Transcript BÖLÜM 2 ÇEL*K ÜRET*M*

2. Malzeme ve Çelik Yapıların Hesabına Ait Genel Hususlar
 Yüksek fırınlarda demir filizinden eritilerek elde edilen ham
demirin metalurjik iç yapısı yüksek miktarda karbon, fosfor ve
silisyum içermekte ve bu nedenle ne haddelenebilmekte ne de
çekiçle dövülerek şekil verilebilmektedir.. İşlenebilirliği sağlamak
için önce sözü edilen maddelere, özellikle de karbona, ait
miktarın diğer maddelerin katkısıyla azaltılması gerekir.
 Çeliğin ısıl işleme tabii tutulmasında güdülen amaç şunlardır :
 Karbon miktarını istenilen çelik cinsine göre azaltmak
 Büyük miktarda fosfor uzaklaştırılırken, silisyum ve
manganın okside edilmesini sağlamak
 Isıl işlem için gerekli olan oksijen
 Havanın neminden
 Saf oksijen üflenerek
 Oksijenin bağlı bulunduğu demir filizinden
temin edilir.
 Isıl işlemler farklı yöntemlerle gerçekleştirilebilir :
1.
2.
3.
Siemens-Martin yöntemi
Elektrik arkı yöntemi
Oksijen üfleme Yöntemi
•
•
Siemens-Martin Yöntemi
Bu yöntemle bir fırında büyük miktarda ham demir ve hurda
demir eritilir. Kullanılan bu yöntem için gerekli ergime sıcaklığı
gazların yanmasıyla sağlanır.
• Ayrıca oksijen veya endüstriyel yağ kullanılarak bu işlemin verimi
artırılabilir.
• Bazı özel durumlar için çelik cinsine bağlı olarak ya ham demirim
miktarı artırılır yada hurda demir ilave edilir.
Elektrik Arkı Yöntemi
•
•
Siemens- Martin yöntemi gibi bir ergitme yöntemidir.
Katkı maddesi olarak genelde hurda demir veya ince
demir filizleri veya ham demir kullanılır. Ergitme veya
ısıl işlemler için gereken sıcaklık derecesi elektrik arkı
kullanılır.
Oksijen Üfleme Yöntemi
• Bu yöntemde ham demir, devrilebilir özellikle bir
konvertörde üfleme suretiyle saf oksijenle zenginleştirilir.
Bu sırada açığa çıkan ısı miktarı, soğutma yapılmaksızın
eriyiğin banyo sıcaklığının dönüşüm sıcaklığının üstüne
çıkmasına neden olur.
• Soğutma işlemi için hurda demir ve demir filizleri
kullanılır.
 2.1. 2. Deoksidasyon
 Deoksidasyon işlemi sırasında çelik katı eriğinde gereksiz
derecede yüksek bulunan oksijen veya oksijen bileşiklerinin
miktarı, her seferinde öngörülen bir ergitme yöntemi yardımıyla
azaltılır. Genelde katı eriyiğe (silisyum veya alüminyum) oksijene
olan afinitesi yüksek olan maddeler katılır ve böylece ısıl işlem
sırasında bileşimde bağıl durumda olan oksijenin çözülerek
serbest kalması sağlanır.
 Deoksidasyon işlemi potada gerçekleştirilir.
 Elektrik arkı yönteminde çelik, eritme yapılan kapta dahi kendi
kendine deokside olabilir.
 Her durumda deoksidasyon gerçekleşmeyebilir. Çelik potada iken
ve henüz döküm işlemine başlamadan evvel oksijeni açığa
çıkarmak veya çözmek için oksijene karşı afinitesi olan maddeler
eklendiği taktirde, sıvı haldeki çelikte yürütülen ısıl işlem
sırasında oluşan gaz halindeki karbonmonoksitin miktarı artar ve
oluşumun yoğunluğuna bağlı olarak banyoda şiddetli
hareketlenmelere neden olur.
 Katı eriyik kaynamaya başlar.
 Bu durumda elde edilen kaynar dökülmüş çeliğe ‘gazı alınmamış
çelik’ veya ‘dinlendirilmemiş çelik’ adı verilir.
 Gazı alınmamış çelikte soğuk şekil verme kolaylığı mevcuttur.
2.1.3. Kükürtten Arındırma ve Sülfit Oluşumu
 Çeliğin üretim yöntemine bağlı olarak yönetmeliklerde
öngörülen kükürt miktarı % 0.02- % 0.05 arasında yer
almaktadır.
 Bu miktardaki kükürt oranları mangansülfitlerini
oluşturabilmektedir.
 Bu durumda sıcak haddeleme işlemi ile çeliğe şekil
verilebilmektedir.
 Öte yandan şekil verme miktarı, şekil değiştirme sırasındaki
sıcaklık derecesine bağlı olarak değişmektedir.
 Çeliğin dış yüzeyine paralel düzlemde, levha düzleminde,
mangansülfitlerinin çekilerek uzatılma miktarı, çeliğin anizotrop
özelliği nedeniyle boyuna ve enine doğrultuda şekil değiştirme
derecesine bağlıdır.
 Öte yandan çok düşük kükürt oranları, çeliğin potada
kükürtten arındırılmasıyla gerçekleştirilir.
 Bu işlem sırasında çeliğe kalsiyum, kalsiyum-karpit veya
magnezyum üflenir.
