8’lik Demir Kaç Kilo?

• 1 Metre Ağırlığı 0,395 kg
• 12 Metre Ağırlığı  4,740 kg
  

10’luk Demir Kaç Kilo?

• 1 Metre Ağırlığı 0,617 kg
• 12 Metre Ağırlığı  7,404 kg

12’lik Demir Kaç Kilo?

• 1 Metre Ağırlığı 0,888 kg
• 12 Metre Ağırlığı  10,668 kg

14’lük Demir Kaç Kilo?

• 1 Metre Ağırlığı 1,210 kg
• 12 Metre Ağırlığı  14,520 kg

16’lık Demir Kaç Kilo?

• 1 Metre Ağırlığı 1,580 kg
• 12 Metre Ağırlığı  18,960 kg

18’lik Demir Kaç Kilo?

• 1 Metre Ağırlığı 2 kg
• 12 Metre Ağırlığı  24 kg

20’lik Demir Kaç Kilo?

• 1 Metre Ağırlığı 2,470 kg
• 12 Metre Ağırlığı  29,640 kg

22’lik Demir Kaç Kilo?

• 1 Metre Ağırlığı 2,980 kg
• 12 Metre Ağırlığı  35,760 kg

12’lik demir kaç kg?, 14’lük demir kaç kg?, 16’lık demir kaç kg? gibi bilgiler için en basit yol aşağıda verilen pratik formülden yararlanmaktır. İnşaat demir ağırlıkları pratik olarak 0,00617xD² formülü ile de hesaplanabilmektedir. Bu formüldeki D, demir çapıdır. (mm cinsinden)

İnşaat donatı demir ağırlıklarına metraj hesaplarında sıkça ihtiyaç duyulmaktadır. Hangi demirin kaç olduğu bilgisi elde edildikten sonra statik betonarme projelerde donatı metrajı ve bu kalem için maliyet hesabı yapılabilmektedir.

Daha kapsamlı inşaat demir ağırlıkları tablosuna aşağıdaki bağlantıdan ulaşabilirsiniz.

İnşaat demiri ağırlıkları tablosu

İnşaat maliyeti ile ilgili hesaplarda demir donatı metrajı kadar güncel demir fiyatları da önemlidir. Güncel inşaat demir fiyatlarına buradan ulaşabilirsiniz.

Ark; kızgın bir katottan dağılan elektronların, yüksek bir hızla anoda doğru sıçramasıyla oluşur. Bu sıçramayla birlikte oluşan çarpma sonunda nötr moleküllerin iyonize olmasına sebep olduğundan dolayı, şiddetli bir sıcaklık yükselmesi gözlenir. Ortaya çıkan toplam enerjinin %85’i ısı ve %15’i de ışık enerjisine dönüşmektedir

Elektrik ark kaynağı çeşitleri 5’e ayrılır. Bunlar:

1. Örtülü Elektrot ark kaynakları,
2. Gaz altı ark kaynakları,
3. Toz altı ark kaynakları,
4. Nokta veya punta kaynakları
5. Elektron ışık kaynaklarıdır.

1. Örtülü Elektrot Ark Kaynakları

Günümüzde en yaygın olarak kullanılan kaynak şeklidir. Bu kaynak şeklinde sıcaklık eriyen elektrod ile kaynak yapılan parça arasında oluşan elektrik arkı sayesinde meydana gelir. Örtülü elektrod, kaynak işlemi sırasında gerekli ilave metali ve ark taşıyıcısı görevlerini üstlenmektedir. Burada oluşan ark sayesinde elektrod eriyip iş parçasına karışır, aynı zamanda örtü maddesi de erir. Eriyen örtü maddesinin çıkardığı gazlar kaynak bölgesini havanın olumsuz şartlarından korur.

Kaynak aktivitesinde kullanılan elektrotlar fabrikasyonda çekirdek kısmının etrafı örtü ile kaplanmış şekilde üretilir ve yüksek sıcaklıkta çekirdeğin eriyerek elektrik arkını doldurması beklenir. Bu sırada söz konusu örtü bu yüksek sıcaklıkta yanarak contanın üzerinde bir tabaka oluşturur. Bu sayede kaynak sonucu oluşan dikiş benzeri yapının içerisinde oksijenin hapsolarak korozyonu önler.

Örtülü elektrod ile yapılan ark kaynak işleminin avantajları;

• Açık ve kapalı istenilen her alanda uygulanabilmesi
• Örtülü elektrodunun alabildiği her pozisyon ve ulaşabildiği her yerde kaynak imkânı
• Örtülü elektrod kaynak makinelerinde kablolar uzatılabilir olduğu için uzak mesafelerde kaynak imkânı
• Birçok kaynak yöntemine göre donanımların taşınabilir ve hafif olması
• Örtü çeşitlerinin fazlalığı sayesinde neredeyse istenilen her tür malzeme ve her kalınlıktaki malzemenin kaynatılabilir olması.

Örtülü elektrod ile yapılan ark kaynak işleminin dezavantajları;

• Kaynak işlemi sırasında örtüden dolayı kaynak metali üzerinde cüruf tabakası oluşmaktadır. Her kaynak pasosundan sonra bu tabakada ki safsızlıkları engellemek için iyice temizlenmesi gerekir buda kaynak işleminin süre bakımından uzamasına sebep olur.
• Sınırlı elektrod boyları da uzun kaynak işlemleri sırasında sürekli elektrod değiştirme ihtiyacı yüzünden kaynak süresini uzatır.
• Örtülü elektrot kaynağında ki metal biriktirme hızı ve verimliliği diğer ark kaynak metotlarına göre daha düşüktür. Bu sebeple her elektrot bittiğinde kaynağın durması gerekir. Bu sebep de kaynak işlemini uzatır

2. Gaz Altı Ark Kaynakları

Gaz altı ark kaynaklarında genellikle argon gazı kullanılır. Bu tip kaynaklarda elektrotun etrafında örtü malzemesi yoktur ve elektrot tabiri caizse çıplak haldedir. Fakat oksijenin kaynakta hapsolmaması için örtü mantığına yine ihtiyaç duyulduğundan bu tür kaynaklarda örtü amacıyla gaz kullanılır ve bu sayede kaynak dikişinin içinde oksijenin hapsolması önlenerek korozyona engel olunmaya çalışılır. Gaz altı ark kaynaklarının eriyen elektrotlarla ve tungsten inert elektrotlarla yapılan 2 farklı çeşidi bulunmaktadır.

3. Toz Altı Ark Kaynakları

Toz altı ark kaynağı çeşitlerinde de yine örtü mantığına ihtiyaç duyulmaktadır. Otomatik bir kaynak çeşidi olan toz altı kaynaklarında yanmaz özellikli bir malzeme elektrotun temas ettiği bölgeye akıtılır ve bu sayede bir çeşit örtü yaratılır. Bu sayede dış ortama ısı ile ışık yayılmaz ve kaynak bölgesinin hava ile ilişkisi kesildiği için korozyon önlenmiş olur.

Bu kaynak yönteminde oluşan ark, otomatik olarak kaynak yerine sürülen elektrot ile iş parçası arasında oluşur ve ayrı bir kanaldan kaynağın yapıldığı alana düşen toz yığını altında işlevini sürdürür. Kaynak arkı toz yığının altında oluşur.
Tozaltı ark kaynağının avantajları

• Kaynak hızının yüksek olmasıyla birlikte, kaynak parametreleri düzgün seçildiğinde hatasız ve güzel kaynak dikişleri elde edilebilir.
• Kaynak tozu kaynak ark kısmını koruduğundan dolayı maske kullanımına ihtiyaç duyulmaz.
• Kaynak sırasında zararlı metal tozlan ve duman çıkarmaz.
• Sıçrama kaybı yoktur.
• Derine işleme kabiliyeti iyi olduğundan dolayı daha dar ve daha derin kaynak pozisyonlarında rahatça kaynak yapılabilir.
• Kaynak tozu, kaynak dikişinin özelliklerini değiştirecek şekilde ayarlanabilir. Bu şekilde ucuz ve alaşımsız bir elektrotla alaşımlı bir toz kullanarak istenilen özelliklere sahip daha ekonomik kaynak dikişleri oluşturulabilir

4. Nokta veya Punta Kaynakları

Kaynak mantığı düşünüldüğü zaman kaynatılacak parçalar arasında bulunan arkta elektrik akımının olması beklenir. Bu tür kaynak çeşitlerinde oluşan akımın yarattığı direnç kullanılır. Kaynatılacak iki parçanın uçları üst üste konulur ve iki elektrot arasından geçen elektrik akımının yarattığı yüksek ısı yardımıyla parçaların birbirine değdiği noktalar basınçla kaynaştırılır.

5. Elektron Işın Kaynakları

Bu kaynak türünde elektron tabancası kullanılır ve enerji tamamen bir alana yönlendirilerek çok yüksek sıcaklıklara ulaşılır. Bu sayede kaynak bölgesinde metal ergitmesi gerçekleştirilir.

İnşaat demirinin birim ağırlığı genellikle tablo şeklinde paylaşılır. Bu tabloyu paylaşmadan önce, bu tablonun kullanılmasına gerek duyulmadan, basitçe hesaplama yöntemini paylaşalım.

1 Metre İnşaat Demirini Ağırlığı Hesaplamanın Kısa Yolu

Demirin kg cinsinden birim ağırlığı= 0,00617xD² şeklinde hesaplanabilmektedir.

Buradaki D mm cinsinde demir çapıdır. Tabii ki bu formül inşaat demirinin hacminin, demir birim hacim ağırlığı ile çarpımının demir çapı cinsinden ifadesidir. Bu formül ile tablolar arasında pi sayısı nedeniyle ancak gram mertebesinde farklılıklar meydana gelebilmektedir. Dolayısıyla yeterince güvenli bir metot olup, tablolar ile boğuşmaktan kişiyi kurtarmaktadır.

Örneğin “1 metre 16’lık demir kaç kg-kilo gelir?” bu formülle bakalım. (İnşaat demiri kaç kilogram?)

0,00617x16²= 1,580 kg

Meşhur tablomuzu da paylaşalım.

İnşaat Demiri Ağırlıkları Tablosu 1 Metre – 12 Metre

Hasır Demir Ağırlıkları ve Tablosu

Hasır demir ağırlıklarını da tiplerine göre ayrı ayrı paylaşalım. Ayrıca bu hasır demir özellikleri ve tablolarına PDF formatında buradan ulaşabilirsiniz.

R Tipi (15cm x 25cm Aralıklı) Çelik Hasır Ağırlıkları

Q Tipi (15cmx15cm aralıklı) Çelik Hasır Ağırlıkları

Sürtünme karıştırma kaynak işlemi özel pofile sahip bir pim ve omuzdan oluşan takımın birleştirilecek malzeme yüzeyinde dönme ve ilerleme hareketi neticesinde gerçekleşmektedir. Takımın yüzeye uyguladığı basınç ve dönme hareketi yüzeyde sürtünme ve ısı oluşturur. Bunun sonucunda kaynatılacak malzeme yumuşar ve özel profile sahip pimle kaynak bölgesinde karışım sağlanır. Takıma verilen ilerleme hareketi ise belirlenen hat boyunca kaynak işlemini gerçekleştirir. Sürtünme karıştırma kaynak uygulamasına yönelik gösterim aşağıda verilmiştir;

Soğuk kaynak yöntemi olarak sürtünme karıştırma kaynağı, özellikle çarpılmaların ve iç gerilmelerin istenmediği yüksek performans gerektiren çeşitli metal ve alaşımlarının birleştirilmesinde başarılı bir şekilde
uygulanmaktadır. Sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi çok farklı kalınlıklardaki sac ve levhalara
uygulanabilmektedir.

Sürtünme karıştırma kaynak yönteminde mekanik özellikler ve mikroyapısal değişimler kaynak parametreleriyle değişkenlik göstermektedir. Yöntem, ergime fazında gerçekleşmediği için geleneksel ergitme kaynak yöntemlerinde (TIG, MIG) karşılaşılan interdentritik ve ötektik fazlar ortadan kalkmaktadır. Bunlara ilaveten, SKK bağlantı karakteristikleri çoğunlukla kaynak takımı formu ve dinamiği ile ilişkilendirilebilecek parametrelere de bağlıdır. Sürtünme karıştırma kaynağ işlemi sonrası kaynak kesiti incelendiğinde asimetrik bir kaynak bölgesi ile karşılaşılır. Bu asimetrik yapının takım ekseninin belirli ölçüde kaydırılması ile farklı alaşımların birleştirilmesinde kaynak performansını arttırdığı görülmüştür. Sürtünme karıştırma kaynak bölgesi literatürde kaynak merkezi (KM), termomekanik etkilenen bölge (TMEB) ve ısı tesiri altındaki bölge (ITAB) olmak üzere isimlendirilmektedir.

 Termomekanik Etkilenen Bölge-(TMEB): Termomekanik etkilenen bölge, dinamik olarak yeniden kristalleşen bölge ile ısı tesiri altındaki bölge arasında karıştırıcı ucun sürtünme ve ilerlemesinden dolayı yüksek sıcaklığa ve deformasyona maruz kalan bölgedir.

Isı Tesiri Altındaki Bölge-(ITAB): Kaynak metaline yakın ve ısıdan etkilenmeyen esas metale komşu olan bölgedir. Bu bölgede mekanik deformasyon olmamasına karşın sürtünme sırasında oluşan ısıdan etkilenir ve malzemenin yapı özelliklerinde değişimler meydana gelir.

Sürtünme Karıştırma Kaynak Yönteminin Avantajları

Sürtünme karıştırma kaynak yöntemi enerji verimliliği açısından ve çevre dostu bir kaynak yöntemi olduğu için yeşil bir teknolojidir. Geleneksel kaynak yöntemleri ile kıyaslandığında sürtünme karıştırma kaynak yöntemi daha az enerji tüketmekte, koruyucu gaza ihtiyaç duymamakta ve zararlı emisyonlar oluşturmamaktadır. Sürtünme karıştırma kaynağı yönteminde malzeme ergime noktasına ulaşmamaktadır. Bu sebepten ötürü alüminyum alaşımlarının geleneksel kaynak işlemleri ile birleştirilmesinde oraya çıkan boşluklu yapı ve oksitlenme gibi hatalar görülmemektedir. Sürtünme karıştırma kaynak yöntemi alüminyum alaşımlarının diğer mekanik birleştirme yöntemleri ile kıyaslandığında yapısal rijitlik ve hafiflik özelliği ile avantaj sağlamaktadır. Bunlara ilaveten bu yöntem ile yüksek yorulma ömrüne sahip bağlantılar elde edilir.

Sürtünme karıştırma kaynak yöntemiyle Çelik/Al alaşımı, Çelik/Mg alaşımı, Bakır/ Al alaşımı, Çelik/ Ti ve Al/Mg gibi benzer olmayan metallerin kaynağı da mümkündür.

