleşim araçlarındaki gelişme
(Perçin–Bulon–Kaynak–Öngermeli bulon)
• Analiz Yöntemlerindeki gelişme
(sanattan fene dönüşüm)
(Elastik Hesap–Taşıma Gücü-
Sınır Durumlara Göre Hesap ve Plastik Hesap)
Tyne Bridge-Newcastle-1928
• Artan malzeme ve işçilik fiyatları
karşısında ekonominin önemi
(Güvenlik, ekonomi, estetik)
• Çevreye zarar verilmemesi ve korunması
ve doğal malzemelerin kullanımında
duyarlı davranılması zorunluluğu
(Güvenlik, ekonomi, estetik, çevre ve
sürdürülebilirlik) Milennium Bridge
19.
20. YAPISAL TASARIM
• Güvenlik
• Yapı sistemlerinin tasarım ve hesabında, taşıyıcı elemanlar işletmede
kaldıkları sürede yeterli dayanım, rijitlik ve tokluğa sahip olmalıdır.
• Aşırı yükleme veya dayanım azalması olasılığına karşı yeterli bir
güvenliğin bulunması sağlanmış olmalıdır.
• Yapı hem bütünüyle ve kendini oluşturan elemanlarıyla stabil olmalıdır.
• Hesap hipotezleri yapıda gerçekleştirilen birleşimlere, ya da birleşimler
hesaptaki varsayımlara uymalıdır.
• Ekonomi, çevre ve sürdürülebilirlik
Tasarım, kapsamlı bir maliyet analizi, çevresel etkiler ve
sürdürülebilirlik koşulları göz önünde tutularak gerçekleştirilmelidir.
• Estetik
Yapının estetiğinde yerel zevkler, çevreye uyum etkili olmaktadır.
21. Tasarımın Adımları
• İşlevsel tasarım (Alan, donanım, aydınlatma, ekipman)
• Taşıyıcı sistemin tasarımı
• Planlama
• Ön tasarım
• Yüklerin saptanması
• Ön boyutlama
• Analiz
• Değerlendirme
• Yeniden tasarım
• Sonuç
• Mimar ve mühendisin birlikte çalışması önemli
22. Malzeme seçimi
Malzeme seçimine etki edecek faktörlerden başlıcaları,
• işlevi,
• temel zemini,
• coğrafi yeri,
• geçici veya kalıcı olması,
• kullanılma süresi,
• işletmeye açılması için düşünülen son tarih,
• yapımı için ayrılan para,
• işletme giderleri,
• yapı malzemelerinin bulunabilirliği, fiyat
hareketleri,
• yerel alışkanlıklar, deneyim ve zevklerdir.
23. 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.
CE=C+(Mn+Si)/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
Demir
(>%95)
Karbon
(<2)
Metal
Alaşımlar
(%5)
Ca,Cr,Ni,Al,P
Katışık
<<%5
Sülfür, silikon
24.
25. ÇELİK MALZEME NEDİR?
• Mekanik olarak işlenebilen yani, dövülerek, preslenerek, haddeden geçirilerek
şekil alabilen demir alaşımlara “çelik” denir.
• Demirden başka %0,16-0,20 karbon bulunur. Karbon çeliğin mukavemetini ve
sertliğini artırır.
• Ayrıca fosfor, kükürt, azot, silisyum, manganez, bakır gibi elemanlar da vardır.
• Demir, yerkabuğunda en çok bulunan metaldir ve kabuğun yaklaşık olarak %
4,5 unu teşkil eder. Meteorlar haricinde serbest bir eleman olarak bulunmaz.
Doğada demir cevheri;
-oksitler [magnetit(Fe3O4) ve hematit (Fe2O3)],
-hidroksitler [geotit(FeO(OH)) ve limonit (FeO(OH)·nH2O)],
-karbonatlar [siderit(Fe2CO3)] halinde bulunur
• (a) magnetit, (b) hematit (c) geotit(d) limonit (e) siderit
26. • Demir cevheri, yüksek fırında kok kömür ile yakılıp ergitilerek ham demir elde
edilir. Elde edilen ham demirin karbon oranı yüksek (%3-5) olduğundan şekil
değiştirmeye ve kaynaklanabilmeye elverişli değildir. Bu nedenlerle ham demir
işlenerek, kullanılan yöntem ve katkılara bağlı olarak çelik veya dökme demir
üretilebilir
• Çeliğin ısıl işleme tabi tutulmasında güdülen amaç şunlardır:
1.Karbon miktarını istenilen çelik cinsine göre azaltmak,
2.Büyük miktarda karbon uzaklaştırılırken, silisyum ve manganın
okside edilmesini sağlamak
27. • Yapısal çeliğin özellikleri
• Homogen ve izotrop
• Yüksek dayanımlı
• Yüksek elastisite modülü
• Eşit çekme ve basınç dayanımı
• Sünek
28. 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.