 Kullanılan başka etkin, fakat pahalı yöntemler de vardır. Bu
yöntemler kullanılarak %0.001 oranındaki kükürt miktarlarının
elde edilmesi mümkün olabilmektedir.
 Numunenin kopmasına yönelik olarak yürütülen çekme
deneylerinden elde edilen sonuçlar, çeliğin metalurjik iç yapısı
gereği kırılmanın kükürt miktarına ve sülfit şekline bağlı olarak
değiştiğini ortaya koymuştur. Bundan başka çeliğin yorulma
mukavemetinin de kükürt miktarına bağlı olduğu ve kükürt oranı
azaldıkça yorulma mukavemetinin arttığı belirlenmiştir.
2.1.4. Çeliğin Dökümü ve Katılaşması
 Çeliğin üretim aşamasında iki çeşit döküm yöntemi kullanılır.
1.
2.
•
•
Kalıplara Döküm
Sürekli Döküm
Kalıplara döküm işleminde çelik katı eriyiği kalıplara
yukarıdan akıtılmak suretiyle dökülür.
Kullanılan kalıplar ya dikdörtgen ya da kare şeklindedir.
 Sürekli döküm işlemi sıvı haldeki çelik katı eriyiğinin sürekli bir
şekilde dökülmesine karşı gelmektedir. Bu işlem çelik
soğutulmuş bir bakır kaba aktarılır.
 Bu durumda dış kenarlar çok hızlı bir şekilde katılaşırlar.
 Sıvı haldeki çeliğin katılaşması sırasında fiziksel veya kimyasal
olaylar birlikte meydana gelirler. Fiziksel olaylar sırasında
kalıpların kenar duvarlarında dışarıya doğru ısı çıkışı meydana
gelir.
 Ayrıca sıvı halden katı hale geçişte hacim azalır.
 Çeliğin döküm işlemleri sırasında mevcut ortamda oksijen
almasını önlemek veya bunu azaltmak için genelde, kalıpların
üstü kapatılarak sıvı haldeki çelik kalıplara dökülür.
 Gerek kalıplara döküm, gerekse de sürekli döküme dayanan çelik
üretim yöntemlerinde çekirdekte segregasyon bölgeleri meydana
gelir.
 Mevcut deneyimler, çelik yapılarda alışılagelmiş şekilde
kullanılan St 37-2 ve St 52-3 çelik cinslerinin sürekli döküm
yöntemi kullanılarak üretilmesi gerektiğini göstermiştir.
2.1.5. Sıcak Haddeleme
 Çeliğin sıcak haddeleme ile çeliğe sıcak şekil verme ve sıcak
işlemlerden daha çok, yeniden kristalleştirme sıcaklığının
üzerinde yer alan sıcaklık derecelerinde çeliğe şekil verme
anlaşılmaktadır.
 Sıcak haddeleme işlemi sırasında çeliğe basınç altında doğrudan
şekil kazandırılmaktadır.
 Genelde haddeleme işlemi, sıcaklık derecesi 1200 C’ dan 800 C’
kadar değişen bir ısı yelpazesinde gerçekleştirilmektedir.
2.2. Sıcak Haddelenmiş Çelik Ürünleri
 Haddenlenmiş Çelik Ürünlerin Şekil ve Boyutlarına Göre
Sınıflandırılması adını taşıyan Eurocorn 79’ a göre haddelenmiş
çelik ürünler:
1.
Yarı mamüller
2. Tam mamüller
olarak iki sınıfa ayrılmaktadır.
•
Yarı mamüllerin tam mamüllerden farkı, yarı mamüllere bir
ön şekil verilmiş olmasıdır.
2.3. Çeliğin Sıcak İşlenmesi
 Isıl işlem sırasında uygun şartlar oluştuğunda çelik bir yandan
uygun mukavemet ve sertlik özelliklerine ulaşırken, diğer yandan
da hadde mamülün homojenlik özelliği iyileştirilir.
 Çelik yapıda kullanılan yapısal çelikler için ısıl işlemde kullanılan
önemli yöntemlerden biri ‘çeliği tavlama’, diğeri ise ‘çeliğe su
verme’ dir.
2.3.1. Çeliğin Tavlanması
 Çeliği tavlama işlemi demek, çeliği önce AC olarak tanımlanan
dönüşüm noktasının biraz üzerinde yer alan sıcaklık
derecelerinde ısıtmak veya bunu ardından da açık havada
soğumaya bırakmaktır.
 Tavlama işlemi sırasında gelişen olayları demir-karbon denge
diyagramı açıkça göstermektedir.
 Bazı özel durumlarda yapısal çelik malzemesinin iç yapısı ve
mekanik özellikleri işlenme sırasında istenmeyen biçimde
etkilenebilirler.
 Örneğin; çok fazla miktarda soğuk şekil verme yapıldığı taktirde
çeliğin işlenebilme özelliği kısmen yok edilebilir.
 .Tavlama sırasında uzun süreli sıcak şekil verme sonucunda tane
büyümesine rastlanabilir.
 Çelik tekrar tavlandığı takdirde çeliğin mevcut eski iç yapısına
geri dönmek mümkün olabilmektedir.
2.3.2. Çeliğe Su Verme
 Ostenit-ferrit dönüşümüne karşı gelen oluşumda ostenitile




sıcaklık derecesinden itibaren gerçekleştirilen soğutma işleminin
hızı belirleyici bir rol oynamaktadır.