Metalürjik Faydaları

• Katı hal yöntemidir,
• Düşük çarpılmalar,
• İyi boyutsal stabilite,
• Alaşım elementi kaybı yok,
• Kaynak bölgesinde iyi metalürjik özellikler,
• İnce tane yapısı,
• Çatlaksız kaynak bölgesi,
• Çoklu bağlantı elemanlarının yerine kullanılması,

Çevresel Faydaları

• Örtü gazı kullanılmaması
• Yüzey temizliğine ihtiyaç duyulmaması
• Atık malzeme miktarının az olması
• Temizleme ihtiyacının olmaması
• Geleneksel kaynak işleminde gereksinim duyulan tüketim malzemelerine ihtiyaç duyulmaması
• Taşlama atıkları oluşmaz

Enerji Faydaları

• Farklı kalınlıklarda malzemelere uygulanılabilir olması ve ilave işleme ihtiyacın ortadan kalkması
• Lazer kaynak işleminde kullanılan enerjinin % 2.5 oranında enerji ile işlemin yapılabilmesi
• Uygulandığı sektörlerde yakıt tasarrufuna katkıda bulunması (farklı birleştirme yöntemleri ile kıyaslandığında)

Sürtünme Karıştırma Kaynak Yönteminin Sınırlılıkları ve Dezavantajları

Her kaynak yönteminde olduğu gibi sürtünme karıştırma kaynağı yönteminde de sınırlamalar mevcuttur. Sürtünme karıştırma kaynağı sınırlılıkları özetle;

• Kaynak üst yüzeyi ile alt yüzeyi arasında homojen olmayan ısı dağılımından ötürü kalın malzemelerin kaynağı güçtür,
• Kaynak işlemi sırasında iş parçasını veya işi tutmak için ağır iş bağlama düzeni gereklidir,
• Pimin metalin içine girmesini sağlamak için büyük kuvvetler gerekir,
• Çoğu zaman bu kaynak işlemi diğer birçok işlemden daha yavaştır,
• Sürtünme karıştırma kaynağı, metal biriktirme gereksiniminin olduğu kaynak bağlantılarına uygun değildir,
• Sürtünme karıştırma kaynağı makinesinin ilk yatırım maliyeti çok yüksektir,
• Manuel ve ark kaynak işlemlerinden daha az esnektir,

Sürtünme Karıştırma Kaynak Yönteminin Uygulandığı Malzemeler

Başlangıçta sürtünme karıştırma kaynak işlemi bir dizi alüminyum alaşımı, kurşun, çinko, magnezyum ve nispeten yumuşak malzemelerin birleştirilmesinde kullanılmıştır. Yakın zamanda, bakır, titanyum, düşük karbonlu ferritik çelik, alaşımlı çelikler, paslanmaz çelikler ve nikel alaşımlarının yanı sıra bazı termoplastik malzemeler de sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile kaynak yapılabilmektedir. Prensip olarak, sıcak işlenebilecek herhangi bir malzeme bu işlemle kaynaklanabilmektedir. Bununla birlikte kaynak yapılan malzemeden ziyade takım malzemesi daha sınırlayıcı bir faktördür.

Sürtünme Karıştırma Kaynak Yönteminin Endüstriyel Uygulamaları

• Gemi ve Denizcilik Endüstrisi
• Havacılık ve Uzay Endüstrisi
• Kara Taşımacılığı ve Demiryolu Endüstrisi

Sürtünme Karıştırma Kaynak Yöntemi Çeşitleri

Sürtünme karıştırma kaynak yönteminin kullanım alanlarının artmasına paralel olarak artan ihtiyaçlar ve uygulama güçlüğü oluşturan durumlar SKK yönteminde yeni uygulamaların gelişmesini sağlamıştır. Klasik SKK yönteminden farklı olarak sınıflandırılabilecek yöntemler üç ana başlık altında incelenebilir;

1. Melez sürtünme karıştırma kaynağı (MSKK)
2. Çift taraflı sürtünme karıştırma kaynağı (ÇSKK)
3. Sürtünme karıştırma nokta kaynağı (SKNK)

1.Melez Sürtünme Karıştırma Kaynağı (MSKK)

Çelik gibi ergime derecesi yüksek olan malzemelerin SKK yöntemi ile birleştirilmesinde karıştırıcı takım omzunun sürtünmesi ile oluşan ısı, karıştırma bölgesinde malzemelerinin plastik deformasyona uğraması ve hatasız birleştirilmesi için yetersiz kalabilmekde ve karıştırıcı ucun aşınmasını neden olabilmektedir. Bunları engellemek için Melez sürtünme karıştırma kaynağı yöntemleri uygulanabilmektedir. Karıştırıcı takımının işlevini kolaylaştırmak için, kaynak edilecek malzemelerin lazer ışını ile ön ısıtması gerçekleştirilebilir.

SKK işleminin ilk başlangıcında karıştırıcı takım dalma işlemi yaptıktan sonra gerekli ısı oluşumu için bir süre beklemektedir. Melez sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile bu bekleme süresini en aza indirgemek mümkündür. Azalan bekleme süresi, sürtünme süresini de azaltacağından takım ömrünü artırmaktadır. Fakat Melez SKK uygulamasının maliyetinin yüksek olmasının yanı sıra henüz araştırma safhasındadır.

2.Çift Taraflı Sürtünme Karıştırma Kaynağı (ÇSKK)

Artan levha kalınlığından dolayı aynı anda levhanın hem altından hem de üstünden ayrı ayrı karıştırma işlemini gerçekleştiren iki tane karıştırıcı takım prosedüre eklenmektedir. İşlem esnasında karıştırıcı uçlar birbirleri ile ters yönde dönerken, aynı yönde ilerleme yaparak hareket ederler. Alüminyum alaşımlarında tek taraflı olarak 50 mm kalınlığa kadar uygulanan sürtünme karıştırma kaynak yöntemi çift taraflı olarak uygulandığında 100 mm kadar birleştirme işlemi gerçekleştirebilmektedir.

3.Sürtünme Karıştırma Nokta Kaynağı (SKNK)

Sürtünme karıştırma nokta kaynağı yönteminde SKK yönteminden farkı karıştırıcı takım birleştirme işlemini gerçekleştirmek için doğrusal bir hareket gerçekleştirmek yerine üst üste konumlandırılmış levhaların bir noktasından dalıp belli bir süre bekletilmesi ve aynı noktadan geri çıkmasıdır. Sürtünme karıştırma nokta kaynak yönteminden plakaların konumu, dalma derinliği, bekleme süresi ve takım açısı birleştirme kalitesini belirleyen önemli değişkenlerdir. Bekleme süresi sonunda karıştırıcı takımın geri çıkarılması ile kaynak kesitinde delik oluşmaktadır. Bu olumsuzluk, Almanya’da bulanan HZG araştırma merkezinin geliştirdiği Tekrar Doldurmalı Sürtünme Karıştırma Nokta Kaynak (refill FSSW) ile ortadan kaldırılmıştır. Ayrıca Hitachi firmasının geliştirdiği SKNK yöntemiyle, dalma işlemi tamamlandıktan sonra çok az doğrusal hareket gerçekleştirerek birleştirme işlemi tamamlamaktadır. Bu nedenle SKNK yüzeyi dairesel bir şekil yerine eliptik bir şekil almakta artan kaynak dikişi ile birleştirmenin mukavemeti artmaktadır.

Sürtünme Karıştırma Kaynak Hataları

SKK işlemimde oluşan hataları 5 kategoriye ayırabiliriz. Bunlar; boşluklar, yetersiz nüfuziyet, birleştirme hattı kalıntıları, oksit kalıntılar ve aşırı taşmadır. Söz konusu hatalar, mevcut kaynak koşullarına göre takım tasarımı yapılırken göz önünde tutulmalıdır. Aynı zamanda kaynak parametrelerinin belirlenmesinde de dikkate alınmalıdır.

1.Boşluklar

Boşluklar işlem değişkenlerine bağlı olarak genellikle ilerleme tarafında olmak üzere kaynak çekirdeğinin farklı yerlerine ve kaynak yüzeyinin hemen altında konumlanabilmektedir. Bu hatanın oluşmasındaki temel etken ilerleyen takımın yarattığı boşluğa plastik deformasyona uğrayan malzemenin tam olarak doldurmamasıdır.

Birleştirilecek levhaların düzgün bağlanmaması, kaynak hızının yüksek seçilmesi, kaynak süresince yeterli basıncın uygulanmamış olması, boşluk hatası oluşumunun başlıca nedenleridir. Ayrıca kaynak ısısın gereğinden fazla ya da az oluşturulması da boşluk hatasının oluşmasına neden olmaktadır. Çünkü kaynak bölgesi soğuksa, kaynakla birleştirilecek bir plakadan diğerine, malzeme akısı zorlaşır. Isının gereğinden yüksek olması halinde malzeme takım ile sürüklenemeyecek kadar yumuşar. Dolayısıyla kaynak bölgesinde boşluklar meydana gelir.

2.Yetersiz Nüfuziyet

Kaynak dikişinin kök kısmında malzemenin yeterli karıştırılmaması sonucu istenilen difüzyon gerçekleşmeyerek bu hatanın oluşmasına sebebiyet vermektedir. Burada pim boyu ve eksenel kuvvet de önem arz etmektedir.

Ayrıca kaynakla birleştirilecek levhaların kalınlıklarının kaynak uzunluğu boyunca sabit olmaması, levhaların kaynak işleminin gerçekleştirileceği donanıma uygun bağlanmaması, kaynak koşullarına uygun takım seçilmemesi de benzer sonuçlar meydana getirebilir. Eksik kök nüfuziyet genellikle tek taraflı sürtünme karıştırma kaynağında görülür. Takım dalma derinliği kaynak süresince kontrol edilebildiği sürece bu problem de ortadan kalkacaktır.

3.Birleştirme Hattı Kalıntıları

Kaynaklanacak olan alın plakalar arasındaki ayırma hattının bulunduğu yerden kaynak kökünden başlayarak kaynak boyunca uzanan hata türüdür. Birleştirilen plakaların yüzeyinde bulunan oksit kalıntılarının yetersiz dağılımından oluşmaktadır. Bu hatanın oluşmasında kaynak hızının artması ile birim zamanda oksit tabakasının yeterli dağılmaması önemli bir etkiye sahiptir.

Takım pimin kısa olması, dalma derinliğinin eksik verilmesi kök kısmında karıştırma merkezine doğru düzelen ve birleştirme hattı kalıntılarının devamı niteliğinde olan öpüşen bağ hatasının oluşumuna neden olmaktadır.

4.Oksit Kalıntıları

Birleştirilecek malzemelerin yüzeylerinde bulunan oksit tabakları SKK işlemi öncesi yüzeylerden temizlenmezse kaynak dikişi ve TMEB içerisine nüfuz ederek kaynak bölgesinde kalan süreksiz oksit tabakası birleşme çizgisi boyunca yer yer kalitesiz birleştirme bölgelerine sebep olur. Siyah aralıklı kavisli çizgiler şeklinde karıştırma
bölgesinde ortaya çıkar ve tembel S hatası olarak isimlendirilmektedir.

5. Taşan Metal Fazlalıkları

Sürtünme karıştırma kaynak işleminde karıştırıcı takımın dalma derinliğinin yada uygulanan eksenel kuvvetin fazla olması sonucu kaynak metali takım omzundan dışarı çıkar ve genellikle çapak oluşumu şeklinde görülmektedir. Karıştırma bölgesindeki metalin dışarı çıkması, bu bölgenin kalınlığının azalmasına sebebiyet vermektedir.(

(Elektrik Ark Kaynağı Nedir? Çeşitleri Nelerdir?)

Kaynaklar: 
Musa BİLGİN-ALÜMİNYUM / MAGNEZYUM (Al / Mg) MALZEME ÇİFTİNİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAĞI İLE KAYNAK EDİLEBİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI 
Şeref ÖCALIR-FARKLI İKİ MALZEMENİN SÜRTÜNME KARIŞTIRMA KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE KAYNAK PARAMETRELERİNİN BAĞLANTININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE VE KOROZYON DİRENCİNE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Korozyon oluşması ile birlikte metaller; metalürjik dönüşümle enerji yayarak, doğada daha kararlı termodinamik durumları olan oksitler, sülfürler ya da diğer birleşik hallerine dönerler. Bu sebeple korozyon; “metalürjinin tersi” olarak da isimlendirilir.

Metaller, termodinamiğin 2. yasasına göre doğada bulundukları kararlı bileşik hallerine dönme eğilimi göstermektedir. Bu doğrultuda meydana gelen kimyasal ya da elektrokimyasal reaksiyonlar sonucunda metallerin özelliklerini kaybederek kullanılamaz hale gelmesi korozyon olarak adlandırılmaktadır

Korozyon olayında metal ve metal alaşımlarının, metalik bir durumdan metalik olmayan bir duruma geçişi söz konusudur. Metal, düşük enerjili bir duruma dönüşürken sistemin enerjisinde bir düşüş meydana gelmektedir. Sistemin enerjisindeki değişim, termodinamiğin yasalarına göre davranan korozyon işleminin itici bir gücünü nitelemektedir

Korozyonun Zararları

Korozyona maruz kalmış malzemelerde kütle kayıpların oluşmasıyla malzemelerin dayanımlarının düşmesine ve hizmet ömürlerinin azalmasına neden olmaktadır. Ayrıca meydana getirdiği kimyasal reaksiyonlar sonucunda malzemelerin mekanik özeliklerinin değişmesine neden olmaktadır.

Korozyonun doğrudan ve dolaylı olarak etkilediği sektörlere bakıldığında sanayi, enerji, ulaştırma, kimya, gıda, petrol ve gaz, eczacılık, makine, inşaat mühendisliği gibi birçok alan sıralanabilir. Korozyon; metalik ve betonarme yapılar, hidrokarbon ve su taşıyan boru hatları, hava, kara ve deniz ulaştırma altyapıları, köprüler, iskeleler, açık deniz yapıları, kimyasal tesisler ve nükleer reaktörler, elektrik santralleri, elektronik cihazlar, vücut implantları ve kültürel miras olan eserlerin bozunmasına ve hasara uğramasına neden olabilmektedir.

Korozyonun neden olduğu olumsuzluklara bakıldığında; doğrudan kayıplar (hasarlı parçaların yenisiyle değiştirilmesi, korozyona dayanıklı malzeme kullanma, korozyonu önleme için yapılan koruyucu kaplamalar, katodik koruma, korozyon payı bırakma gibi) sonucu oluşan maliyetlerin yanı sıra, dolaylı maliyetler (örneğin, üretim kaybı maliyetleri, çevreye sebep olduğu kirlilikler, görüntü kaybı vb.) de bulunmaktadır. Ayrıca insan hayatının kaybıyla sonuçlanan korozyon hasarlarının tahmin edilemez maliyetleri de söz konusudur.

Korozyon Oluşumu – Korozyon Neden Olur?

Metaller normal kullanım ortamlarında bile kolaylıkla korozyona uğrayabilmektedirler. Bunun temel nedeni metallerin sahip oldukları kararlı yapıya dönme eğiliminde olmalarıdır.

Bir ortamda korozyon olayının gerçekleşmesi için anot, katot ve elektrolit olmak üzere üç unsur bulunmalıdır. Elektrolit, korozyon olayının gerçekleşebilmesi için bulunması gereken elektriksel olarak iletken olan bir çözeltidir. Elektrotlar ise anot ve katot olmak üzere farklı metallerden veya farklı elektrokimyasal gerilime sahip bölgeleri olan aynı metalden oluşabilmektedir. Korozyon, iki elektrot arasındaki elektrik potansiyelinde bir fark olduğu takdirde meydana gelmektedir

Korozyon Türleri

Korozyon oluşum mekanizmalarının bulundukları ortamın farklılık göstermesi sebebiyle malzemede gösterdiği korozyon oluşum önem derecesi de her korozyon türü için birbirinden farklıdır. Korozyon olayı çevreye bağlı olarak kimyasal ve elektrokimyasal olarak sınıflandırılabilir. Kimyasal korozyon, sıvı yokluğunda ve ortamın çiğlenme noktasının üzerinde genellikle paslandırıcı yapıda bulunan buharlar ve gazlar tarafından yüksek bir sıcaklıkta meydana gelmektedir. Elektrokimyasal korozyon ise bir sıvı varlığında ortaya çıkar ve genellikle sulu bir solüsyon veya elektrolit içerir. Çoğu endüstriyel alanda elektrokimyasal korozyon olayına rastlanabilmektedir. Elektrokimyasal korozyon olayının çokça gerçekleşmesinin sebebi, atmosferde bulunan çözünmüş su buharından kaynaklanmaktadı. Genel olarak sulu ortamlardaki metallerin korozyonu elektrokimyasal proseslere atfedilmiştir. Yani metallerin elektrokimyasal korozyonu, anodik bir oksidasyon ve katodik bir redüksiyon reaksiyonunun kombinasyonu olarak tanımlanmıştır

Korozyonun çeşitlerini şu şekilde sıralayabiliriz;

1.Homojen Dağılımlı Korozyon-Üniform Korozyon

Genel olarak tüm malzeme yüzeyinde eşit bir hızda gerçekleşen korozyon olarak tanımlanabilmektedir. En çok gözlenen korozyon çeşididir. Anodik ve katodik çevrelerin sürekli yer değiştirmesinden dolayı korozyon eşit dağılır ve uzun süre sonucunda korozyonun malzeme üzerinde homojen olduğu kabul edilir. Bu korozyon türünde metal kaybı en az seviyede olmaktadır. Bu sebeplerden dolayı korozyon türleri içinde en az korkulanıdır.