Elastik Plastik Deformasyon Kopma
P
P
Ölçme
aralığı
Çekilmemiş Çekilmiş
A
P
alan
kuvvet
o
o
f
L
L
L
Gerilme
Gerinme(Şekil Değiştirme)
Malzeme olarak çelik
30. Malzeme olarak çelik
Necking ve Kopma
Gerilme
Gerinme
Pekleşme
Akma Platosu
Elastik
Plastik gerinme elastik gerinmeden 10~15 kat daha fazladır.
E=2.1x106 kgf/cm2
Birim ağırlık=7.85x10-3 kgf/cm3
u=0.3 at0.000012 /C
31. Malzeme olarak çelik
Gerilme
Gerinme
Elastik bölgenin
altındaki alan
elastikliği verir.
Orantılılık sınırı
Elastik sınır
Üst akma sınırı
Alt akma sınırı
Eğrinin altındaki bu
alan toughness ı
verir.
Toplam gerinme sünekliliği temsil eder.
Akma sebepleri
32.
33. ÇELİK YAPILARIN ÖZELLİKLERİ
• Hava koşullarından fazla etkilenmez.
• Değiştirme, onarım ve iyileştirilmesi kolaydır.
• Güçlendirmede ve
• restorasyonda kullanılır.
• Elemanlar yerlerine monte edildiklerinde işletme yükü ile
çalışabilir.
• Kalıp ve iskeleyi azaltmak mümkündür.
34. • Mimari açıdan çelik yapı tasarımı estetik ve yaratıcılığa açıktır.
36. • Çelik taşıyıcı sistemler deprem bölgelerinde avantajlıdır
Çelik taşıyıcı sistem çok hafiftir. Dolayısıyla daha az deprem yükü
alır (F=m*a). Çelik taşıyıcı sistem elemanları sünek olduğundan
üzerlerine düşen enerjiyi çok iyi sönümlerler. Plastik mafsalların
oluşması aşırı yük için güvenlik oluşturulabilir.
37.
38. Çelik sorunsuz ve 100% geri dönüşümlüdür
Çelik dünyanın en çok ve tam olarak geri dönüştürülen malzemesidir. Çelik hurda
%100 çeliğe dönüşür ve doğru işlemlerle üretilirse kalite ve güvenirlik kaybı olmaz.
39.
40. Yapısal çelik yüksek kaliteli endüstriyel bir üründür
• Taşıyıcı sistemin tüm parçaları fabrika ortamında üretilir ve
endüstriyel kalite güvencesi içerir.
41. Yapılarda çelik kullanmak tasarımcılar için çevreye karşı
sorumluluklarını yerine getirme olanağı sağlar
Çelik yapı söküldüğü zaman bile geriye atık malzeme bırakmaz. Çelik inşaat doğal
çevreyi inşaatın hiç bir aşamasında kirletmez.
42. Sürdürülebilirlik
için her binanın toplam yaşam döngüsü maliyeti hesaplanmalı ve ekonomiklik çevresel etki
değerlendirmesiyle birlikte ele alınmalıdır. Toplam yaşam döngüsü maliyeti dediğimizde,
• enerji sakınımı
• sosyal maliyetler
• hafiflik
• ince kesitler
• doğal ışık ve aydınlık kullanım
• geniş ve ferah mekanlar
• kullanım esnekliği
• değiştirilebilme, yeniden kullanılabilirlik
• yapıların sökülebilmesi
• yapının ve yapı malzemelerinin geri dönüşümü
• yeniden kazanım ve kullanım
hedeflediğimiz ölçütler olmalıdır. Bütün bu ölçütlere göre
değerlendirildiğinde, çelik sürdürülebilir bir malzemedir.
43.
44. Çelik yanmaz ancak tüm yapı malzemeleri gibi yangın
ısısından etkilenir
Çelik yapıları yangın etkisinden korumak için,
• Aktif sistemler
• Pasif sistemler
45.
46. Tüm yapı malzemeleri gibi çelik de ortamın getirdiği korozyon
etkilerinden korunmalıdır
İç mekanda korozyon etkilerinin çok az olduğu görülmüştür. Dış ortamlara çeşitli
koruyucu sistemler vardır.
47. Güvenlik
• Yapısal çelik, homogen ve izotrop olduğu ve üretimi sürekli denetim altında
tutulabildiğinden, çok güvenli bir malzemedir. Bu nedenle, hesaplarda
kullanılan güvenlik katsayıları, diğer yapı malzemelerinin güvenlik
katsayılarından daha küçüktür.