Hızlı soğutmada tavlamada olduğu gibi ferrit ve perlit
oluşmamakta, bunun yerine martensit ve beynit oluşmaktadır.
Her iki madde de kullanılan ilk ana maddeden daha serttir.
Bu nedenle gevrek kırılma eğilimi yüksektir.
Bundan dolayı hızlandırılmış bir soğutma işlemi ile birlikte
yürütülen ostenitleştirme işlemine ‘Çeliği Sertleştirme’ adı
verilmektedir.
 2.4.1 Statik Yükler Altında Mukavemet Özellikleri
 Çelik yapılarda kullanılan yapısal çeliklerin statik yükler ve
çekme kuvvetleri altındaki dayanımını tanımlamak için
malzemenin akma sınırı, çekme mukavemeti ve sertlik
özelliklerinden yararlanılır. Akma sınırı ve çekme
mukavemetine karşılık gelen karakteristik değerler çekme
deneyi ile saptanır.
 Çekme deneyinde genelde akma sınırı ve çekme mukavemeti
karakteristik mukavemet özellikleri saptanmaktadır.
 Akma sınırı çekme deneyinde uygulanan uzama hızının bir
fonksiyonudur. Akma bölgesinde durdurulmasıyla özellikle düşük
değerdeki birim uzama hızlarına karşı gelen akma sınırında
gerilme değeri düşer. Bu değer “Statik akma sınırı” olarak
tanımlanır.
 Çelik yapılarda kullanılan çelik cinsleri arasında hava koşullarına
dayanıklı çelikler ve yüksek mukavemetli çelikler kaynağa daha
uygundur.
 Çeliğin kaynaklanabilirliği demek, bilinen bir kaynak tekniği ile
metalik bir bileşimin oluşturulmasının mümkün olması
demektir.
 Kaynak şartlarının kontrol altına alınması ve seçiminde
gösterilmesi gereken titizlik alaşım elemanı miktarına, ana
malzemenin akma sınırına ve kaynak malzemesine bağlı olarak
artar.
 2.5.1 Yapısal Çelikler
 Yapısal Çelik ürünleri ve cinsleri, örneğin çeşitli ürün
tiplerinde(hadde ürünleri, levhalar, lamalar, dikişsiz ve kaynaklı
kare ve dikdörtgen kutu profiller) standartlaştırılmıştır.
 Çelik cinsleri genelde, akma sınırı değerlerine göre sınıflandırılır.
 Yapısal çeliklerin standartlarını ve ayrıntılarını DIN 17 100’ de
bulabilmek mümkündür.
 İnşaatla yakından ilgili olan kişileri genelde birleşim araçlarının
üretiminden çok, mamülün son hali ilgilendirir.
 DIN 267’de bulonlar, pullar, somunlar vb. birleşim araçlarıyla
ilgili tanımlar yer almaktadır.
 Bulon, pul, somun gibi birleşim elemanlarının özellikleri DIN
267-Yaprak 3’de(ISO 898/I’de de bu durum geçerlidir): Bu
standartlarda çeşitli çelik cinsleri ile ilgili malzeme
yönetmeliğinde tüm bilgiler mevcuttur.
 1. Profiller
 2. Lamalar
 3.Levhalar
1.Profiller
 Profillerin pek çok çeşidi mevcuttur. Örnek olarak I(Normal
Profil), IPE, IPEo, IPEv, IPBl, IPBv
2. Lamalar
 Dikdörtgen enkesitli çubuklar
3. Levhalar
 3’e ayrılır. İnce, orta ve kaba levhalar.
 Halihazırda yapıların boyutlandırılmasında kullanılan iki temel
ilke vardır. Bunlardan ilki emniyet faktörü ilkesi, ikincisi ise yük
ve mukavemet faktörü ilkesidir.
 Bunlardan ilki, yani emniyet faktörü ilkesi, son yüzyıl süresince
kullanılan belli başlı boyutlandırma ilkesidir. Son yirmi yıl
içerisinde ise boyutlandırmada yavaş yavaş daha rasyonel ve
olasılık teorisine dayalı bir ilke olan yük ve mukavemet faktörü
ilkesi de kullanılmaya başlanmıştır.
 Gerçek yükün boyutlandırmada göz önüne alınmış olan dış yükü
∆Q kadar aştığını, boyutlandırmada hesaba katılan yapı
mukavemetinin, gerçekte gerçekleşmiş olandan ∆𝑅𝑛 kadar küçük
olduğunu kabul edelim. Yapı güvenliği alt sınır durumu
𝑅𝑛 − ∆𝑅𝑛 = 𝑄 + ∆𝑄 olarak ifade edilir. Buradan ;
𝑅𝑛 1 −
∆𝑅𝑛
𝑅𝑛
= 𝑄(1 +
∆𝑄𝑛
) elde edilir.
𝑄𝑛
 Buradan emniyet faktörü,
emniyet faktörü=
𝑣𝑓 =
1+ ∆𝑄 𝑄
1−∆𝑅𝑛 𝑅𝑛
olarak ifade edilir.
 Bu ifade incelenirse, emniyet faktörüne aşırı yükleme ve
mukavemet değerindeki azalmanın etkisi değerlendirilebilir.
Alman şartnamesinde 1. yükleme hali için kullanılan emniyet
faktörü değeri;
𝑣𝑓 =
1+0,40
1−0,18
= 1.71 olarak elde edilir.
 Emniyet faktörü göçmeye karşı gerçek güvenliği
göstermemektedir.