2.Galvanik Korozyon-Metal Çifti Korozyonu

En az 2 farklı metal ya da alaşım aynı ortamda bulunduğunda metaller arasında potansiyel fark oluşur. Oluşan bu potansiyel fark sonucunda daha aktif olan metal korozyona uğrar. Yani anodik metalde korozyonla malzeme kaybı yaşanırken katodik maddede korozyon gözlenmez Korozyonun hızını etkileyen en önemli etmen malzemenin yüzey alanıdır. Bu korozyon türünde en az 2 farklı metal bulunduğundan dolayı bu korozyon türüne metal çifti korozyonu da denmektedir.

3.Aralık Korozyonu-Çatlak Korozyonu

Perçin, bulon, cıvata gibi birleşimlerde, çatlak gibi dar aralıklarda kir ve birikintiler olur. Bu bölgelerde oksijen difüzyonu gerçekleşmesi zor olduğu için korozyon oluşumu gözlenmektedir. Bu tür yerlerde oluşan korozyon birikerek birleşim elemanlarını iter ve açılmalarına sebep olur. Normal yüzeylere nazaran bu bölgelerde daha fazla korozyon meydana gelmektedir. Bu tür korozyona aynı zamanda çatlak korozyonu da denmektedir. Kaynaklı birleşimlerde boşluk olmadığı için bu tür korozyon oluşmamaktadır.

4.Çukur Korozyonu

Korozyonun tek noktada toplandığı türüdür. Katodik alan içerisinde bulunan anodik bölgede korozyon oluşmaya başlar. Oluşan korozyon gitgide büyür ve metal o noktadan delinir. Korozyon türleri arasında en çok karşılaşılan, en tehlikeli ve hasar miktarı en yüksek olan türdür. Çok az miktarda malzeme kaybı olmasına rağmen delinmeler ve kopmalar oluştuğundan dolayı malzeme kullanılmaz hale gelebilir. Çukur korozyon birkaç farklı tipte oluşabilmektedir. Oluşabilecek çukur korozyon tipleri aşağıdaki şekildedir:

5.Taneler Arası Korozyon

Korozyonun tane sınırlarında oluştuğu türüdür. Malzeme kaybı az olmasına rağmen metal tanelerinin bağ yapısını bozduğundan dolayı, dayanımı önemli derecede düşürmekte ve kimi zaman sıfıra indirmektedir. Gözle görülmediğinden dolayı en tehlikeli korozyon türlerinden biridir. Çeşitli kaplamalar ve yalıtım malzemeleri ile bu tür korozyona karşı kolaylıkla önlem alınabilmektedir.

6.Kazımalı Korozyon

Birbirine değen ve yük altında bulunan 2 metal, kaynak yöntemi ile birleştirildikleri sırada oluşan kılcal boşluklardan hava girer ve metal oksitlenmeye başlar. Oksitlenme sonucu oluşan pas kılcal boşluklardan dışarıya çıkamaz. Dışarıya çıkamayan pas serttir ve kazıyıcı özelliktedir. Zamanla bu pas, üzerindeki yükle birlikte metali aşındırır ve zarar verir. (Oksidasyon Nedir? Nasıl Oluşur?)

7.Gerilimli Korozyon

Mekanik gerilim altında olan makine parçaları ve metal yapılarda görülen korozyon tipidir. Çukur korozyonunun oluşmasının ardından mekanik gerilim altında olan metallerdeki korozyon büyür ve keskin uçlu çatlaklara dönüşür. Bu çatlak çevresel etkilere bağlı olarak malzeme içine ilerler ve artık kesit, üzerine yüklenen yükü taşıyamayacağı seviyeye geldiğinde ani bir şekilde kopar.

8.Atmosferik Korozyon

Atmosfer gazlarına ve içerdiği kirlere maruz kalan malzeme zamanla korozyona uğrar ve yıpranır. Bu duruma atmosferik korozyon adı verilir. Sıcaklık, hava koşulları, nem gibi birçok etmen atmosferik korozyonun hızını ve miktarını etkilemektedir. Atmosferdeki değişen parametreler, her bölgede ayrı hızda korozyon olmasına sebep olmaktadır. Bu parametrelere göre korozyonun çeşidi de değişebilmektedir.

Korozyondan Korunma Yöntemleri- Korozyon Nasıl Engellenir?

Yapısal çelik elemanlar inşaat sektörü için yüksek dayanımlı ve sağlam bir yapıda olmasına rağmen diğer yapı elemanları gibi zamanla bünyesinde bozulmalar meydana gelebilmektedir. Bünyesinde meydana gelen bozulmalardan en önemlisi korozyon hasarıdır. Korozyon hasarının hem fiziksel hem kimyasal bir değişim olması oluşacak hasarın önemini vurgulamaktadır. Korozyon, metallerde kütle kaybına sebebiyet vererek dayanımda ve kullanım ömründe azalma meydana getirmekte ve oluşan kimyasal reaksiyonlarla da malzemenin özelliklerini değiştirebilmektedir. (Su ve Nemin Yapılarda Neden Olduğu Hasarlar)

Korozyondan korunma türleri 3 ana başlık adı altında incelenebilir. Bunlar:

1. Tasarım
2. Malzeme Seçimi
3. Koruyucu Kaplama

1.Tasarım

Korozyonu önlemek amacıyla tasarım aşamasında, birbirinden farklı metaller kullanıldığında bu metallerin temaslarını engelleyecek yalıtımlar yapılmalıdır. Su birikmesine engel olacak şekilde tasarlanmalıdır. Bu konuda en çok kaynaklı bölgelerde su birikmemesine dikkat edilmelidir. Ayrıca pürüzlü yüzey su birikmesine sebep olacağı için, boya uygulaması esnasında pürüzlü bir yüzey oluşmamasına önem verilmelidir. Çatlak veya delikler oluşmasına karşı önlemler alınmalıdır. (Çelik Elemanlarda Korozyon Açısından Uygun Yapı Detayları)

2.Malzeme Seçimi

Malzeme seçerken güvenlik unsurları ile beraber ekonomiklik de göz önünde bulundurulmalıdır. Bu kapsamda malzemenin ömrüne bağlı kalınarak bir miktar korozyon oluşumuna izin verilebilir. Ayrıca malzememizin içine farklı elementler katılarak korozyona karşı olan direnci arttırılabilir. Mesela çelik malzemeye %0.20 seviyelerinde bakır karıştırmak ya da uygun oranda krom, nikel, molibden elementlerini ekleyerek çeliğin korozyona karşı olan direncini önemli derecede arttırabilir.

3.Koruyucu Kaplama

Çelik, galvanik kaplama ve boya ile elektrokimyasal etkilere, bariyer kaplama ile fiziksel etkilere karşı direnç kazanır. Her iki görevi de gören kaplamalar mevcuttur. Çevre koşulları, ekonomik ömür, tekrarlanma gereği gibi hususlara göre kaplama ya da boya arasında tercihte bulunulur. Kaplama türleri ise şunlardır:

3.1. Püskürtme yöntemi ile metalik kaplama

İlk olarak çelik malzemenin yüzeyi temizlenir. Ardından eriyik haldeki çinko ya da alüminyum sıcak halde çelik malzemenin üstüne püskürtülür. Püskürtme sırasında metal soğuktur ve yüzeyi herhangi bir zarara uğramaz. Burada en önemli noktalardan biri püskürtme ile kaplama işleminden önce yüzeyin kum püskürtme yöntemi ile temizlenmiş olmasıdır.

3.2. Elektrolit yöntemi ile metalik kaplama

Bu yöntemde katot olan metal, anot kaplama malzemesi ile dolu olan elektrolit çözelti banyosuna daldırılır ve bir elektrot ile doğru akım kaynağına bağlanır. Anot kaplama malzemesindeki iyonlar indirgenir ve katot malzemenin yüzeyini kaplar.

Elektrolit kaplamalar hidrojence zengin bir yapıda olduğundan dolayı kırılganlık gibi sorunlara yol açmaktadır. Ayrıca köşe, çıkıntı ve kenarda yüksek elektrik alanı oluştuğundan dolayı düz yüzeylere göre daha önce kaplanır ve malzemenin üniform bir şekilde kaplanmasına engel olur. Eğer bu süreye dikkat edilmezse köşe ve kenarlarda kaplamanın daha kalmasına neden olur.

Oluşacak elektrolit kaplamanın kalitesini, akım yoğunluğu, konsantrasyon miktarı, ph seviyesi, elektrolit maddenin özellikleri ve sıcaklık gibi faktörler etkilemektedir.

3.3. Sıcak daldırma yöntemi ile metalik kaplama

Sıcak daldırma yöntemi, en yaygın şekilde kullanılan ve en eski kaplama yöntemidir. Kaplama malzemesi olarak genellikle çinko kullanılmasının yanı sıra kalay, kurşun ve alüminyum da kullanılır. Kaplanacak çelik malzeme eriyik halde bulunan çinko banyosuna daldırılır. Bu şekilde oluşturulan galvaniz kaplamanın ömrü, ortam koşullarına ve kaplamanın kalınlığına göre değişir.

Elde edilen çinko kaplamanın minimum kalınlığı 50μm dir ve deniz suyu gibi ortamlarda bile çelik malzemeyi koruyabilmektedir. Oluşturulan çinko kaplamanın en altını çinko-demir alaşımı katman oluşturur. Korozyon dayanımı bakımından hemen hemen saf çinkoya yakındır.

Sıcak daldırma yöntemindeki ana amaç, korozyona uğramasını istemediğimiz çelik malzemeyi, başka bir anot özellik gösteren malzeme ile kaplayarak, çelik malzemeden önce kaplama tabakanın korozyona uğramasını sağlamaktır. Bu şekilde kaplanan malzemeye ‘kurban anot’ adı verilir. Kaplama tabaka tümüyle korozyona uğramadıkça, alttaki çelik malzeme korozyona uğramaz ve bu şekilde koruma sağlanır.

3.4. İnorganik kaplamalar

Metaller uygun bileşimde banyoların içine daldırılır ve ortamda oluşan reaksiyonlar sonucunda metal yüzeyinde tuzlardan oluşan bir tabaka oluşur. Bu işleme örnek olarak fosfatlama gösterilebilir. Fosfatlamadan sonra çinko, kadminyum veya alüminyum gibi elementlerle kromatlama işlemi yapılır. Fosfat tabakasının üstüne boya işlemi yapılır. Bu sayede boya tabakası zamanla aşınsa bile altındaki fosfat tabakası korozyon oluşmasına engel olur. En yaygın olarak alüminyum eloksal kaplaması kullanılmaktadır.

3.5. Organik kaplamalar (Boyalar)

Boyalar hakkında TS EN ISO 12944 standardında ayrıntılı olarak bahsedilmiştir. Boya, herkesin çok iyi tanıdığı fakat işlevini tam olarak bilmediği bir koruyucu malzemedir. Boyaların genellikle estetik güzellik açısından kullanıldığı düşünülür, fakat boyaların ilk amacı koruyuculuk, ikinci amacı ise estetik güzellik sağlamaktır.

Boyalar hemen hemen her metalin yüzeyine uygulanabilir. Uygulama kolaylığı ve maliyeti nedeniyle en yaygın kullanılan koruyucu yöntemdir. Boyalar metal yüzeyleri dış ortamdan yalıtarak korozyona uğramasını engeller. Eğer metal yüzey doğrudan atmosfere maruz kalıyorsa boya iki kat halinde sürülür. İçteki tabaka metal yüzeyin korozyona uğramasını engellerken dıştaki tabaka da su ve oksijenin geçişini engellemektedir. Boya seçiminde uygulanacak ortamın korozif özellikleri ve boyanın uygulanacağı işletmenin ömrü göz önünde bulundurulmalıdır. Boya uygulamasının fırça tatbikatı, elektrostatik yöntem, daldırma ve püskürtme gibi çeşitli uygulanma yöntemleri vardır.

Boya kaplamalar korozyona karşı olarak çelik yapılarda diğer tüm kaplamaların toplamından daha fazla kullanılmaktadır. Bunun başlıca sebepleri:

• Uygulama kolaylığı
• Boya fiyatının ucuz olması
• Uygulama ekipmanlarının daha ucuz olması
• Hasar görmüş yapılarda da uygulanabilmesi
• Her yerde uygulanabilir olması ( Yüksek yapılar, su altı yapıları vs.)
• Kötü yüzeylere bile uygulanabilmesi

Bütün bu sebeplerden dolayı boya, en avantajlı kaplama yöntemidir.

Yapı Çeliği İşleri Teknik Şartnamesinde Korozyona Karşı Alınacak Önlemler

Türk Yapısal Çelik Derneği tarafından hazırlanmış olan Yapı Çeliği İşleriTeknik Şartnamesi (YÇİTŞ-2007)’deki 10. ve 11. bölümde korozyondan korunma hazırlığı ve korozyondan korunma yolları açıklanmıştır. Yapının kullanım ömrü bir yılı aşmıyorsa, ihmal edilebilir koroziviteye sahip bir ortamda ise, mekanik dayanım ve stabilite açısından korozyondan koruma için özel bir tedbir alınmasına gerek bulunmamaktadır. Korozyon koruması gerekmediğinden korozyon hazırlığı yapılmasına da gerek yoktur. Yapı çeliği işleri teknik şartnamede korozyondan koruma sistemleri boyanacak yüzeyler, sıcak daldırma galvanizleme ve ısıl püskürtme olarak ayrılıp anlatılmaktadır.

Korozif Ortamlar

Korozyon olayının meydana gelmesi için ortamda gerekli olan esas etmen elektrolit varlığıdır. Korozyon olayı yalnızca su ihtivalı ortamlarda değil atmosferik şartlarda, zemin içerisinde ve beton içerisindeki nemden dolayı da gerçekleşebilmektedir. Örneğin atmosferik ortamlarda bulunan depolar ve tanklar, toprak altında bulunan boru hatları, beton içerisinde bulunan yapı çelikleri ve denizsel ortamlarda bulunan gemiler, iskele ve köprü ayakları korozyondan etkilenen bazı ekipman ve malzemelerdir. Değişik ortamlarda, metal yüzeyine oksijen difüzyon hızının aynı olmaması, korozyon hızını ve bırakacağı etkiyi de değiştirmektedir. Korozyona sebep olan ortamlar ana hatlarıyla aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Atmosferik Korozyon: Köprüler, çatılar, depolar ve birçok atmosfere açık yerlerde bırakılan metaller zaman içinde korozyona uğramaktadırlar. Bu tür ortamlarda etkili olan faktörler şu şekilde sıralanabilir; sıcaklık, katı parçacıklar (toz, is, pas), klorürler, kükürt oksitler ve rutubet. Elektrokimyasal korozyon işlemleri için elektrolitin varlığı temel bir gereksinimdir. Belirli bir kritik nem seviyesine ulaşıldıktan sonra atmosferik koşullar altında metalik yüzeylerde korozyon meydana gelmesi muhtemeldir. Demir için, kritik nemin kükürt dioksit içermeyen bir atmosferde %60 olduğu bilinmektedir. Kritik nem seviyesi sabit değildir ve aşındırıcı malzemeye, korozyon ürünlerinin ve yüzeyin nemi absorbe etme eğilimine ve atmosferik kirleticilerin varlığına bağlıdır. Atmosferik korozyon anodik ve katodik reaksiyonların dengelenmesi ile ilerlemektedir.

Sulu Ortam Korozyonu: Su iletim tesisleri, borular, soğutma suyu sistemleri, kazanlar, valfler, buhar türbinleri, gemi gövdeleri, pervaneler, iskele ve köprü ayakları gibi bir çok endüstriyel ekipman ve malzeme su ile temas etmekte ve korozyona uğrayabilmektedir. Sulu ortam korozyonuna etki eden faktörler; oksijen konsantrasyonu ve çözünmüş oksijen miktarı, pH değeri, sıcaklık, iletkenlik, fouling etkisi (hayvan ve bitkiler) ve çözünmüş tuzlardır. Su altı korozyonu, tatlı su içinde korozyon ve deniz suyu içinde korozyon olarak iki grupta toplanabilmektedir. Tatlı sularda ve denizsel ortamlarda korozyon, su içinde çözünmüş oksijen miktarı ve onun metal yüzeyine difüze hızı ile orantılıdır. Bu tip ortamlarda gerçekleşen oksijen redüksiyonu metallerin korozyon hızını tayin eden en önemli etkendir. Gerek tatlı sularda gerekse denizsel ortamda çözünen oksijen miktarı, normal koşullarda 8 ppm civarındadır.