• Taşıyıcı sistemin tüm parçaları fabrika ortamında, standartlara ve
yönetmeliklere uygun olarak üretilir ve endüstriyel kalite güvencesi içerir ve
belgelendirilir. Tüm yapısal çelik elemanlar yapım sırasında, yapı bittikten
sonra ve yapı kullanılırken görülebilir ve kontrol edilebilir. Bu da üretimde ve
yapımın her aşamasında açıklık demektir.
• Elastisite modülü diğer yapı malzemeleri ile karşılaştırıldığında çok yüksektir.
• Sünek bir malzeme olduğu için büyük bir şekil değiştirme kapasitesi
bulunmakta olup, beklenmeyen olağan dışı yük durumlarında, çürük
zeminlerde oluşabilecek oturmalarda ve deprem bölgelerinde kullanılması
avantajlıdır.
48. Ekonomi
• Çelik taşıyıcı elemanların atölyelerde işlenmesi, inşaatın montaj aşamasında
hava koşullarından fazla etkilenmemesine neden olmakta ve dolayısıyla yapım
süresi kısa lmaktadır.
• Yüksek dayanımlı bir malzeme olup, öz ağırlığının taşıdığı yüke oranı çok
küçüktür; dolayısıyla, yapının ağırlığı ve temel maliyeti az almaktadır.
• Çelik sorunsuz ve tam olarak geri dönüşümlü dür. Çelik hurda %100 çeliğe
dönüştürülebilir ve doğru işlemlerle üretilirse kalite ve güvenlik kaybı olmaz.
• Taşıyıcı sistem elemanları söküldüklerinde az bir kayıpla veya kullanılmaları
önceden planlanmış ise hiç kayıpsız yeniden kullanılabilir ler.
• Yapım süresinin kısa olması maliyetlerde büyük kazanç sağlar. Yapı
tamamlandığında hemen işletmeye açılabilir.
• Çelik yapılarda kolon ve kiriş kesitlerinin diğer taşıyıcı sistemlerdekilerden daha
küçük olması, yapıda daha fazla kullanım alanı kazandırır. (İnce
döşemeler,aynı yükseklik için daha fazla kat inşa etme olanağı sağlarken,
esnek iç hacimler tesisat yenileme, kablolama ve benzeri sistemlerdeki teknik
üstünlükler.)
49. Estetik
• Mimari açıdan çelik yapı tasarımı estetik ve yaratıcılığa açık tır.
• Restorasyonda değişik olanaklar sunar.
• Çekme dayanımının basınç dayanımına eşit olması, çeliğe mimari açıdan
tasarımı özellik gösteren yapılarda bir üstünlük sağlamaktadır.
Çevre
• Çelik yapı söküldüğü zaman bile geriye atık malzeme bırakmaz.
• Çeliğin fabrikada üretilmesi, şantiyede sadece montaj yapılması sayesinde sıfır
stokla, çok küçük şantiye alanlarıyla ve çevreye en az olumsuz etkiyle inşaat
yapmak olanağı bulunmaktadır. Çelik inşaat, doğal çevreyi inşaatın hiç bir
aşamasında kirletmez ve %100 geri dönüşümlü dür.
Sürdürülebilirlik
• Toplam yaşam döngüsü maliyeti dediğimizde, malzemenin geri dönüşümü ve
yeniden kullanılabilmesi; mekanların değişebilir ve genişleyebilir olması;
hafiflik; ince kesitler; yapıların kırılmadan sökülebilmesi ve yeniden
kurulabilmesi hedeflenen önemli ölçütlerin başında gelmektedir.
66. Çelik Yapıların Kullanım Alanları
- Çok Katlı Yapıların Çelik Karkasları
- Çelik Levha Konstrüksiyonları (Silolar, bunkerler, büyük borular, katı, sıvı
ve gaz tankları)
- Kuleler ve Pilonlar
- Köprüler
- Sanayi Yapıları
- Büyük Açıklıklı Sosyal Yapılar (Spor yapıları, sergi salonları, uçak
hangarları, pazar yerleri)
- Antenler
- Elektrik Üretim Tesisleri (Rüzgar Türbünleri, Güneş Enerji Santralleri)
- Taşıma ve Kaldırma Konstrüksiyonları (krenler, kule vinçler)
- Çatı Konstrüksiyonları
67.
68.
69.
70.
71. Çeliğin Sakıncaları-Yorulma
•Yorulma çelik yapılar için önemli bir sorundur. Yorulma, tekrar eden
yükleme ve 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.