 Bu ilke çok fazla yaygın olmamakla birlikte özellikle ABD ve
Avrupa’nın bazı ülkelerinde kullanılmaktadır. Ülkemizde
ise bu ilke boyutlandırma için henüz kullanılmamıştır.
 ASCE(American Society of Civil Engineers) tarafından
benimsenmiş olan faktörize edilmiş yük kombinasyonları
şöyledir:
1.4D+1.2D+1.6L+0.5(𝐿𝑟 veya S veya R )
1.2D+1.6(𝐿𝑟 veya S veya R)+(0.5L veya 0.8W)
1.2D+1.3W+0.5L+0.5(𝐿𝑟 veya S veya R)
1.2D±1.0E+0.5L+0.2S
0.9D±(1.3W veya 1.0E)
Bu denklemlerde;
D: ölü yük
L:hareketli yükler
𝐿𝑟 :çatı hareketli yükü
W:rüzgar yükü
S:kar yükü
E:deprem yükü
R:yağmur suyu ve buz yükü
 Bu boyutlandırma ilkesinde kullanılan diğer bir faktör ise Φ -
mukavemet faktörüdür. Bu faktörün değeri, yapı elemanı tipi ve
boyutlandırmada göz önüne alınan sınır duruma bağlı olarak
değişir. ASCE bu değerleri böyle vermiştir:
a- Çekme elamanlarında:
Φ𝑡 =0.90 akma sınır durumu
Φ𝑡 = 0.75 yırtılma sınır durumu
b- Basınç çubuklarında :
Φ𝑐 = 0.90
c- Kirişlerde
:
Φ𝑏 =0.90 eğilme için
Φ𝑣 = 0.75 makaslama için
d- Kaynaklarda
:
Φ = etki şekline (çekme,
makaslama vs.) göre yukarıdakilerle aynı
e- Diğer birleşim elemanlarında: Φ=0.75
YÜK KOMBİNEZONLARI
AMAÇ GÜVENLİK
İNDİSİ β
Ölü yük + hareketli yük(veya kar
yükü)
3.00
için
elemanlar
GÖÇME
OLASILIĞI
𝑷𝑭
0.001
0.000015
Ölü yük + hareketli yük+ rüzgar
yükü
4.50
için
birleşimler
2.50
için
elemanlar
0.006
0.0465
Ölü yük + hareketli yük+ deprem
yükü
1.75
için
birleşimler
 Mukavemet için sınır durum 𝑀𝑝 plastik momentinin kesitte
oluşmasıdır. Plastik moment kapasitesi, kesitin bütün
noktalarında akma sınır gerilmelerine ulaşılması haline karşı
gelir.
 Bu tür elemanlarda yapısal güvenlik koşulu;
𝑀𝑝 ≥ 1.7 𝑄𝑖 olarak yazılabilir.
 Bu boyutlandırma yöntemi ülkemizde kullanılmaktadır.
Çelik yapılarda yükler ikiye ayrılır: Esas yükler (H)
İlave yükler (Z)
Bu yüklerin ayrımı ise;
ESAS YÜKLER
(H)
İLAVE YÜKLER
(Z)
Yüksek Yapılarda
(Hal ve endüstri
yapıları, çelik
karkas yapılar)
Öz yük, faydalı
yük, kar yükü,
kren yükü,
makinelerin kütle
kuvvetleri
Rüzgar yükü, fren
kuvveti
(krenlerin), ısı
değişimi sonucu
meydana gelen
kuvvetler, montaj
safhalarındaki yük
durumları
Köprülerde
Öz yük, katar yükü
veya trafik yükü,
merkezkaç
kuvvet(demir yolu
köprülerinde)
Rüzgar yükü, kar
yükü, ısı etkisi,
mesnetlerin
sürtünme
kuvvetleri, lase
DIN 1050 ve TS 648 standartlarına göre bir çelik
yapının hesabı, aşağıda belirlenen iki farklı
yükleme haline göre ayrı ayrı yapılır:
1- Sadece esas yükler alınır. Buna H yüklemesi veya
1. yükleme hali veya EY yüklemesi denir.
2- Esas yüklerle beraber ilave yüklerde alınır. Buna
HZ yüklemesi veya 2. yükleme hali veya EİY
yüklemesi denir.

 İMO İstanbul şubesi tarafından yayınlanmış olan ‘Çelik Yapılar
Emniyet Gerilmesi Esasına Göre Hesap ve Proje Esasları’ isimli
kaynakta önerilen şu kombinezonlarda kullanılabilir.
a) D
(H)
b) D + L + (𝑳𝒓 veya S) (H) c) D + L + (𝑳𝒓 veya S)+ T (HZ)
d)D+L+S+W/2
(HZ)
e)D+L+S/2+W
g)0.9D±E/1.4
(HZ)*
h)D+(W veya E/1.4)
(HZ)veya(HZ)*
j) D+L+S+E/1.4
(HZ)
(HZ)
f)D+L+(W veya E/1.4)
(HZ)veya(HZ)*
i) D+L+(W veya E/1.4) +T
ii) (HZ)veya(HZ)*
D: ölü yükler,kren yükü ve makinaların kütle kuvvetleri
L: hareketli yükler
S:kar yükü
W:rüzgar yükü E:deprem
yükü
T:sıcaklık değişimi ve mesnet çökmesi nedeniyle oluşan etkiler,
krenlerde fren ve yanal çarpma kuvvetleri
𝐿𝑟 :çatılarda hesaba katılacak hareketli yükler ve su birikmesi
nedeniyle oluşan etkiler
Not : (HZ) halinde kombinezonda deprem yükü
yoktur.(H) ile emniyet gerilmeleri 1.15 ile büyütülecektir.