Toprak Altı Korozyonu: Doğal gaz boru hatları, yer altı akaryakıt tankları, yüksek gerilim hattı direklerinin ve çelik kazıkların zemin içerisinde kalan kısımları ve birçok yapı korozyona uğrayabilmektedir. Toprak altı korozyonuna etki eden faktörler; toprağın yapısı ve rutubeti, sıcaklık, oksijen konsantrasyonu, pH değeri ve biyolojik etmenlerdir.

Beton İçi Korozyonu: Betonlar yüksek alkali özelliğine sahip (pH=12-13) yapılardır. Bunun sebebi çimentonun su ile reaksiyonu sonucu oluşan kalsiyum hidroksitlerden (CaOH) kaynaklanmaktadır. Sulu çözeltiler içinde korozyona dayanıksız olan çelikler, beton içerisinde daha az oranda korozyona uğramaktadır. Bunun sebebi yüksek alkali ortamda çelik yüzeyinin hızlıca pasifleşmesidir. Bu pasifleşmiş tabaka esasen Fe2O3 bileşimindedir. Çelik yüzeyine sağlam bir şekilde tutunan bu oksit tabaka metali korozyondan korumaktadır. Ancak beton içerisine difüze olan bazı bileşikler demir yüzeyindeki pasifliği bozabilmektedir. Bu korozyon ortamını etkileyen faktörler; betonun kalitesi ve rutubeti, karbonasyonu, klorür iyonu ve oksijen difüzyonudur.

Kaynaklar:
Furkan KALAN-ALÜMİNYUM ALAŞIMLARI İLE KAPLANAN YAPI ÇELİKLERİNİN KOROZYON DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ
Mahmut Tansu KAYA-HAFİF ÇELİK YAPILARIN BULON, VİDA VE PERÇİNLİ BİRLEŞİMLERİNDE FARKLI SEVİYELERDEKİ KOROZYONUN ETKİLERİ
Yasin DUYSAK-ÇELİK YAPILARDA BULONLU VE KAYNAKLI BİRLEŞİMLERDE KOROZYON ETKİSİNİN İNCELENMESİ
Ramazan ÖGÜT-BAZALT LİFİ KULLANIMININ BETONUN MEKANİK ÖZELİKLERİNE VE KOROZYON DAYANIKLILIĞINA ETKİSİ
https://insaatt.com/celik-yapilarin-korozyondan-korunmasina-dair-onlemler/

Yapılarda kullanılan çelik, yüksek sıcaklıkta şekil verilmiş ya da soğukta şekil verilmiş yani oda sıcaklığında şekil verilmiş çelik ürünlerdir. Bu ürünlerden soğukta şekil verilmiş çelik, yapı tasarımında uzunca bir süredir kullanılır. Hafif çelik, soğukta şekil verilmiş çelik olarak da ifade edilen bu elemanlar İngilizce “Cold Formed Steel” teriminin baş harfleri alınarak oluşturulan CFS kısaltması ile tabir edilebilir ve bu ifade sıkça karşılaşılan bir ifadedir.

Genel anlamda soğukta şekil verilmiş çelik elemanların/hafif çeliklerin et kalınlıkları 0,350 mm ile 6,50 mm aralığındadır. Özel uygulamalar için ön galvanizli malzemeler gerekmiyorsa 8 milimetre kalınlığa kadar oluşturulabilir.

Betonarme elemanlar, basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı düşük yapı elemanlarıdır. Fakat hafif çelik malzeme hem basınç dayanımı hem de çekme dayanımı konusunda yüksek değerlere ulaşmaktadır. Ayrıca günümüzün en önemli sorunlarından biri haline gelen deprem etkisi çelik yapılar ile minimum düzeye çekilmektedir.

Betonarme malzemeye nazaran daha hafif bir yapı malzemesi olan hafif çelik sayesinde yapıların maruz kaldığı deprem kuvveti daha az olmaktadır ve böylelikle deprem anında daha az zarar görmektedir. Bir diğer konu ise çelik malzemelerin üretiminin belirli bir denetim altında yapılması ve imalatının genellikle atölyelerde gerçekleştirilmesidir. Bu sebeple dayanımlar standart seviyede olup büyük değişimler göstermez ve betonarme yapı gibi fazladan bir bakıma ve küre ihtiyaç duymaz.

2. Hafif Çelik Yapıların Kullanım Alanları

Hafif çelik yapıların ülkemizde kullanımı son yıllarda oldukça artmıştır.  Soğukta şekil verilmiş çelik ilk başlarda şantiye binaları olarak kullanılıyordu. Fakat zamanla deprem evleri olarak yapılmaya başlandı. Artık okul, kreş, yurt, işyeri, mescit, lokanta, halk pazarı, konut ve daha birçok alanda uygulanmaktadır. Fakat konut olarak inşaat piyasasında hala olduğu yerde değildir. Amerika ve Avrupa’da konut olarak çok yaygın kullanılmasına rağmen ülkemizde kullanıcılar tarafından şüpheyle karşılanmaktadır.

3. Hafif Çelik Yapıların Genel Özellikleri

Hafif çelik yapılarda önceden üretilebilme imkânı olduğundan dolayı insan hataları en aza inmektedir. Yapı ince kesitli çeliklerden oluştuğu için diğer yapı türlerine göre 10 kata kadar daha hafiftir. Bu hafifliğinden dolayı da deprem yüklerini az aldığı için depreme karşı çok güvenlidir. Hafif çelik yapılar çok kötü zemin koşullarında bile uygulanabilmektedir.

Hafif çelik yapılar hızlı ve kolay bir şekilde montaj edilebilmektedir. İnşa aşamasında hava ve
iklim koşullarından etkilenmediğinden dolayı 4 mevsim inşası mümkündür. Doğru şekilde galvenizlendiği zaman dış etkilerden etkilenip korozyona uğramaz. Soğukta şekil verilmiş çelik yapılar diğer çelik sistemler ile desteklendiği zaman 3 kattan fazla yapılar da yapılabilmektedir.

4. Hafif Çelik-Soğukta Şekillendirilmiş Çelik ile Geleneksel Çelik Elemanlar Arasındaki Temel Farklar

Hafif çelik ile geleneksel çelik elemanları arasında göz önüne alınabilecek pek çok fark vardır.

• Bağlantı elemanı olarak bulon ve kaynağın yanı sıra clinch olarak adlandırılan perçin benzeri ve vidalı bağlantılar yapılabilir.
• Hafif çelik elemanlarda yüksekliğin kalınlığa oranı çok fazla olduğundan dolayı bölgesel kontroller yapılmaktadır. Geleneksel çelik de ise kritik noktaların kontrolleri yapılmaktadır.
• Hafif çelik üretimi sırasında mekanik özelliklerde iyileştirmeler yapılabilir.
• Hafif çelik elemanlar orta seviyede yüklerde ve orta uzunlukta açıklıklarda daha ekonomik sonuçlar vermektedir
• Ayrıca hafif çelik sistemlerde kayma ve ağırlık merkezleri arasında dış merkezlik oluşma ihtimali yüksektir. Bu da burulma ve burkulma oluşturabileceğinden ayrıca hesap yapılması gerekmektedir.

4.1. Soğukta Şekil Verilmiş Çeliğin-Hafif Çeliğin Avantajları

Hafif çelik elemanlar fabrika ortamında üretilmesi sebebiyle sahip olduğu homojen, izotrop, rijitlik ve düktilite gibi özelliklerini her kesitte aynı şekilde gösterir. Üretim bilgisayar desteği ile gerçekleştiğinden işçi kaynaklı hata oranı daha azdır ve bu şekilde güvenli bir üretim sağlanır. İstenilen en kesitte eleman üretmek kolaydır.

Hafif çelik elemanlar diğer yapı elemanlarına göre daha hafiftir. Böylece daha zorlu zemin koşullarında kullanıldığında depremden etkilenmesi daha azdır.

Yapı elemanların önceden hazırlanıp getirilmesi üretim süresinin azalmasını sağlar. Bu durum diğer yapım yöntemlerine göre daha kısa süre içinde yapının tamamlanmasına ve işlem süreçlerinin daha tutarlı şekilde belirlenmesine yardımcı olur. Seri üretim imkânı sağlar. Soğukta şekil verilmiş yapılarda iklim şartları inşa aşamalarını daha az etkiler ve sarf malzeme miktarı ve atık miktarı daha azdır. Doğru şekilde yalıtıldığı zaman yangın, paslanma, küflenme, haşere ve böceklere karşı diğer tasarım sitemlerine göre daha güvenlidir.

Çelik, yapısal yüklere ve yüksek rüzgâr ve depremsel olaylardan etkiyen hareketlere maruz kaldığında yüksek oranda tahmin edilen şekilde davranır. Çünkü çeliğin doğasında olan fiziksel ve kimyasal özellikler üretilen üründe de aynıdır. Bu sebeple bir çelik taşıyıcı eleman oluşturulduğunda sertliği, uzunlukları, dayanımı değişmeyecek düz kalacaktır.

Yapısal gereksinimlerin değişmesi durumunda ve yapıda bazı yeni kısımlar oluşturma isteğine cevap verir. Geri dönüşümlü oluşuyla doğaya zarar vermez. Çelik Geri Dönüşüm Enstitüsü raporlarına göre çelik; kâğıt, plastik, bakır, cam, kurşun ve alüminyumlu malzemeler gibi geri dönüşümü gerçekleşen maddelerden daha fazla geri dönüşümü olan bir malzemedir. Çelik çerçeve elemanları ortalama en az %25 oranında geri dönüşümlü çelik içerir ve %100 ömrü sona erince geri dönüştürülebilir. Geri dönüştürülebilen çelik yenilenebilir kaynakların yerini alır; 2000 ft2 (185,80 m2) çelik çerçeveli bir ev yapısı inşa etmek için yaklaşık 6 hurda araç gerekir.

Nakliye ve şantiye içi dağıtımının, tamir ve montajının kolay oluşu hafif çeliğin avantajlarındandır. Yapılan araştırmalarla hafif çelik evlerin inşaat süresi, maliyeti, kullanım alanı betonarme ve sıcak haddeli çelik yapılardan daha uygundur.

Hafif çeliğin vidalı birleşimleri yükü kesmede taşıyan mekanik kilitli birleşim gerçekleştirebilir. Bu ahşap gibi yapı elemanlarında gerçekleşmez çünkü ahşap elemanlarda birleşimin ve elemanın dayanımı ayrı değerlendirilir.

Soğuk şekillendirilmiş çelik yapı elemanlarının avantajlarını maddeler halinde aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz;

1. Yüklerin ve açıklığın nispeten az olduğu durumlarda soğuk şekil verme yöntemiyle sıcak şekil verme yöntemine kıyasla daha hafif elemanlar üretilebilmektedir. Üretim maliyetlerinin de düşük olması nedeniyle, soğuk şekillendirilmiş profillerle inşa edilen az katlı yapıların tasarımcılara ekonomik bir seçenek sunduğu kabul edilir.
2. Soğuk şekil verme yöntemiyle, sıcak şekil verme yöntemiyle imalatı mümkün ya da ekonomik olmayan alışılmışın dışında kesit geometrilerine sahip profiller üretilebilmektedir.
3. Soğuk şekillendirilmiş profiller çoğu zaman üst üste istiflenebildiğinden, paketleme ve nakliyede büyük kolaylık sağlamaktadır.
4. Gelişen teknolojiyle birlikte soğuk şekillendirilmiş profillere, üretim aşamasında, istenilen şekil ve boyutlarda delikler açılabilmekte; bu da imalatta büyük kolaylık sağlamaktadır.
5. Sıcak şekillendirilmiş hadde profillere kıyasla dayanım/ağırlık oranları daha yüksek olduğundan, burkulma durumları göz önünde bulundurularak boyutlandırıldıklarında, yapının toplam ağırlığını azaltmaktadırlar.
6. Soğuk şekillendirilmiş panellerin döşeme, çatı veya duvar imalatında kullanılmaları durumunda, elemanların kalıpsız inşasını sağlarlar. Ayrıca, tesisatın yerleştirilmesinde panel geometrisindeki boşluklar rahatça kullanılabilir.
7. Soğuk şekillendirilmiş paneller, doğru tasarlandıklarında, sadece yüzeylerine dik gelen yükleri değil, kendi düzlemlerindeki yükleri de diğer taşıyıcı elemanlara güvenle aktarabilirler.
8. Geri dönüştürülebilir malzemeden üretilmeleri sayesinde, soğuk şekillendirilmiş elemanlar sürdürülebilir, çevreci ve yeşil bina olanağı sağlamaktadır.
9. Soğuk şekillendirilmiş çelik yapı elemanlarının yapısal ahşap elemanlara kıyasla en belirgin üstünlükleri, hava koşullarından daha az etkilenmeleri, dayanım ve rijitliklerinin daha yüksek olması, hızlı ve çoklu imalat olanağı ile kurtlanma sorunlarının olmamasıdır.

4.2. Soğukta Şekil Verilmiş Çeliğin-Hafif Çeliğin Dezavantajları

Yukarıda sıralanan üstünlük özelliklerinin yanı sıra, soğuk şekillendirilmiş çelik profillerin tasarımda mutlaka göz önünde bulundurulması gereken bazı zayıf yönleri de mevcuttur. Bu zayıflıklar şöyle sıralanabilir:

1. Açıklıkların ve/veya yüklerin büyük olduğu durumlarda ekonomik sonuçlar elde edilememektedir. Bu nedenle, yönetmelikler soğuk şekillendirilmiş profillerle inşa edilen yapılarda kat adedini sınırlandırmaktadır. Soğuk şekillendirilmiş profiller, yüksek yapılarda çoğu zaman yalnızca sıcak şekillendirilmiş ana taşıyıcı çelik elemanlara yardımcı eleman olarak kullanılabilmektedirler.
2. Soğuk şekil verme işleminde profile ard arda uygulanan işlem sayısı sınırlıdır. Profile uygulanan şekil verme işleminin fazla tekrarı, malzemede büyük zorlamaların meydana gelmesine neden olur. Bu durumda, profilde çatlama ve kırılmalar gözlenebilmektedir.
3. Soğuk şekillendirilmiş profillerin kalınlıkları sıcak şekillendirilmiş hadde profillere kıyasla çok daha küçük olduğundan yerel burkulmaya ve yangına karşı dirençleri çok düşüktür. Ayrıca, depolama ve taşıma esnasında daha hassas davranılması, montajlarının daha dikkatli yapılması gerekmektedir.
4. Çoğu soğuk şekillendirilmiş profil açık enkesite sahip olduğundan, bu tür profillerin burulmaya karşı dirençleri çok düşüktür. Bu nedenle, burulma içeren burkulma sınır durumları soğuk şekillendirilmiş profillerin davranışını belirleyen bir sınır durum olabilmektedir.
5. Soğuk şekillendirilmiş profillerin köşelerindeki et kalınlığı hadde profillerine kıyasla daha küçük olduğundan, tekil yüklere karşı dirençleri daha azdır.
6. Her ne kadar şekillendirme işlemi, yüksek sıcaklıklarda yapılmıyor olsa da soğuk şekillendirilmiş profillerde de artık gerilmeler oluşmaktadır ve bu gerilmelerin profillerin burkulma davranışlarına etkisi mutlaka tasarıma dahil edilmelidir.
7. Ancak, soğuk şekillendirilmiş profillerde oluşan artık gerilmelerin gerek oluşma nedenleri gerekse kesit üzerindeki dağılımlarının sıcak şekillendirilmiş profillere kıyasla çok daha farklı olduğu unutulmamalıdır

5. Hafif Çelik ile Betonarme Arasındaki Temel Farklar

Türkiye’de betonarme yapıların sayısı diğer sistemli yapılara göre çok fazladır. Ülkemizde, betonu temin etmenin kolay olması, inşaat ekiplerinin fazla olması ve betonarme yapı sistemlerindeki deneyim gibi sebeplerden dolayı betonarme yapıların sayısı oldukça fazladır. Hafif çelik yapı sistemlerinin betonarme yapı sitemlerine göre
çok önemli üstünlükleri bulunur.