72. Çeliğin Sakıncaları-Korozyon
Korozyonun (paslanmanın) kontrol edilmesi için yöntemler:
•Koruyucu kaplama (örnek: epoksi kaplamalı çelikler)
•Galvenik 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.)
75. 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.
76. Çelik Taşıyıcı Sistemler Ve Taşıyısı Sistem Elemanları
Yapılar, genelde, (a) çerçeveler, (b) kabuklar ve (c) asma sistemler olmak
üzere üç ana grupta toplanabilirler.
Çerçeveler : Yapıların çoğu bu grupta yer alır. Çok katlı yapılar, tek katlı
yapıları ve endüstri yapıları, çatılar.
Kabuklar : Bu tip yapılara tanklar örnektir. Bir çok yapının taşıyıcı
sisteminde kabuk ve çerçeve elemanları birlikte kullanılır.
Asma sistemler: Bu sistemlerde kablolar ana taşıyıcıları
oluşturur.Örnek olarak çatılar veya asma köprüler verilebilir
77. Çekme çubukları
Eksenel çekme kuvveti etkisindeki elemanlardır (kafes kirişlerin
çubukları, gergi elemanları gibi).
Enkesit kaybı varsa, tasarım ve hesaplarda
gözönüne alınması gerekir. Delik açılmış
çekme elemanları için deliklerin
bulunduğu enkesitteki azaltılmış enkesit
alanı net alan olarak tanımlanır.
Basınç çubukları
Enkesitin ağırlık merkezine etkiyen eksenel basınç
kuvvetini taşıyan elemanlar (kafes kirişlerin
çubukları, orta kolonlar gibi).
Kesit hesaplarında gerilme yanında burkulmanın
da kontrolü gerekli (kolon narinliği).
78. • ÇOK PARÇALI BASINÇ ÇUBUKLARI
EĞİLME ÇUBUKLARI
Eğilme momenti etkisindeki elemanlardır (kirişler, aşıklar gibi).Eğilme
momentinin yanında kayma gerilmesi ve sehim kontrolleri de gerekir.
Eğilmeli basınç çubukları
Eğilme momenti ve basınç kuvvetinin birlikte etki ettiği
elemanlardır (kolonların büyük bir bölümü).
82. KAYNAK
Normal çelik yapılarda daha çok ergitme kaynağı kullanılmaktadır.
1. Ergitme Kaynakları : Elektrik Arkı Kaynağı, Gaz Kaynağı
2. Basınç Kaynakları : Direnç Kaynağı, Ateş Kaynağı, vs.
84. 2. Köşe Kaynak Dikişleri
İki çelik elemanın dik veya en az 60 derece teşkil eden yüzeyleri asında çekilen kaynak
dikişleri, köse kaynak dikişleri olarak isimlendirilir.
Köse kaynak dikisleri, etkiyen kuvvetin
yönüne paralel ve dik olma durumlarına
göre “yan dikiş” ve “alın dikişi” olarak
isimlendirilir.
89. KAYNAKLAR
• F. Hart, W. Henn, H. Sontag, 1978. Multi-storey Buildings in Steel, Editor of English Edition: G.
Bernard Godfrey, Granada Publishing, London.
• Arda, T.S., 1978. Çelik Çatı ve Binalarda Rüzgar Karşıt Düzenleri ve Stabilite Bağları, Sakarya
Devlet Mühendislik-Mimarlık Akademisi Yayınları No.3, İstanbul.
• Odabaşı,Y., 1983. Endüstri Yapıları ve Hal Konstrüksiyonları”, I. Çelik Yapılar Semineri, Cilt I, İTÜ
İnşaat Fakültesi.
• Odabaşı,Y., 1985. Çelik Endüstri Yapıları , II. Çelik Yapılar Semineri, Cilt II, İTÜ İnşaat Fakültesi.
• Martin L.H., Purkiss J. A., 1992. Structural Design of Steelwork, Edward Arnold,
Hodder&Stoughton, London.
• Salmon Charles G., Johnson John E., 1996. Steel Structures, Harper&Row, Publishers, New
York.
• Galambos T.V., Lin F. J., Johnston B. G., 1996. Basic Steel Design with LRFD, Prentice-Hall Inc.,
NJ.
• Spiegel L., Limbrunner G.F., 1997. Applied Structural Steel Design , Prentice Hall, 3rd Edition.
• Les Carnets De L’Acier, Aout,2003.
• Deren H., Uzgider E., Piroğlu F., 2005. Çelik Yapılar, Çağlayan Kitapevi, Beyoğlu-İstanbul.
• Coosje van Bruggen, 2005. Frank O. Gehry: Guggenheim Museum Bilbao,The Solomon
Foundation, New York.
• Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-DBYBHY-2007.
• Çeşitli standart ve internet siteleri