: (HZ)* halinde kombinezonda deprem yükü vardır.
Emniyet gerilmeleri 1.33 ile büyütülecektir.
Yapı çeliği olarak en çok kullanılan çelik cinsi St 37 ‘dir.
Buna normal yapı çeliği denir. Buradaki 37 sayısı
kg/mm² cinsinden çekme mukavemetini gösterir.
Çelik yapıların hesap ve yapım kurallarıyla ilgili olarak
TS 648 yürürlüktedir. Bu standardın hususuna girmeyen
kapsamlar için
uygulamada
genellikle
Alman
şartnameleri esas alınmaktadır.
𝑣𝐹 emniyet katsayısı :
(H) yüklemesi için
𝑣𝐹 = 1.71
(HZ) yüklemesi için 𝑣𝐹 = 1.50
Akma sınırı gerilmeleri ve basınç, eğilme-basınç emniyet
gerilmeleri
Çelik cinsi
𝝈𝑭
𝝈𝒆𝒎
(kg/cm²)
(H)
(HZ)
St 37
2400
1400
1600
St 52
3600
2100
2400
Çekme ve eğilme-çekme emniyet
Çelik cinsi
gerilmeleri (kg/cm²)
𝝈𝒆𝒎
(H)
(HZ)
St 37
1600
1800
St 52
2400
2700
𝝉𝒆𝒎
Çelik cinsi
Kayma emniyet gerilmeleri
(kg/cm²)
(H)
(HZ)
St 37
900
1050
St 52
1350
1550
 Elastisite modülü E = 2 100 000 kg/cm²
 Poisson sayısı
𝑣 = 0.3
 Kayma modülü
G=
𝐸
2(1+𝑣)
= 810 000 kg/cm²
 Lineer ısı katsayısı 𝛼𝑡 = 0.000012
 Yorulma; malzeme biliminde
bir malzemenin
devirli olarak sürekli yüklemeye uğraması
sonucu ilerlemeli ve yerel yapısal hasara
uğramasıdır. Malzeme dereceli olarak arttırılan
yükler altında denenip belirli bir sınırdaki
gerilime geldiğinde kopmaktadır. Bu şekilde
denenerek bulunan değere malzemenin statik
dayanımı denir. Ancak aynı malzeme eğer
geçmişte sürekli gerilmelere uğramışsa, kopma
değeri bu statik dayanım değerinden daha düşük
bir değerde olacaktır. Bunun nedeni malzemenin
yorulmasıdır.
 Yorulma,
bir malzeme sürekli yükleme ve
boşaltmaya maruz kaldığında gerçekleşir. Eğer
yüklemeler belirli bir düzeyin üzerindeyse,
malzemenin yüzeyinde mikroskobik çatlaklar
oluşmaya başlayacaktır. Zamanla bu çatlak kritik
bir büyüklüğe ulaşacak ve yapıda çatlama
gerçekleşecektir. Yorulma aşamalarını üç aşamada
değerlendirilir: -çatlak başlangıcı
-çatlak ilerlemesi
-kırılma
 Peki yorulmanın bizim için önemi nedir?
- Yorulma olayı dışarıdan gözlemlenebilecek bir şekilde önemli
bir şekil değişimi yapmadan malzemenin ani olarak göçmesi
nedeniyle tehlikelidir.

Şekilde eksenel olarak yüklü ve St 37 kalitesinde çelik
malzemesi için
S-N eğrisi verilmiştir.
 Sünek çelik taşıyıcı elemanların yorulma ömrü, max
gerilme 𝜎𝑚𝑎𝑥 ’ın azalması ile artar. Bu durum test
edilen numunenin oldukça fazla sayıda yük tekrarına
dayandığı yorulma limiti (𝜎𝑓 ) bölgesine kadar devam
eder. Bu gerilme seviyesinde numunelerin %50’sinin 10
milyon tekrar sayısı gibi yüksek tekrarlara dayandığı
görülmüştür.
 Ne yazık ki yorulma ömrünün bulunması için analitik
yöntemlere sahip değiliz. Bu durum ise bizleri yorulma
ömrünü bulmamız için prototip hazırlamaya mecbur
etmiştir. Daha sonra da yukarıdakine benzer testler
yapılarak S-N eğrisi üretilir. Bu eğrilere dayanılarak
yorulma hesabı yapılmasına yarayan bazı yöntemler,
çeşitli standartlar tarafından verilmiştir.
 Bu standartlardan bazıları şunlardır:
-AASTHO(American Association of State Highway
and Transportation Officials)
- AREA(American Railway Encineering
Association)’Specification for Steel Railway Bridges’
-ECCS (Eurupean Convention for Constructional
Steelwork) ’Recommendations’
 DIN 50 900 Kısım 1 de ‘ Metallerin Korozyonu, Tanımlar’ olarak
adlandırılan bir bölüm yer almaktadır. Metallerin korozyonu ile
metal elemanların çevre ortamı ile girdiği reaksiyon ifade
edilmektedir.
 Bu reaksiyon malzemede ölçülebilir seviyede bir değişime ve
dolayısıyla korozyon hasarına neden olmaktadır. Çoğu
durumlarda bu reaksiyon elektro-kimyasal özelliktedir, kimyasal
veya fiziksel de olabilir.