• Aynı iki mimari proje ele alındığında hafif çelik sistemli yapılar, betonarmen yapılara göre çok daha hafif sistemlerdir. Bu sebepten dolayı eşdeğer deprem yükleri karşılaştırıldığında yapıya etki eden deprem yükü oldukça azalmaktadır. Hafif çelik sistemle betonarme sistem arasındaki bu fark sadece taşıyıcı sistem ağırlıklarında 18 kata çıkmaktadır.
• Üstyapının hafif olmasından dolayı zemine etkiyen yük de önemli miktarda azalmaktadır. Bu konu özellikle gevşek ve taşıma gücü zayıf olan zeminlerde daha sağlam yapılar yapılabilmesine olanak sağlamaktadır.
• Son olarak atölyede ön üretimli yapı malzemeleri olduğundan dolayı işçilikten doğan hatalar betonarmeye nazaran daha az olmaktadır.

6. Hafif Çelik Yapılarda Kullanılan Elemanlar

6.1. Soğukta Şekil Verilmiş Çelik-Hafif Çelik Profiller

Hafif çelik sistemlerde kullanılan profillerin isimlendirmesi biçimlerine göre olur. Genellikle C, U ve Σ profiller kullanılır. Hafif çelik üreticileri kendilerine ait profil tablolarını hazırlar. Bu tablolarda, hazırlanan profillerin karşısında, kesme uzunluklarına göre profillerin moment ve taşıma kapasiteleri verilir. Projelendirmede esnasında bu tablolardaki değerlerden yararlanılır. Her üreticinin profil tabloları arasında fark olabilir.

Hafif çelik yapıda genellikle C profiller kullanılır. C profiller flanş (başlık), gövde, ve dudak (lip) kısımlarından oluşur ve ölçülendirilmesi başlıkların dışından dışınadır. U profiller ise sadece flanş ve gövde kısımlarından oluşup, ölçülendirilmeleri başlıkların içinden içinedir.

Soğukta şekil verilmiş çelik sistemlerde kullanılan malzeme fabrikalarda, belirli standartlara göre üretilir. Eriyen hafif çelik, üretim bandının üzerinde silindir veya presleme yöntemi ile levha veya rulo sac haline dönüştürülür. Üretim sırasındaki silindir veya presleme işlemi, çeliğin içyapısındaki boşlukları sıkıştırıp doldurduğu için hafif çelik malzemenin daha homojen bir yapıda olmasını ve dayanımının yükselmesini sağlar. Levha veya rulo halini alan hafif çelik malzeme uygun boyutlarda kesilir. Kesilmiş levha çelik, pres kalıp, silindir kalıp veya bükme işlemi ile profillendirilir.

Hafif çelik, levha halindeyken veya daha sonra uygun şekilde kesilip boyutlandırıldığı zaman galvanizleme işlemine tabi tutulur. Bu galvanizleme işlemi hafif çelik malzemeyi dış etkilere ve korozyona karşı önemli derecede korumaktadır. Eğer hafif çelik eleman boyutlandırılma işleminden sonra galvanizlenirse, sonradan herhangi bir delme, kesme gibi işlem uygulanmadığından dolayı galvaniz kaplama zarar görmez.

6.2. Levhalar, Trapez Levhalar ve Şeritler

Hafif çelik çerçevelerde bağlantı yüzeyini artırmak için çelik levhalar kullanılabilir. Bu levhaların kalınlığı, kullanılan profillerin kalınlığından daha az olamaz. Bağlantı noktalarındaki köşebentler, çelik levhalardan oluşturulurlar. Çelik şeritler, genellikle çaprazlamalar şeklinde kullanılır. Trapez levhalar ise yüzeysel elemanlardır. Profillerin üretim aşamaları ile aynı şekilde üretilirler. Genellikle döşemelerde kullanılırlar.

6.3. Hafif Çelik Montaj Elemanları

Hafif çelik yapılarda montaj elemanları, vida ve bulon, perçin, çivi, kaynak gibi bağlantı elemanları ile ankraj elemanları olarak ele alınabilir.

6.3.1. Vidalar

Hafif çelik yapıların montajında kullanılan vidalar kendinden delme özelliğine sahiptir fakat levhanın kalınlığı 0.88 mm’ den az ise kendinden delme özelliği olan vidalar kullanılamaz. Bir vidanın ucundaki kesici kısım ne kadar uzunsa vidanın delebileceği malzeme kalınlığı da o kadar artmaktadır. Çelik ile çelik tespitinde düz başlı vidalar kullanılırken, kaplama malzemeleri ile kaplama malzemeleri veya kaplama malzemeleri ile çelik tespitinde konik başlı vidalar kullanılır. Çok amaçlı olarak kullanılan vidalar da mevcuttur.

6.3.2. Bulonlar

Bulonlu bağlantılar genellikle hafif çelik elemanların, beton veya diğer çelik elemanlar ile tespitinde kullanılır. Yaygın olmamakla birlikte hafif çelik elemanların hafif çelik elemanlara bağlantısında da kullanılır. Bulonlar ile bağlantı yaparken öncelikle, hafif çelik elemanlarda bulon çapından biraz daha geniş olan delikler açılır. Daha sonra bu deliklerden bulonlar geçirilir ve diğer ucuna somun takılıp bir anahtarla sıkıştırılır.

6.3.3. Kaynak

Hafif çelik sistemlerinde vida ve bulonlu bağlantılardan sonra en çok kaynak ile bağlantı şekli kullanılmaktadır. Bağlantı noktaları kaynak ile birbirine bağlanır. Vida ve bulonlu bağlantılara göre daha rijittir. Ancak, kaynak sırasında yüksek ısıdan dolayı galvaniz kaplama zarar görebilir. Bulonlu ve vidalı bağlantılara göre daha fazla zaman isteyen bir işlemdir. Ayrıca sökülmesi ve değiştirilmesi güçtür.

6.3.4. Punto ve Perçinler

Çelik-çelik birleşiminde kullanılan yöntemlerden biri de punto ile montajdır. Punto aletleri ile çelik levhalar birbirine preslenerek montaj yapılır. Bu punto aletleri hidrolik veya hava kompresi ile çalışabilir. Punto ile montajda elemanlar daha sonradan kolay kolay sökülemezler. Sökülseler dahi elemanların tekrar kullanılması zordur. Ayrıca puntolama işlemi sırasında profiller ezilir ve sonucunda da galvaniz kaplama zarar görebilir.

Perçin ile montajda profil üzerine önceden delikler açılır ve bu deliklere sert alüminyum veya yumuşak çelik alaşımı perçinler yerleştirilerek ezilir. Perçin tabancası ile perçin çekilip ezilir ve böylece perçin sıkışarak montaj gerçekleştirilmiş olur. Perçin sonradan kesilerek elemanlar birbirinden ayrılabilir. Bu işlem, perçin yuvası için önceden bir delme işlemi gerektirdiği için vidalı ve puntolu birleşimlere göre daha yavaş yapılmaktadır.

6.3.5. Çiviler

Hafif çelik elemanların montajında özel yivli çiviler de kullanılır. Genellikle kaplamaların, hafif çelik profillere montajında kullanılır. Fakat bağlantı yöntemi olarak çivi kullanımı pek yaygın değildir. Montaj, hava kompresi ile çalışan çivi tabancalarıyla veya robot kollar ile yapılabilir.

7. Hafif Çelik Yapıların Tasarımında Kullanılan Yönetmelikler

Hafif çelik yapıların tasarımında dünyanın çeşitli bölgelerinde kullanılan AISINAS, Avrupa, Afrika ve Ortadoğu bölgelerinde kullanılan Eurocode 3, Türkiye’ de kullanılan TS 11372 gibi çeşitli yönetmelikler mevcuttur.

Kaynak: Mahmut Tansu KAYA HAFİF ÇELİK YAPILARIN BULON, VİDA VE PERÇİNLİ BİRLEŞİMLERİNDE FARKLI SEVİYELERDEKİ KOROZYONUN ETKİLERİ
Semih Subutay FIRAT-SERA TİPİ HAFİF ÇELİK KONSTRÜKSİYON YAPILARDA ELEMAN VE BİRLEŞİMLERİN TASARIMI
HİLAL ÇELİK-SOĞUK ŞEKİLLENDİRİLMİŞ ÇELİK U PROFİLLERİN ENKESİT ÖZELLİKLERİNİN VE BASINÇ DAYANIMLARININ BELİRLENMESİ

Döküm; erimiş metalin, içerisinde istenilen şekilde boşluk bulunan bir kalıba dökülerek katılaştırılma yöntemine denmektedir. Çelik hurda, çeşitli pik demir ve demir alaşımlarını yüksek sıcaklıklarda kupol, ark ve endüksiyon ocaklarında eritip metal, kum ya da seramik kalıplarda şekillendirerek çelik, pik, sfero ve temper döküm ürünlerini ham ya da işlenmiş olarak üreten sektör döküm sanayidir.

Döküm, belirlenmiş biçimde elde edilmesi amaçlanan herhangi bir şeklin oluşturulması amacıyla yapılan işlemlere denilmektedir. Dökümde kullanılacak ham-sıvı maddenin (alaşım, metal içerikli) ısıtılarak ergitilmesi ve önceden belirlenen şekle ait kalıplara akışkan (yarı sıvı) halde dökülmesi ile döküm işlemi tamamlanmış olmaktadır. Bir başka değişle döküm, ergitilmiş sıvı metalin bir kalıba veya boşluğa dökülerek onun şeklini alacak tarzda katılaştırılmış halidir.

Döküm işlemi içinde üretilmek istenen parçanın biçimine sahip bir boşluk bulunan kalıplara sıvı metalin doldurulması işlemi sonucu gerçekleşmektedir. Elde edilmek istenen parçadan kalıp boşlukları daha büyüktür. Bu büyüklük sayesinde katılaşma ve soğuma arasındaki boyut farklılıklarındaki azalmanın dengelenmesi sağlanmaktadır. Döküm işlemi gerçekleştirilirken kullanılan kalıbın açık ya da kapalı olabileceği bilinmektedir. Döküm teknolojisi içerisinde daha yaygın olarak kullanılan kapalı kalıplar içerisinde sıvı metalin kalıba doldurulabilmesi için bir yolluk sistemi bulunmaktadır. Döküm üretiminde kullanılan kalıpları değişik refrakter malzemeler tarafından üretilebilmektedir. Bu malzemeler; kum, alçı, seramik ve metal olarak sayılabilmektedir. Katılaşma sonrasında bazı döküm yöntemlerinde parçanın çıkarılabilmesi için kalıbın bozulması gerekmektedir. Kum kalıplar bir kez kullanılabilmektedir. Bazı yöntemler içerisinde kalıpların kalıcı olduğu görülmektedir. Metal ve kokil kalıplar birden çok parça üretimi için kullanılmaktadır. Dökme demir, çelik, alüminyum, magnezyum, titanyum gibi çeşitli maddelerin döküm yöntemleri birbirlerine göre farklılık göstermektedir. Alüminyum ve magnezyum gibi hafif metallerin üretimi, üretilecek parçanın şekline ve özelliğine bağlı olarak değişmekle birlikte genellikle daimi kalıba döküm çeşidi olan basınçlı döküm yöntemi ile üretilmektedir

Döküm Çeşitleri

Döküm çeşitleri genellikle iki başlık altında incelenebilmektedir. Bunlar bozulabilir kalıba döküm ve kalıcı kalıba döküm olarak adlandırılabilmektedir. Döküm çeşitleri döküm işleminde kullanılan kalıplara göre bazı kaynaklarda farklı başlıklara ayrılmakta olup; bunlar kum kalıba döküm ve diğer döküm yöntemleri olarak sınıflandırılmaktadır.

Döküm çeşitleri altı maddeden oluşmaktadır. Bunlar;

• Hassas döküm,
• Sürekli döküm,
• Savurma (merkezkaç/santrifüj) döküm,
• Kokil döküm,
• Basınçlı döküm
• Alçı döküm olarak sıralanmaktadır.

Hassas dökümde; karmaşık parçalar temiz ve tam şekilde elde edilebilmektedir. Bu döküm şekli metal parça imalat sektöründe parçanın son haline en yakın döküm şekli olarak tanımlanmaktadır. Hassas dökümde alaşımlar eğer talaş kaldırılarak işlenmesi veya dövülebilmesi mümkün değilse kullanılabilmektedir. Hassas döküm özel ürünlerin üretilmesinde kullanılmaktadır.

Ergimiş metalin su ile soğutulması sonucunda iki ucu açık bir kalıptan geçirilerek katı hale getirilmesi dönüştürülmesi sürekli döküm olarak adlandırılmaktadır. Bu yöntemde kokil kalıp kullanılmaktadır. Bu kalıbın iki ucu açıktır. Kokil kalıbın içerisine sıvı metal dökülerek kalıp içerisinden geçerken soğutma sıvısı püskürtülmektedir. Bu şekilde sıcaklıkta düşme sağlanmaktadır. Metal katılaşarak, kalıbın diğer tarafından istenen şekle uygun ürünün çıkması sağlanmaktadır. Sürekli döküm yönteminde karışık parça dökülmesi mümkün değildir. Sürekli döküm yönteminde daha çok saç, şerit, levha tipi ve içi dolu silindirik ürünlerin dökümü gerçekleştirilmektedir.

Alçı döküm ise hafif alaşımların dökümünde tercih edilmektedir. Kalıp malzemesi olarak çelik ya da dökme demirin kullanıldığı döküm yöntemine kokil döküm adı verilmektedir. Kokil dökümde metal kalıplarla birçok parçanın dökümü yapılabilmektedir. Eğer kokil dökümde az sayıda parça üretilirse bu döküm pahalı olabilmektedir. Buradan kokil dökümün ilk yatırım maliyetinin yüksek olduğu anlaşılmaktadır. Bu yöntemde dökümün kalıptan çıkarma zor olduğu için bazı parçaların dökümünün imkansız olduğu görülmektedir.

Daimi kalıba döküm çeşidi olan basınçlı döküm yüksek verimlilikte, ince cidarlı ve çok ayrıntılı hafif alaşım parçaları üreten tek adımlı bir işlemden oluşmaktadır. Genellikle, erimiş hafif metal alaşımı (Al-, Zn-, Mg-bazlı, vb.) basınçlı pistonlar yardımı ile kalıba enjekte edilmekte ve katılaştıktan sonra kalıp açılarak döküm parça dışarı çıkarılmaktadır. Basınçlı döküm işleminin gerçekleştiği esnada, kalıp yüzeyindeki sıcaklık 80 °C ve 500 °C arasında değişebilmektedir.  Sıvı metal basınç altında metal kalıba doldurularak elde edilen döküm işlemine basınçlı döküm adı verilmektedir. Basınçlı dökümün kokil dökümden farkı sıvı metalin kalıba basınçla sevk edilmesi olarak bilinmektedir. Basınçlı dökümde yüksek hızda sıvı metal kalıba hızlı bir şekilde enjekte ederek doldurulmaktadır. Bu şekilde karmaşık şekilli parçaların dökümü mümkün olmaktadır. Basınçlı döküm, yakın toleranslı ve mükemmel yüzey kalitesi ile geometrik olarak kompleks ürünler oluşturmak için düşük maliyetli bir yöntem olarak bilinmektedir. Basınçlı döküm yöntemi ile saatte 200-300.000 parça üretimi mümkün olmaktadır. Bu nedenle, sıvı metalin yüksek akış hızına ve hızlı katılaşma özelliğine sahip olması gerekmektedir

Döküm, metallere şekil vermenin bir yoludur. Döküm sanayinde kullanılan metal alaşımları kimyasal ve fiziksel açılardan değerlendirildiğinde üç grupta incelenebilirler. Bu gruplar demir döküm, demir dışı döküm ve çelik dökümdür. Bu gruplarında kendi içlerinde çeşitli döküm sınıfları vardır. Döküm yöntemleri, harcanan kalıp kullanan döküm yöntemleri ve kalıcı kalıp kullanan döküm yöntemleri şeklinde ikiye ayrılır. Bozulabilir kalıp kullanan döküm yöntemleri; kum kalıba döküm, seramik kalıba döküm, alçı kalıba döküm, kabuk kalıba döküm, kapalı kalıba döküm, vakum kalıba döküm ve hassas kalıba döküm şeklindedir. Kalıcı kalıp kullanan döküm yöntemleri ise metal (kokil) kalıba döküm, savurma (santrifüj) döküm, basınçlı döküm ve sürekli döküm şeklindedir. Kalıcı kalıp kullanan döküm yöntemlerinde döküm süreçleri değişkenlik göstermekte fakat bozulabilir kalıp kullanan döküm yöntemlerinde döküm süreçleri hemen hemen aynıdır. En çok kullanılan ve üretimde payı büyük olan döküm yöntemi kum kalıba dökümdür.

fywd: enine donatı yani etriye tasarım akma gerilmesidir.