 Kullanılan çelik malzeme açık hava koşulları altında
bulunduğunda ve buna karşı korumaya yönelik gerekli önlemler
alınmadığında, dış yüzeyinde değişimler meydana gelir. Buna
korozyon veya paslanma denir.
 Genelde korozyon oksit veya hidroksit özellikte olup, paslanma
sonrasında dış yüzeyde, yüzeyi tamamen üniform bir şekilde
kaplayan korozyon tabakası oluşur.
 Havada, su ile birleştiğinde asit oluşturan zararlı maddeler vardır.
Bu asit demirin korunmayan kısmını etkilerler.
 Bu nedenle boyama veya kaplama, örneğin galvanizleme
yapılarak dış yüzeyin korunması zorunluluğu vardır.
 Bu yapılmadığı taktirde, özellikle ortamda sürekli nem
bulunması durumunda, demir çok hızlı bir şekilde korozyona
uğrayacaktır, başka bir deyimle korozyona uğrayacaktır.
1- OKSİT TABAKASI OLUŞTURAN KOROZYON
100 ̊C ’ı aşan sıcaklıklarda demir ve çelik mamülün üst yüzey
tabakasında oluşan oksit tabakasıdır. Bu korozyon türü sıcak
haddeleme görmüş çelik, yeni üretilmiş hadde profilleri ve
levhalarda görülür.
2-HİDROJEN OLUŞTURAN KOROZYON
Bu tür bir korozyon şekli, oksijen eksikliği sonucunda oluşur ve
tüm yüzeyi uniform olarak kaplar. Metalin üst yüzeyinde
mikroskobik boyutlarda korozyon elamanları oluşur.
3- OKSİJEN NEDENİYLE OLUŞAN KOROZYON
 Çelikte rastlanan en önemli korozyon şekli olmakla birlikte
alkalik nitelikteki bu oluşum koruyucu özellik taşımakla birlikte
katodu korozyona karşı korumaktadır. Korozyon hızını büyük
ölçüde havalandırma miktarı, tuzlar ve sudaki kirlilik
belirlemektedir.
 Koruyucu örtü tabakaları kullanıldığı takdirde bu tür korozyon
engellene bilmektedir.
4- ATMOSFERİK KOŞULLARDA OLUŞAN
KOROZYON
 Kütle kaybı ile sonuçlanan atmosferik korozyon,
metal yapı malzemelerinin bulundukları
ortamdaki performanslarını ve yaşam sürelerini
ciddi ölçüde etkilerken, sosyal ve ekonomik açıdan
ise büyük maliyetlere neden olmaktadır.
5- ÇATLAK OLUŞTURAN KOROZYON
 Atmosferik koşullara maruz kalmasına rağmen paslanmayan
çeliklerin üst yüzeylerine yakın bölgelere yakın yerlerde
meydana gelen ağ şeklindeki ince çatlaklardır.
 Bu tür korozyona önlem olarak malzeme sudan uzak
tutulabilir, izolasyon tabakası teşkil edilebilir.
 Genelde çelik yapılarda aynı malzemeler kullanılmalıdır. Farklı
malzeme kullanılması halinde temas yüzeylerinde korozyon
oluşması olası bir durumdur.
 Çok korozif ortamlarda çeliğin polimer bir tabakayla kaplanması
iyi bir sonuç verir. Boya paslanmayan çeliklerde normal çeliklere
göre daha başarılı bir önlem olarak bilinmektedir.
Korozyona Karşı Konstrüktif Önlemler
Genelde çelik yapılarda aynı malzeme kullanılmalıdır,
örneğin St 37 ve St 52 kalitesindeki çeliklerden üretilmiş
mamuller. Gözönüne alınan yapıda farklı malzeme
kullanılması halinde temas yüzeylerinde korozyon
oluşması olasılığı da göz önünde tutulmalıdır.
 Öte yandan paslanmayan çelik (krom-nikel çelikleri)
kullanıldığında, sadece atmosferik koşullar altında
paslanmayan nitelikte olup olmadığına veya diğer etkiler
altında koruyucu bir tabaka oluşturup oluşturmadığına
dikkat edilmelidir.

 Çok korozif ortamlarda çeliğin polimer bir tabaka
ile kaplanması iyi sonuç vermektedir. Paslanmayan
çeliklerde boya normal çeliklere daha başarılı bir
önlem olarak bilinmektedir.
Korozyon açısından uygun yapı detayları
Daha yapı tasarlanırken seçilen uygun detaylarla
korozyonun etkisi minimuma indirilebilir, şöyle ki;
Olabildiğinde küçük dış yüzey alanları oluşturarak
 Girinti ve çıkıntıların olmadığı, olabildiğince
düzgün düz bir yüzey oluşturmak.
 Köşe ve kenarlardan kaçınarak veya köşeleri
olabildiğince büyük çaplı yuvarlatarak
 Yatay yerine eğimli (min.%3) yüzeyler teşkil ederek

 Damlalıklar, drenaj kanalları ve oluklar teşkil ederek
 Suya maruz kesitlerde suyu uzaklaştıracak şekilde
önlem alarak
 15 mm’den az aralıkları besleme levhaları vb. ile iyice
doldurarak
 500 mmden büyük boşluklar ya hava almayacak
şekilde kapatılarak
 Korozyona hassas kısımlarda dayanımı yüksek veya
kolayca değiştirilebilen bir malzeme kullanarak.