Etriyelerle karşılanacak kesme kuvveti:

Vw=d.Asw.fywd/s =ρw.fywd.bw.d

Hesaba esas kesme kuvveti  0.50Vcr< Vd≤ Vcr ise

ρw= (Asw /(bw.s))≥ρwmin=0.30 fctd/fywd  şartını sağlayan minimum etriye bulunmalıdır.

Asw=n.A0

Burada A0=etriye kesit alanı

n=kesme kuvveti doğrultusundaki etriye kol sayısı,

bw=kesit genişliği

s=etriye aralığı,

fctd=betonun çekme altındaki hesap dayanımı,

fywd=etriye tasarım akma gerilmesidir.

pw= donatı oranıdır.

B500C Donatı Nedir?

B500C Donatı Özellikleri Nelerdir?

(B500C Donatısı hangi durumlarda kullanılacaktır?)

Öncelikle TS500’de B500C donatı çeliği ile ilgili verilen tabloyu paylaşalım. B500C Donatı çeliğinin sürekli olarak güncellenen fiyatlarına ise buradan ulaşabilirsiniz. (Güncel Demir Fiyatları-Günlük Demir Fiyatları)

B500C Donatı Çeliği Elastisite Modülü (Diğer tüm donatı çelikleri ile aynı olarak)=200.000 MPa’dır. (1 Mpa =1 N/mm²)

Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde donatı çeliği modeli aşağıdaki şekilde tanımlanmıştır.

fsy= 500 Mpa=B500C Donatı çeliğinin akma dayanımı

εsy =0.0025= B500C Donatı çeliğinin akma birim şekildeğiştirmesi,

εsh =0.008=B500C Donatı çeliğinin pekleşme başlangıcındaki birim şekildeğiştirmesi,

εsu = 0.08=B500C Donatı çeliğinin kopma birim şekildeğiştirmesi,

fsu/fsy= 1.15 – 1.35 =B500C Donatı çeliğinin kopma dayanımı/Donatı çeliğinin akma dayanımı,

SB500C Gerilme-Şekildeğiştirme ilişkisine ait değerlere aşağıdaki tablodan ulaşabilirsiniz. (fsu=525 Mpa alınmıştır.)

Şekil Değiştirme	Gerilme
0	0
0.001	200
0.002	400
0.003	500
0.004	500
0.005	500
0.006	500
0.007	500
0.008	500
0.009	503.4481095679
0.01	506.84799382716
0.011	510.19965277778
0.012	513.50308641975
0.013	516.75829475309
0.014	519.96527777778
0.015	523.12403549383
0.016	526.23456790123
0.017	529.296875
0.018	532.31095679012
0.019	535.2768132716
0.02	538.19444444445
0.021	541.06385030864
0.022	543.8850308642
0.023	546.65798611111
0.024	549.38271604938
0.025	552.05922067901
0.026	554.6875
0.027	557.26755401235
0.028	559.79938271605
0.029	562.28298611111
0.03	564.71836419753
0.031	567.10551697531
0.032	569.44444444445
0.033	571.73514660494
0.034	573.97762345679
0.035	576.171875
0.036	578.31790123457
0.037	580.41570216049
0.038	582.46527777778
0.039	584.46662808642
0.04	586.41975308642
0.041	588.32465277778
0.042	590.18132716049
0.043	591.98977623457
0.044	593.75
0.045	595.46199845679
0.046	597.12577160494
0.047	598.74131944445
0.048	600.30864197531
0.049	601.82773919753
0.05	603.29861111111
0.051	604.72125771605
0.052	606.09567901235
0.053	607.421875
0.054	608.69984567901
0.055	609.92959104938
0.056	611.11111111111
0.057	612.2444058642
0.058	613.32947530864
0.059	614.36631944445
0.06	615.3549382716
0.061	616.29533179012
0.062	617.1875
0.063	618.03144290123
0.064	618.82716049383
0.065	619.57465277778
0.066	620.27391975309
0.067	620.92496141975
0.068	621.52777777778
0.069	622.08236882716
0.07	622.5887345679
0.071	623.046875
0.072	623.45679012346
0.073	623.81847993827
0.074	624.13194444445
0.075	624.39718364197
0.076	624.61419753086
0.077	624.78298611111
0.078	624.90354938272
0.079	624.97588734568
0.08	625

B500C Gerilme şekil değiştirme ilişkisine ait ara değerlere enterpolasyon ile ya da yukarıda verilen değerler ve ilgili formüller aracılığı ile ulaşabilirsiniz.

Öncelikle TS500 ve TS708’de donatı çelikleri ve özellikleri ile ilgili verilen tabloyu paylaşmak gerekir. S420 ve B420C Donatı çeliğinin güncel fiyatlarına ise buradan ulaşabilirsiniz. (Güncel Demir Fiyatları-Günlük Demir Fiyatları)

Tüm donatı çeliklerinin elastisite modülü aynıdır.

S420-B420C Donatı Çeliği Elastisite Modülü =200.000 MPa’dır. (1 Mpa =1 N/mm²)

Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde donatı çeliği ile ilgili aşağıdaki model verilmiştir.

S420 ve B420C donatı çeliğinin karbon içerikleri dışındaki özellikleri aynıdır. Gerilme ve şekil değiştirme özellikleri de aynıdır.

fsy= 420 Mpa S420 Donatı çeliğinin akma dayanımı

εsy =0.0021= S420 Donatı çeliğinin akma birim şekildeğiştirmesi,

εsh =0.008=S420 Donatı çeliğinin pekleşme başlangıcındaki birim şekildeğiştirmesi,

εsu = 0.08=S420 Donatı çeliğinin kopma birim şekildeğiştirmesi,

fsu/fsy= 1.15 – 1.35 =S420 Donatı çeliğinin kopma dayanımı/Donatı çeliğinin akma dayanımı,

S420-B420C Gerilme-Şekildeğiştirme ilişkisine ait değerlere aşağıdaki tablodan ulaşabilirsiniz. (fsu=525 Mpa alınmıştır.)

Şekil Değiştirme	Gerilme
0	0
0.001	200
0.002	400
0.003	420
0.004	420
0.005	420
0.006	420
0.007	420
0.008	420
0.009	422.89641203704
0.01	425.75231481482
0.011	428.56770833333
0.012	431.34259259259
0.013	434.07696759259
0.014	436.77083333333
0.015	439.42418981482
0.016	442.03703703704
0.017	444.609375
0.018	447.1412037037
0.019	449.63252314815
0.02	452.08333333333
0.021	454.49363425926
0.022	456.86342592593
0.023	459.19270833333
0.024	461.48148148148
0.025	463.72974537037
0.026	465.9375
0.027	468.10474537037
0.028	470.23148148148
0.029	472.31770833333
0.03	474.36342592593
0.031	476.36863425926
0.032	478.33333333333
0.033	480.25752314815
0.034	482.1412037037
0.035	483.984375
0.036	485.78703703704
0.037	487.54918981482
0.038	489.27083333333
0.039	490.95196759259
0.04	492.59259259259
0.041	494.19270833333
0.042	495.75231481482
0.043	497.27141203704
0.044	498.75
0.045	500.1880787037
0.046	501.58564814815
0.047	502.94270833333
0.048	504.25925925926
0.049	505.53530092593
0.05	506.77083333333
0.051	507.96585648148
0.052	509.12037037037
0.053	510.234375
0.054	511.30787037037
0.055	512.34085648148
0.056	513.33333333333
0.057	514.28530092593
0.058	515.19675925926
0.059	516.06770833333
0.06	516.89814814815
0.061	517.6880787037
0.062	518.4375
0.063	519.14641203704
0.064	519.81481481482
0.065	520.44270833333
0.066	521.03009259259
0.067	521.57696759259
0.068	522.08333333333
0.069	522.54918981482
0.07	522.97453703704
0.071	523.359375
0.072	523.7037037037
0.073	524.00752314815
0.074	524.27083333333
0.075	524.49363425926
0.076	524.67592592593
0.077	524.81770833333
0.078	524.91898148148
0.079	524.97974537037
0.08	525

S420-B420C Gerilme şekil değiştirme ilişkisine ait ara değerlere enterpolasyon ile ya da yukarıda verilen ilgili formüller aracılığı ile ulaşabilirsiniz.

Betonrame kesitlerde bu etki Uğur Ersoy ve Güney Özcebe tarafından “Sargılı Betonarme Kesitlerde Moment-Eğrilik İlişkisi” makalesinde şu şekilde açıklanmıştır.

Kapasite tasarımında, elemanın her iki ucunda plastik mafsalların bulunduğu varsayılarak en yüksek kesme kuvveti bulunur. Her bir plastik mafsalda, moment kapasitesinin, donatının pekleşme etkisini göz önüne alarak kesitin kapasitesinin, moment kapasitesine eşit olduğu düşünülür. Genelde mühendisler kapasiteyi geleneksel metotla hesaplayıp, pekleşme etkisini göz önüne almak için bu değeri 1.25 ile çarpmaktadır. Bu varsayım, pekleşmenin betonun kırılmasından sonra gerçekleşmesi nedeniyle doğru değildir. Pekleşmenin başlamasından önceki gerilmelerde çekirdek betonda önemli dayanım kayıpları meydana gelebilir. Bu, donatıdaki pekleşmeye dayalı dayanım artışının, kabuk betonun kırılmasındaki ve çekirdek betonundaki dayanım kaybı tarafından ortadan kaldırılmaktadır. Bu nedenle, pekleşme, kesitin moment kapasitesini artırsa da artırmasa da çeliğin mekanik özelliklerine ve şekil değiştirme profiline bağlıdır. Bu düşünceyle, eksenel kuvvet altında basit eğilmede, pekleşmeye dayalı dayanım artışı beklenmez.

Aşağıdaki şekilde eksenel kuvvet olmadığında çeliğin pekleşme etkisinin moment kapasitesini artırdığı açıktır. Bununla beraber basit eğilmede dahi %25 artış gerçekleşmezken, kabuk betonun kırılmasına bağlı olarak %10 dolaylarındadır.

Eksenel yük uygulandığında dayanımda ise bir artış olmamaktadır. Burada eksenel yükün oldukça küçük seçildiği dikkate alınmalıdır. Çalışmalar, eğilme ve eksenel kuvvet altında, pekleşmeye dayalı dayanım artışının meydana gelmesinin mümkün olmadığını göstermiştir. Bununla beraber pekleşme ele alındığında, en yüksek moment değerinin ardında dayanım daha düşüktür. (Pekleşme Nedir?)

Şekil:Lineerleştirilmiş Çevrimsel Plastik Davranış Modeli

Çelik malzeme, gerilme-şekil değiştirme grafiğinde plastik bölgeye geçtikten sonra geri dönüşlerde elastik davranış yapmaktadır. Geri dönüşlerdeki akma başlama gerilmesi, başlangıç akma gerilmesinden daha küçüktür. yukarıdaki şekillerde görüldüğü üzere geri dönüş elastik bölge gerilme sınır aralığı 2σy olmaktadır. Böylece geri dönüşlerde akma başladığı gerilmeler hesaplanabilmektedir.

Malzemeye enerji transfer şekli geleneksel kaynak yöntemlerine göre lazer kaynağında oldukça farklıdır. Lazer ortamından çıkan ışın, birçok yönlendirme aynasından yansıyarak odaklama mekanizmasına ulaşır. Odaklanma sonucunda lazer ışını çok küçük bir alana yoğunlaştırıldığında, malzemede yerel bir ergime ve buharlaşma sağlar. Lazer enerjisinin malzemeye emilim olurken buharlaşmış malzeme ve koruyucu gazdan oluşan plazma yoğunlaşır. Lazer enerjisinin plazmada oluşturduğu ısı, ergimekte olan malzemeye geçerek iş parçasına iletilir. Malzeme içinde, eriyik olarak bulunan malzemenin çok yüksek sıcaklık ve basınç farklarından dolayı yer değişimlerinin olduğu, akıcı fazlı bir buhar kanalı (anahtar deliği) oluşur. Daha sonra, iş parçası veya ışın demeti sabit bir hızla hareket ettirilmeye başlar ve iş parçası üzerinde hareket eder. Eriyik, ısınan buharın basıncıyla iş parçasının yüzeyine yükselir ve bu arada çekim kuvveti, viskozite ve yüzey gerilmeleriyle devam eden genleşmeler de önler. Bu yöntemle lazer ışınının hareket yönüne bağlı olarak metal eritilir, diğer eritilmiş kısım ise katılaşır. Katılaşmadan sonra homojen bir yapıya sahip dar bir kaynak dikişi oluşur. Düşük ısı girdisi ile oluşturulan kaynak dikişinde, iş parçasındaki Isı tesiri altında kalan bölge çok dar sınırlar içinde kalır. Genellikle kalın saclarda kaynak çukuru oluşturarak malzemelerin kaynak işlemi yapılır.

Lazer kaynağı, devamlı (CW), darbeli (Pulsed) veya Q-anahtarlamalı (darbe içerisinde lazer derişiminin arttırılması) olarak yapılabilmektedir. Darbeli işlemlerde genel olarak lazerin ısısını düşürmek için kullanılırlar.

Devamlı lazerlerde optik pompalama kaynağı, sürekli olarak yanan yüksek basınçlı bir lambadır. Lazer çıkışı devamlıdır. (Güç değeri süreye göre değişmemektedir.) Darbeli lazerlerde, optik pompalama kaynağı olarak bir flaştan yararlanılır.
Q-anahtarlamalı lazerde ise, optik pompalama kaynağı bir tüp flaştır. Diğer tiplerle aynı özelliktedir.

Lazer Kaynağı Nasıl Yapılır?

Malzemenin merkez noktası hedef alınarak kaynak yapılır. Yüzeyde, ışık enerjisi ısıl enerjiye çevrilir. Malzeme yüzeyi ısının etkisiyle ergimeye başlar ve yüzeyin iletkenliği sayesinde ergime ilerler. Kaynak yapılırken, ışın enerjisi malzemenin buharlaşma sıcaklığının altında tutulur. Kaynak yapılan malzemede nüfuz etme, iletilen ısıya bağlı olduğu için kaynaklanacak malzemelerin kalınlıkları genelde 0.8 inch’in (2mm) altındadır (gelişmiş lazerlerle artık 8-10 mm kalınlıklara kadar kaynak yapılabiliyor).

Yoğunlaştırılmış enerji, ısının tesiri altındaki bölge gelişmeden önce ergime, sonra birleşme olur. Kaynak yapılan iş parçası kalın ve ısı iletimine yüksek ise (ör: alüminyum), ısı tesiri altındaki bölge küçüktür.

Tüm lazer ışın kaynaklarının (karbondioksit, helyum, neon vb. gaz olanlar ya da diğerleri) işlevi en basit haliyle yoğun ışık, elektrik, elektron ışınları, kimyasallar kullanılması uyarılmış fotonların bırakılması ile atomlar uyarılır. Odaklanmada merceklerin rolü önemlidir, sebebi ışın enerjisini 0.005 inch ve daha düşük çaplardaki odak noktalarına yoğunlaştırır.

Lazer Kaynak Yönteminin Avantajları

• Diğer kaynak yöntemlerine göre lazer kaynağında nüfuziyeti daha derindir ve daha hızlı kaynak edilebilir.
• Lazer kaynağında ısı girdisi dar alanda olduğu için deformasyon ve çarpıklıklar az veya hiç olamayabilir.
• Lazer kaynağı diğer kaynak yöntemleri ile birlikte kullanılabilir. Lazer-ark hibrit kaynağı ile kalın numuneler kaynak yapılabilir ve geniş kaynak boşlukları çok paso atılarak birleştirilebilir (Yavuz ve Çam, 2005).
• Lazer ışını küçük çaplı bölgeye odaklanabilmektedir. Klasik ergitme kaynaklarına göre oldukça çok küçük çaptadır. Bundan dolayı çok ince parçalarda birleştirilme, aynı zamanda kesme işleminde çoğunlukla kullanılmaktadır (Püskülcü ve Koçlular, 2009).
• Lazer kaynağı ile birleştirmelerde yüksek kaynak hızları (10 m/dak üzerinde) kullanılabilir
• Otomasyonlu sistemlere elverişli ve mevcut üretim sistemlerine kolay uymaktadır, görsel olarak estetiktir.
• Kaynak sonrası herhangi bir işlem (taşlama gibi) gerektirmeyen, güvenirliği yüksek ve derinlik/genişlik oranı yüksek olan dar kaynak dikişleri olması,
• Klasik kaynak yöntemleri ile kaynak yapılması güç olan malzemelerin ve benzer olmayan (dissimilar) malzemelerin, kaynak yapılabilir. Sonuçları gayet iyi olduğu gözlenmektedir.
• Klasik kaynak yöntemleri ile ulaşılması zor bölgelere veya olanaksız olan bazı bağlantı bölgelerinin kaynağı kolay yapılabilir olması, (Tokdemir, Ünlü, Yılmaz ve Meriç, 2010).
• Lazer kaynağı, yüksek ısı yoğunluğu ve ışının odaklanma çapının küçük olması nedeniyle diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında daha elverişlidir. Bundan dolayı kaynak bölgesinin içyapı değişimi oldukça dar bölge olduğu gözlenmiştir. Derin ve sınırlı (dar) kaynaklar yapılmaktadır.
• Klasik yöntemlere göre aşınmaya daha dayanaklıdır, bunun da sebebi mikro yapıların daha ince, daha sert olmadır.
• Isının tesiri altındaki bölgenin geniş olmasından kaynaklanan sert tane büyümesi ve metalürjik hasar bu kaynak yöntemiyle en aza iner.
• Parça tasarımı olanakları elverişlidir.
• Çok küçük ve ince malzemeler dahi kaynak yapılabilmektedir.
• Dar ve spesifik olduğu yerlerde bile kaynağın yapılabilmesine olanak verir.
• Isıya duyarlı parçaları çok yakından kaynak atılabilir.

Lazer Kaynak Yönteminin Dezavantajları

• Lazer ışınının dar olmasından dolayı, kaynak yapılacak yüzeylerin düz olması gerekmektedir.
• Derinlik/genişlik oranından ve kaynak yerinin yüksekliğinden dolayı dolgu metalinin içeriye sokulması zordur.
• Kaynak yapılacak metallerin yansıtma özelliğinin yüksek olması lazer kaynağının yapılması güçleştirmektedir.
• Sert malzemelerde darbeli lazerle kaynak kullanılması, kaynak bölgesinde mikroskobik kaynak kesitleri oluştururken, kaynağın kırılgan olmasına sebep olmaktadır.
• Lazer kaynağının, ilk yatırım maliyetinin yüksek olması dezavantajıdır.

Kaynak:Şükriye ÇETİN-LAZER KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMİŞ YÜKSEK MUKAVEMETLİ ÇELİK SACLARIN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Çeşitli ülkelerde kullanılan inşaat demir-donatı çeşitleri

Re: Çekme dayanımı
Rm: Akma dayanımı
Re/Rm: Çekme dayanımının akma dayanımına oranı

Binaların ana dayanım merkezi olarak nervürlü inşaat demirleri beton içerisinde iskelet görevi yapar. Nervürlü inşaat demiri ve betonun bir bütün olarak hareket etmeleri önemlidir. Bu nedenle çelik çubukların yüzeyleri nervür adı verilen çelik çubuğun yüzeyindeki direnci arttıran diş, çıkıntı, tırnak oluşturulmaktadır.

Nervürün Betonarmeye Etkisi- İnşaat Demirinde Neden Nervür Var?

Betonarme yapılar içerisinde nervürlü çelik çubuk ile beton tutunmayı anlatan aderans faktörü oldukça önemlidir. (Aderans Nedir?) Aderans faktörü nervürlü çelik çubuğa uygulanan gerilme arttıkça artar. Yakın tarihe kadar gerek Türkiye’de ve gerekse dünyada, nervürsüz yassı yüzeyli beton çelikleri kullanılmaktaydı. Son zamanlarda nervürlü çelik çubukların kullanılması yaygınlaşmış ve zorunlu hale getirilmiştir. Bunun temel nedeni ise nervürlü inşaat demirlerinin mekanik dayanımlarının nervürsüz yassı çelik çubuklara göre daha iyi olması ve betonla aderanslarının daha yüksek olmasıdır. Nervür tasarımı (şekli, açısı, yüksekliği, adımı) aderansı etkiler. (Betonarme Donatı Çeliği Kalitesini Donatı Üzerinden Okumak)

Nervürlü inşaat demirlerin kullanımı dayanıklılık ve güvenlik açısından deprem bölgelerinde önem arz eder. Nervürlü beton çelik çubukların her ülkeye göre değişen farklı standartlara sahiptir. Maliyet olarak nervürsüz yassı çelik çubuklara göre daha pahalı olan nervürlü inşaat demirleri uzun süreli bakıldığında ekonomik anlamda verimli olduğu tespit edilmiştir.

Bir beton çelik çubuğundan beklenen özellikler;

1. Yüksek akma dayanımı,
2. Süneklik,
3. İleri ve geri bükme özelliği,
4. Yüksek nervür alanı,
5. Uygun karbon oranı
6. Kaynak edilebilirliktir

Oksijenin bir elementle birleşmesi ya da bir maddedeki oksijen miktarının artması oksidasyon olayını meydana getirmektedir. Bu olay da bir maddenin paslanması ya da çürümesi anlamına gelmektedir.

İçinde yaşadığımız atmosferin oksitleyici karakterde olduğunu biliyoruz. Bu nedenle yer kabuğunu oluşturan bileşenlerin tümü kararlı bir yapıya sahip olan oksitler, silikatlar, alüminatlar veya diğer oksijen bileşikleridir. Buna karşılık altının dışındaki diğer metaller kararlı olmayıp hava ile temas ettiklerinde oksidasyon yaşanır ve oksitlenirler.

Oksidasyon Nasıl Olur?

Bir metalin oksidasyonu için zorlayıcı kuvvet, oksit oluşumu için serbest enerjideki değişime bağlıdır. Oluşacak oksit tabakasının kalınlığı ve oksidasyon miktarı, yalnızca olayın termodinamiğine bağlı değil, kompleks kinetik ve mikroyapısal yaklaşımlara bağlıdır. Oksidasyon sırasında iki benzer proses meydana gelir. Metal oksit ara yüzeyinde nötral metal atomları elektronlarını kaybeder ve oksit tabakası içerisinden geçip, oksit-çevre ara fazına ulaşacak iyonlar haline gelirler. Serbest kalan elektronlar, oksit boyunca hareket eder ve yüzeyde oksijen moleküllerinin, oksijen iyonlarına indirgenmesine yardımcı olur. Şayet metal katyonlar, oksijen anyonlarından daha hızlı hareket ederlerse (Fe, Cu, Cr, Co gibi) oksidasyon,  oksit-çevre ara fazında meydana gelir. Aksi durumda yani metal iyonları oksijen iyonlarından daha yavaş hareket ediyorlarsa, oksit oluşumu oksit-metal ara fazında meydana gelir(Ti, Zr, Si gibi).

Bir metalin oksidasyonu sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar sonucu sistemin serbest enerjisinde bir değişim meydana gelir. Serbest enerjideki bu değişim, oksidasyon sırasında dışarıya karşı yapılan veya absorbe edilen işe eşdeğerdir. Oksitlenme olayının meydana gelmesi için, sistemin serbest enerjisindeki değişimin negatif olması gereklidir. Aksi halde oksitlenme meydana gelmez.

Hemen hemen tüm oksitlerin oluşumu için gerekli olan- serbest enerji değişimi negatiftir. Buradan da oksitlerin atmosfer içinde kararlı ve dayanıldı olup, metallerin ise dayanıklı olmadığı sonucu çıkar. Bu ise oksitlenmenin devamlı olacağını gösterir.

Çelik tabakaların sayısı, basit bir N=Ax2n formülü ile hesaplanır; Burada A başlangıç şeritteki elemanların sayısı ve n kıvrılmalarının sayısıdır. Bu katmanların sayıyı arttıkça, ilk başları çeliğin mukavemetinin çok arttırdığına ancak daha sonra homojenizasyon nedeniyle azalmaya başladığına inanılmaktadır.

Damascus çeliğinin üzerindeki şekillere hare adı verilir bu hareler üretim yöntemlerine ve kat sayılarına göre farklılık arz eder.

Avrupalılar bu çelikle ilk defa Şam’da karşı karşıya geldikleri için bu çeliğe Şam’ın İngilizce karşılığı olan Damascus ismini vermişlerdir. Türkler ise bu çeliğe Şam ile ilgili olan anlamını taşıyan dımışki ismini vermişlerdir

KATLAMALI DAMASCUS YÖNTEMİ

Günümüzde üretilen Damascus-Şam çeliklerinin büyük çoğunluğu katlamalı teknik ile üretilmektedir. Bu teknikle Damascus-Şam çeliği üretebilmek için korozyon dayanımları farklı iki tip çelik kullanılır. Korozyon dayanımlarının farklı olmasındaki amaç asitleme işleminden sonra oluşacak hareleri belirgin kılmaktır. Hem ocak kaynağına uyumlu olmaları hemde korozyon dayanımları farklı olduğu için günümüzde üretilen Damascus çeliklerinde genellikle 1075 ve 15N20 çelikleri kullanılır.

Üst üste konulan parcaların sayısı arttıkça her bir katlamada olusan kat sayılarıda artmaktadır fakat parça sayısı arttıkça dövme ve kesme işlemi de zorlaşır.

BURGU (TWİST) DAMASCUS YÖNTEMİ

Burgu-twist damascus yönteminde levha asitleme işleminden önce sıcak haldeyken kare çubuk formuna getirilir daha sonra aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi mengeneler yardımıyla burulur.

Burulan bu çubuk tekrar dövülerek levha getirilir. Burada dikkat edilmesi gereken çubuğun her tarafının eşit dövülmesidir. İstenilen forma getirilen çeliğe asitleme işlemi uygulanır.

Bu yöntemin avantajı hareleri oluşturabilmek için diğer yöntemde olduğu gibi yüksek kat sayılarına çıkmak gerekmez yaklaşık olarak 50 kattan sonra burma işlemi gerçekleştirilerek hareler oluşturulur. Hareleri belirginleştirmek için asitleme işlemi uygulanır.

TÜRK BURGUSU (TURKISH TWİST) DAMASCUS YÖNTEMİ

Bu tekniği ve deseni dünya üzerinde ilk Türkler bulup uyguladıkları için bu tekniğe Türk burgusu denilmektedir. Türk burgusu yötemiyle yapılan damascus çeliklerinin diğer yöntemlerle üretilen damascus çeliklerine nazaran daha iyi olduğu dünyadaki tüm ustalar tarafından benimsenmiştir. Burgu yötemiyle üretilen kare çubuk eşit
parcalara bölünür. Bu parçalar aşağıdaki şekilde olduğu gibi üst üste konularak kaynaklanır daha sonra kaynaklanan parçalar ocakta ısıtılarak ocak kaynağı yapılır.

Kaynak: Hakan KIRDAN-DAMASCUS ÇELİKLERİNİN YORULMA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ VE KIRIK YÜZEY ANALİZİ -2019

Betonarme davranışın tam olarak sağlanabilmesi için bu iki malzemenin kendilerinden beklenen davranışı sergilemesi, diğer bir deyişle her birinin üzerine düşen görevi tam olarak yerine getirmesi gerekmektedir. Donatı; çekme etkilerinin, kısmen de kayma gerilmelerinin karşılanmasında etkili olduğu gibi, malzemenin sünek davranış göstermesine de katkıda bulunmaktadır. Beton ise basınç gerilmelerini karşılamasının yanında, etrafını sararak donatının burkulmasını önlemekte, malzemenin dış ortama karşı dayanıklılığını ve yangın dayanımını artırmaktadır. Bu iki malzeme arasında bu şekilde bir etkileşimin olmaması durumunda betonarmeden söz edilemez. Beton ve donatının ayrı malzemeler olarak çeşitli etkiler altındaki davranışları ve performansları aşağıdaki tabloda verilmiştir

Kaynak: (Doğangün, 2018)

Malzeme yorulmasının sebebi, malzeme üzerindeki çentik etkileridir. Çentik bölgelerinde gerilme yığılmaları meydana gelir. Malzemenin diğer kısımlarında gerilme akma sınırının altında iken, gerilme yığılması bölgelerinde akma sınırının çok üstünde olabilir. Çentik dibindeki bu gerilmeler çatlak oluşumuna ve ilerlemesine neden olabilir. Malzemenin dış kısmında gerilme yığılması oluşturacak geometrik şekiller olmasa bile malzeme içindeki çatlak görevi yapan mikroyapı bileşenleri, mikroçatlaklar veya mikroboşluklar çentik etkisi yapabilir.

Metallerde çatlak olmasa bile yorulma olayı yine meydana gelir. Yorulma olayı üç safhada meydana gelir:

1- Çatlak oluşumu

Gevrek malzemelerin içinde mikro çatlaklar vardır. Mikro çatlağın ucunda oluşan gerilme yığılması çatlağı ilerletebilecek seviyede ise çatlak ilerler ve kırılma meydana gelir. Malzemelerin yüzeyindeki pürüzlülükler çentik gibi etki ederek gerilme yığılması oluşturur. Sünek metallerin içinde çentik etkisi yapacak geometrik şekil olmasa ve yüzeyinde hiç pürüzlülük olmayacak kadar parlak bile olsa, malzeme yine yorulur. Uygulanan gerilme ile metalin yüzey tanelerinde dislokasyon hareketleri ile kaymalar meydana gelir. Bu kaymadan dolayı malzemede pürüzlülük oluşur ve yine bu pürüzlülükler çentik etkisi yapar

2- Çatlak İlerlemesi

Uygulanan gerilme, çatlağın ilerlemesi için yeter değil ise malzeme yorulmaz. Gerilme çatlağın ilerlemesini sağlayacak kadar buyuk ise çatlak ilerler ve parçanın yük taşıyan kesitini küçültür. Çatlağın başlama sürecinde
malzemedeki gerilme yığılmaları etkili olurken çatlağın büyümesi ve kırılma sürecinde ise malzemenin kırılma tokluğu özellikleri önem kazanır.

3- Kırılma

Çatlak ilerlemesi ile küçülen kesit uygulanan gerilmeyi taşıyamayacak hale gelince ani olarak malzeme kırılır. Yorulma kırılması olmadan önce, malzemede herhangi bir değişiklik gözlenemediği ve çatlağın varlığı da anlaşılamadığı için yorulma kırılması büyük hasarlara neden olabilir. Meydana gelen mekanik hasarların %80 sebebi yorulma hasarıdır. Yorulmada kırılma yüzeyi iki bölgeden oluşur. Çatlak ilerleme bölgesi parlak, ani kırılan yüzey pürüzlüdür.

Çeliğin sertleşmesi için karbon oranının % 0.2’ den büyük olması gerekir. Eleman karbon oranı %3’den  küçük olan çelikten imal edilir ise suverme neticesinde sertleşmez. Böyle bir parça karbon verici bir ortamda (katı, sıvı, gaz) ve difüzyonun olabileceği bir sıcaklıkta (genellikle ostenit bölgesinde) tutulur ise yüzeyinin karbon oranı artar. Yüzey karbon oranı ~ % 0,8 civarında olan bir parça ostenitlenip su verilir ise, yüzeyi sert iç kısmı sertleşmemiş bir yapı elde edilir.