KOROZYONA KARŞI UZUN SÜRELİ
ÖNLEMLER
1) Fırça Kullanarak veya Püskürtme Yöntemiyle Boyanan
Polimer Koruyucu Tabakalar
•
Korozyona karşı önlem olarak organik polimerlerin kullanımı
sadece çelik yapıda değil diğer metallerde de en sıkça seçilen
yöntemdir. Bunun nedenleri arasında ekonomik olması, işlenmeye
uygun olması korozyona karşı etkin önlem oluşturması, çeşitli renk
parlaklıkta seçime olanak sağlaması ve kalınlığının az olması
sayılabilir. Polimer koruyucu tabakalar olarak bitümlü tabakalar,
tabii asfalt malzemesi, katran, katranlı plakalar,kauçuklar, vinil
klorit polimerler, poliüretanlar, epoksi bazlı maddeler vb.
kullanılabilir.
2) Koruyucu Polimer Tabakalar
 Bu tür koruyucu tabakalar çelik yapılarda kullanıldığı gibi, hazır
olarak üretilen çeşitli kapı, cephe plakaları vb. mamüllerde de
rastlanabilinir. Fabrikalarda kimyasal işlemler kullanılarak metal
malzemenin üst yüzeyinde oluşturulan bu koruyucu tabakalar
prensip olarak boyama işlemine tabi tutulan polimer koruyucu
tabakalarla aynı özelliği gösterirler.
3) Metalik Üst Yüzey Kaplamaları
•
Galvanizleme işleminde metal çinko eriğinden oluşan bir
banyoya daldırılır. Çelik malzeme önce bir asit banyosuna
daldırılarak pastan arındırılarak temizlenir. Sonra suyla
yıkanır ve ardından başka bir banyoya daldırılır. Kuruma
işlemi bittikten sonra malzeme sıvı çinkonun bulunduğu
küvete atılır. Banyoda büyük hareketlenmeler ve gaz çıkışı
olur. Yeteri süre bekletildikten sonra sudan oluşan banyoya
atılır ve hızla soğutulur. Böylece çeliğin üst yüzeyinde kalın
bir çinko tabakasının iyice yapışması sağlanır. Bu tabakanın
kalınlığı çelik elemanın kalınlığına, çelik kalitesine ve banyo
süresine bağlıdır.
4) Çift Katlı Sistemler

Çift katlı sitemler olarak, metal kaplama ve polimer
koruyucu tabakanın birlikte kullanılmasına karşı gelen çifte
koruyuculuk kastedilmektedir. Bu sistemde metal kaplama,
korozyona karşı aktif koruyucu ana tabakayı oluştururken,
polimer tabaka ise alttaki metal kaplamayı koruyan bir örtü
tabakası işlevini görmektedir.
5) Polimer Harçlı Kaplamalar
 Bunların önemli avantajlarını hızlı sertleşmeleri,
yüksek dayanımlarını, yüksek çekme
mukavemetleri ve yüzeye yüksek yapışma
özellikleri oluşturmaktadır. Pahalı olmaları ise
dezavantajlarıdır.
6) Çimento Harçları ve Betonlar
Çimento alkali özelliği nedeni ile, özellikle çimento ile hazırlanmış
sıva yeteri kadar sıkıştırılmış ve kalınsa, demiri ve çeliği
korozyondan korur. Öte yandan bazı durumlara dikkat etmek
gerekir.
7) Lastik Kaplamalar
Bitümlü, katranlı folyolar, PVC bazlı ürünler, Doğal veya sentetikler
kauçuk ürünler de korozyona karşı kullanılan önlemler çerçevesinde
kullanılmaktadırlar. Bu ürünler yumuşak elastikten plastik
özelliklere kadar büyük bir yelpazede temin edilebilmektedir.
Koruyucu etkisi ne denli geçirgen, elektriği iletip iletmemesi vb.
özelliklerine bağlı olarak değişmektedir.
8) Sertleştirilmiş, Plastik ve Yumuşak Elastik Macunlar
Bu malzeme boşlukların (çatlaklar, yarıklar, derzler, vb.)
doldurulmasında kullanılır. Bu macunlar iyi yapışma özelliğinde
olmalı, nemi almalı, yaşlanmamalı ve korozif etki
oluşturmamalıdır.
9) Emaye ile Kaplama
Emaye işleminde özel olarak hazırlanmış metal yüzeylere önce
nemli oratamda pudra şeklinde malzeme çeşitli yöntemler
kullanılarak uygulanır. Kurutulduktan sonra 500 ve 1000 °C
arasında bir sıcaklık derecesindeki ateşe tutulur. Bu işlem
sırasında pudranın eriyerek cam tabakası oluşturması ve böylece
gevrek ama sert, difüzyonu engelleyici, atmosferik etkilere
dayanıklı bir yüzey oluşturması sağlanır.
10) Katodik Koruma
Katodik korumada, korozyona karşı korunması düşünülen
malzeme katot durumuna getirilerek paslanma nedeni ile oluşan
kesit daralması önlenir. Bu uygulamada doğru akım kaynağına
bağlanan ve korozyona karşı önlem alınması planlanan metal
negatif kutbu oluştururken paslanmaya neden olan elektrolit ise
pozitif kutbu oluşturmakta ve bu işlem sırasında birbirleriyle
bağlanmaktadır.
 Günümüzde katodik koruma ile polimer
kaplamanın birlikte kullanılması durumunda
korozyona karşı en etkin ve yaralı önlem
alınabilmektedir. Lakin uygulanan bu işlen için
kombinasyonun da uygun olması gerekmektedir.
Örneğin polimer koruyucu tabakanın kalitesinin
çok yüksek olması halinde katotik koruma polimer
kaplamanın hatalı ksımlarında yoğunlaşmaktadır.

Katotik koruma genelde liman tesislerinde, su
savaklarında ve palplanşlarda, gemilerde, deniz
platform yapılarında, iskele olarak kullanılan
köprülerde, karada ve su altında döşenilen boru
hatlarında, tanklarda ve çelik temel yapılarında
yeğlenmektedir.
ÇELİK YAPILARIN YANGINA KARŞI KORUNMASI
1) Yangına Karşı Korunma
Bu kapsamda olası tüm yangın tehlikesi ile başa çıkmaya ve buna
karşı alınan tüm önlemler kastedilmektedir. Yapı, yangının
oluşması, zarar verecek şekilde yayılması, etkin söndürme
çalışmalarını dikkate alarak ve yapı içindeki insanların ve
hayvanların kurtarılmasını sağlayacak şekilde tasarlanılmalı ve
boyutlandırılmadır.
 Etkin bir söndürme çalışması için uygun genişlik
ve yükseklikte ve ayrıca yeterli dayanıma, emniyetli
kaçışı ve yangına müdahaleyi sağlayan tahliye
çıkışları teşkil edilmelidir.
 Yangın sırasında önemli taşıyıcı elemanların taşıyıcılığını
kaybetmeyecek şekilde boyutlandırılmış ve gerekli
önlemleri alınmış olması istenir. Diğer taşıyıcı elemanların
ise söndürme çalışmaları sırasında taşıma fonksiyonunu
yitirmemesi arzulanır. Yapıda mevcut düşey boşluklar,
tesisat asansör boşlukları ve merdiven kovaları özel yangın
bölmeleri veya doğal bacalar olarak göz önüne alınır. Bu
kısımlarda her zaman yangının üst katlara iletilmesi
tehlikesi vardır. Bu kısımların tasarlanılmasında titizlik
önemlidir.
2) Yangın Sırasında Binaların Ayakta Kalması
Yeni yapılan araştırmalar yangının bir yükleme durumu
olarak göz önüne alınmasını sağlamaktadır. Yangın
dayanımının süresi 30 dakikalık sıçramalarla F30, F60, F90,
F120 ve F180 olarak sınıflandırılmakta ve bu sınıflara karşı
gelen yangın dayanım süreleri sırasıyla 30, 60, 90, 120, 180
dakikadan büyük ve eşit olarak tanımlanmaktadır. Ayrıca
kullanılan A ve B harfleri ile yapı malzemelerinin yanma ve
tutuşma dereceleri belirtilmekte, sırasıyla yanmayan ve
yanan nitelikte olduklarını tanımlamaktadır.
 Buna bağlı olarak bu standartlarda yapının
taşıyıcı elemanları ve perde duvarlarının, taşıyıcı
olmayan dış duvarların, ara bölme duvarlarının,
döşemelerin, çatı katlarının, merdiven ve
merdiven kovasının çevreleyen duvarların yangın
tahliye çıkışlarının sağlaması gereken yangın
dayanım süreleri yapının çeşitli katları için
yapının yüksekliğine bağlı olarak
tanımlanmaktadır.
3) Çelik Yapıların Yangında Davranışı
Çelik yapıda çıkan bir yangın sırasında taşıyıcı yapı kısımları ve
elemanları taşıma kapasitelerini yitirmemeli ve belirli bir sınırın
üzerinde deformasyon yapmamalıdır.
Çelik yapı elemanının zaman içinde ısınması sonucu oluşabilecek
göçmeyi saptayabilmek için elemanın yangına karşı kaplanmış olup
olmaması önemli rol oynamaktadır. Bu nedenle ısının yayınımı
kaplamalı ve kaplamasız yapı elemanı için ayrı ayrı yürütülmektedir.
Kaplama kullanılan çelik yapı elemanlarında sıcaklığın kaplamadan
çeliğe iletilmesinde, kullanılan kesitin şekli ve yangına maruz yüzey
alanının miktarına karşı gelen profil faktörünün yanı sıra,
kaplamanın kalınlığı ve sağladığı izolasyon göz önünde tutulmalıdır.
•
Bir yapı yangına göre boyutlandırılırken, yapıyla ilgili
çeşitli yangın senaryoları üretilir. Bunların her biri teker
teker yangının çıkışından itibaren 10-15 dakikalık zaman
dilimleri içinde incelenir ve yapının stabilitesini tümüyle
yitirmesi, göçmesi mekanizmasındaki aşamalar ve geçen
süreler saptanır.
 Sözü edilen her süreçte aşağıdaki hususlar belirlemeye
çalışılır;
•
•
•
•
Kritik sıcaklık saptanır.
Buna karşı gelen yangın dayanımı süresi hesaplanır.
B değer, standardın tamamladığı süreyle karşılaştırılır.
Her bir çelik elemanda bu sıcaklığa karşı gelen akma sınırı
ve elastisite modülü tespit edilir.
• Yeni durumda plastik mafsalların yerleri belirlenir.
• Elemanların burkulması incelenir.
• Mekanizma (göçme) durumuna ulaşılıp ulaşılmadığı
saptanır.