Karbürleme yapıldıktan sonra sertleştirilmiş çelik, aşınmaya dayanıklı ve darbe özellikleri de tamamıyla sertleştirilmiş çeliğe göre daha iyidir. Yüzey sertlik derinliği (50 HRC’ye kadar olan derinlik) genellikle parça kesitinin % 10′ u, yüzey karbon oranının % 0,6…0,8; çekirdek mikroyapısının beynit olması çoğunlukla en iyi yorulma dayanımı özellikleri verir. Karbürleme işlemi katı, sıvı ve gaz ortamında yapılabilir.

Katı ortamda karbürleme işleminde kömür tozu kullanılır. Karbonlanacak parça, bir kutunun içine kömür tozunun içinde kalacak ve hava almayacak şekilde konulur ve 950 °C civarında bekletilir. Aktifleşmeyi hızlandırmak için % 10 civarında sodyum karbonat gibi tuzlar ilave edilebilir. Ortamda meydana gelen CO gazından çeliğe karbon yayınır. Ortamın karbon konsantrasyonunu kontrol etmek mümkün olmadığından, çeliğin yüzeyindeki karbon oranı % 0,8’ in üstüne çıkabilir. Böyle bir karbon konsantrasyonu uygun olmayan mikroyapı oluşmasına sebep olur.

Sertleştirme işlemi yapılmadan önce parçanın kutunun içinden çıkarılması gerekir ki bu pratik bir işlem değildir. Bu sebeplerden dolayı katı ortamda karbürlemenin pratik uygulaması yok denecek kadar azdır.

Sıvı ortamda karbürleme işleminde kullanılan en yaygın ortam siyanürlü tuz banyolarıdır. Aşağıda karbürleme işlemlerinde kullanılan tuz banyosu karışımları verilmiştir. Tuz karışım oranları çalışma sıcaklıklarına göre değişir. Banyoda siyanür konsantrasyonu artarken karbon konsantrasyonu artar. Karbürleme sıcaklığı artarken yayınan karbon oranı artmaktadır. Düşük sıcaklıklarda ise daha fazla azot yayınmaktadır.

Gaz ortamında karbürlemede, karbon verici olarak doğal gaz, propanveya bütan gazları kullanılabilir. Bu gazlar kontrollü yakılarak karbon yayınması için gerekli CO gazları oluşur. Gaz ortamlı fırınların ilk yatırım maliyetleri yüksek ve işletilmesi daha zordur. Karbon kontrolü kolayca yapılabilir. Parçanın yüzeyi temiz olur, ayrıca temizleme gerektirmez.

Demir cevherleri

• Magnetit,
• Hematit,
• Geotit,
• Limonit
• Siderit’tir.

Demir üretiminde, yaklaşık olarak bir ton demir üretimi için yedi ton hammadde gereklidir:

• 2.0 ton demir cevher,

• 3.5 ton gaz,

• 1.0 ton kok kömürü,

• 0.5 ton kireç taşı,

Cevherler yüksek fırında kok kömür ile yakılıp ergitilerek ham demir elde edilir. Kok kömürünün iki fonksiyonu vardır; birincisi gerekli sıcaklığı sağlamak, ikincisi ise erimiş demir cevheri ile tepkimeye girecek CO’i üretmektir. Kok kömürdeki karbon demir ile alaşım meydana getirir, ayrıca bu alaşım yani ham demir cevherden gelen Silisyum, Alüminyum, Kükürt gibi maddeleri de ihtiva eder. İşlem sonunda cüruf ve yüksek fırın gazları da ortaya çıkar. Cüruf, yoğunluğu az olduğundan ergimiş ham demirin üzerinde toplanır ve yüksek fırındaki cüruf deliğinden dışarıya atılır.

Elde edilen ham demirin karbon oranı yüksek (%3-5) olduğundan şekil değiştirmeye ve kaynaklanabilmeye elverişli değildir. Elde edilen bu malzemeye font denilmektedir. Fontun çekme mukavemeti çok düşüktür. Döküm malzemesi olarak kullanılır. Fontun işlenebilmesini sağlamak amacıyla “ısıl işlem” uygulanarak bünyesindeki karbon miktarının azaltılması ve fosforun uzaklaştırılması gerekmektedir. Isıl işlemde asıl amaç erimiş malzemeye nemli hava veya direk oksijen üflenmesiyle bünyedeki karbonun oksijen ile tepkimeye girmesini sağlamaktır. Ham demir işlenerek, kullanılan yöntem ve katkılara bağlı olarak çelik veya dökme demir üretilebilir.

Başlıca ısıl işlem yöntemleri;

1-Siemens-Martin Yöntemi,

2-Elektrik Arkı Yöntemi,

3-Oksijen Üfleme Yöntemidir.

Bu yöntemler sonucunda dökme çelik, dövme çelik veya hadde ürünü çelik elde edilir.

Siemens-Martin Yöntemi

Elektrik Arkı Yöntemi

Oksijen Üfleme Yönteminin Şematik Gösterimi

(1) hurda yüklemesi, (2) yüksek fırından gelen pik demir, (3) Oksijen üfleme, (4) sıvı çeliğin alınması, alaşım elementleri ve bazı ilavelerin katılması, (5)cürufun alınması

 Demir 1535ºC ‘de erimektedir. Erimiş demir sıcaklığı azaldıkça küp şeklinde kristalleşerek δ (delta) demirini oluşturur. 1400ºC’de demir berkir ve δ demiri γ (gama) demirine çevrilir, devamında da demirin en son formu α demiri olarak adlandırılan formları alır.

Demir eriğine karbon ilavesiyle karbon miktarı ve soğuma rejimine göre 910 ºC’ye kadar östenit, 723 ºC’den sonra da perlit kristalleri oluşur. Oda sıcaklığına kadar soğutulan çelik sementit ve ferrit tanelerinden oluşmaktadır. Ferrit çok sünek ve az mukavemetli olup, sementit bunu aksine çok sert ve gevrektir. Perlit bunların her ikisini bünyesinde bulunduran formdur. Ferrit ve sementit tanelerinin miktarı çeliğin mekanik özelliklerine göre direkt etki etmektedir.

Çeliğin dayanımı ve dayanıklılığı muhtelif malzemelerin ilavesiyle değişkenlik göstermektedir. Katılan başlıca malzemeler, karbon, silisyum, aliminyum, manganez, bakır, molibden, azot, forfor ve kükürttür. Bu elementlerin miktarları çeliğin dayanımını ve sünekliğini etkilemektedir. İlgili standartlarca bu malzemelerin miktarları çelik sınıflarını belirlemektedir.

Çeliğin soğuma rejimi de mekanik özelliklerini doğrudan etkilemektedir. Çeliğin faz seviyesine uygun olarak ısıtılıp tekrar faz değişim hızından daha hızlı bir şekilde soğutulması (tavlama) çok az miktarda karbon ayrılmasına sebep olacaktır. Bu durumda çeliğin mukavemeti yükselirken plastiklik özelliği azalarak gevrekleşmektedir.

Başlıklarının kalınlığı en az 40 mm olan hadde profillerinde, kalınlığı en az 50 mm olan levhalar ve bu levhalar ile imal edilen yapma profillerde minimum Charpy-V-Notch (CVN) dayanımı (Çentik Tokluğu) değeri en az 21°C’de 27 Nm (27 J) olacaktır.

Deprem yükleri etkisindeki elemanların birleşim ve eklerinde 8.8 veya 10.9 kalitesinde yüksek dayanımlı bulonlar tam önçekme verilerek kullanılacaktır. Deprem yükleri etkisinde olmayan elemanların birleşim ve eklerinde “Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik”te tanımlanan normal bulonlar 4.6-6.8 arası kullanılabilir.

Kaynaklı birleşimlerde çelik malzemesine ve kaynaklama yöntemine uygun kaynak metali (E480, E550) kullanılacak ve kaynak metalinin akma gerilmesi birleştirilen esas metalin akma gerilmesinden daha az olmayacaktır.

Bulonlar ve kaynaklar, bir birleşimde aktarılan kuvveti veya bu kuvvetin bir bileşenini paylaşacak şekilde bir arada kullanlamazlar.

Dolayısıyla gerek malzeme teminlerinde, gerekse de yapı ve malzemenin kontrol edilebilmesi amacıyla S420, B420C ve B500C donatı çeliklerini tanıyabilme gerekliliği doğmuştur.

Bilindiği üzere donatı çubuğu eksenine paralel olarak düzenli ve kesintisiz olarak oluşturulmuş çıkıntılara nervür adı verilmektedir.

TS_708 ÇELİK – BETONARME İÇİN – DONATI ÇELİĞİ STANDARDI‘na göre donatı kalitelerinin donatı üzerindeki nervür şekilleri ve diğer işaretçilerle gösterilmesi gerekliliğini belirtmiştir.

Buna göre farklı donatı sınıflarını işaret eden nervür çeşitleri ve diğer işaretçiler şu şekildedir;

Şekilden da anlaşıldığı üzere TBDY 2018 ile tanıma gerekliliği duyduğumuz;

S420 Çeliği için; çift açılı nervürler ve kabartma şeklinde daire,

B420 C Çeliği için; çift açılı nervirler ve tire,

B500 C için dört açılı nervürler ile ayırt edilebilmektedir.

TBDY 2018 B420C-B500C ve Belirli Koşullar Altında S420 Çeliği Kullanılacaktır

Ayrıca TS 708’de verilen koşullara ek olarak, “çekme dayanımı/akma dayanımı” oranının 1.35 değerinden küçük olması (Rm/Re<1.35 ) ve eşdeğer karbon oranının %0.55’i geçmemesi koşulu ile S420 beton çeliğinin kullanımına da izin verilmektedir.

TS 708’de belirtilen B420C, B500C ve S420 beton donatı çeliklerinin mekanik özellikleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Ayrıca TBDY 2017 S420 çeliği için maksimum eşdeğer karbon oranını %0.55 ile sınırlamıştır.

TS_708 ÇELİK – BETONARME İÇİN – DONATI ÇELİĞİ YÖNETMELİĞİ

TDY2007 3.2.5.3 ve 3.2.5.4 maddeleri ile sadece bazı elemanlarda S420’den daha yüksek dayanımlı beton çeliği kullanımına izin verilmekteydi ve S420 çeliği için TS 708 dışında belirtilen bir mekanik özellik veya karbon muhtevası belirtilmemişti.

TDY2007’de S420’den yüksek dayanımlı çeliğin kullanılmasına izin verilen elemanlar şu şekildeydi:

“Kirişli sistemlerin döşemeleri, kirişsiz döşemeler, dişli döşeme tablaları, etriyeler, bodrum katların çevresindeki dış perde duvarlarının gövdeleri, deprem yüklerinin tümünün bina yüksekliği boyunca perdeler tarafından taşındığı ve 3.6.1.2’de Denk.(3.14) ile verilen koşulların her ikisinin de sağlandığı binaların perde gövdeleri”

Betonarme Donatı Çeliği Kalitesini Donatı Üzerinden Okumak

Henüz daha çelik yapı tasarlanırken, seçilen uygun detaylarla korozyonun etkisi minimuma indirilebilir, şöyle ki:

1. Olabildiğince küçük dış yüzey alanları oluşturularak,
2. Girinti ve çıkıntıların olmadığı, olabildiğince düzgün ve düz bir yüzey oluşturarak,
3. Köşe ve kenarlardan kaçınarak veya köşeleri mümkün olduğunca büyük çaplı yuvarlatarak,
4. Yatay yerine eğimli (min%3) yüzeyler teşkil ederek,
5. Damlalıklar, drenaj kanalları ve oluklar teşkil ederek,
6. Suya maruz kalan kesitlerde suyu uzaklaştıracak şekilde önem alarak veya kesitin üstünü örterek,
7. 15 mm’den az aralıkları besleme levhaları vb. ile iyice doldurarak,
8. 15 mm’den fazla 500 mm’den küçük boşluklar her yerden görünecek ve elle ulaşılabilecek şekilde teşkil edilerek,
9. 500 mm’den büyük boşluklar ya hava almayacak şekilde kapatılarak veya açık kutu şeklinde oluşturularak,
10. Korozyona hassas kısımlarda dayanımı yüksek veya kolayca değiştirilebilen bir malzeme kullanarak,
11. Bazı koşullarda bariyerler, koruyucu çatılar inşa ederek veya betonlayarak

Çelik malzeme plastik bölgede bir C noktasına kadar yüklendikten sonra gerilme tekrar sıfıra getirilirse σ-ε diyagramı, OP’ye paralel CC’ doğrusu olur. Şekil değiştirmenin bir kısmı geri döner, bir kısmı ise kalır:

ε=ε_p1+ε_e1
Bu yükleme ve boşaltmadan sonra, üzerine OC’=ε_pl kadar şekil değiştirme kalmış malzeme yeniden yüklenirse σ-ε diyagramı olarak C’CB elde edilir. Yani malzeme σ_C gerilmesine kadar lineer elastik karakter gösterir. Bu olaya “pekleşme” denir. Pekleşme olayı sonucu metalin sertliği, akma sınırı gerilmesi artar, sünekliği ise OC’ kadar azalmış olur.

Pekleşme Modelleri

Monotonik veya tekrarlanan ve farklı yönlerde yüklemeler ile yapılan çalışmalarda, malzemelerin gerilme-birim şekil değiştirme ilişkilerinin tanımlandığı birçok modelden en yaygın kullanılanları; izotropik pekleşme ve kinematik pekleşme modelleridir.

İzotropik Pekleşme: Plastik akma esnasında kayma planı, yüklemeden önceki plana göre üniform bir artış göstermektedir.

Şekilde görüleceği üzere, tersinir basınç akma gerilmesi, tersinir yüklemeden önceki akma gerilmesine eşittir. Genelde büyük şekil değiştirmelerin olduğu ve yükün orantılı olarak uygulandığı modellemelerde kullanılmaktadır.

Kinematik Pekleşme: Akma yüzeyleri önceki formunu korumakta fakat konum değiştirmektedir.

Tersinir yüklemede şekilde görüleceği üzere 2σy mesafesi daima korunmaktadır. Bu Bouschinger etkisi olarak bilinmektedir. Bouschinger etkisinden dolayı büyük şekil değiştirmeli simülasyonlarda bu model pek uygun olmamaktadır. Genelde küçük şekil değiştirmeli, tersinir tekrarlanır yüklemeli modellemelerde kullanılmaktadır.

1676-Hooke Kanunu’nun geliştirilmesi

1744-L.Euler tarafından çubukların burkulma yüklerinin tanımlanması

1779-İlk demir köprünün inşaası-Coalbrookdale, İngiltere

1786-Dökme çelikten imal edilmiş olan bir kemer köprü modelinin Pain tarafından test edilmesi

1820-Çok katlı olarak inşa edilen Philedelphia binasının kolonlarının dökme çelikten imal edilmesi

1823-Levhaların burkulmasına karşı gelen diferansiyel denklemin Navier tarafından formüle edilmesi

1828-Çeliğin ilk kez bir köprünün inşaasındakullanılması (Viyana, Avusturya)

1840-ABD’de ilk demir kafes kirişin inşaası- Baltimore ve Ohio Demiryolu

1843-Block Island’da eski çelik olarak adlandırılan çelik malzemesinin bir deniz fenerinin inşaasında kullanılması

1847-Squire Whipple tarafından kafes sistemler için gerilme analizinin geliştirilmesi-1853’te inşa edilen kafes kiriş için

1853-58-Eski çelik kullanılarak inşa edilen ilk çerçeve yapı-& katlı çerçeveli Cooper Union’a ait ofis binası

1856-Çeliğin ilk kez ABD’de üretimi

1862-Bossemer konvertörü’nde üretilen çelikten imal edilen ilk köprü-Hollanda

1869-74-Çelik profillerle 1873’te inşa edilen ilk büyük köprü-çift katlı Eades Köprüsü; St. Louise, ABD

1873-Haddelemmiş ürünlerle ilgili geometrik ve karakteristik mukavemet değerinin ilk kez tablolaştırılması

1876-Eyfel Kulesinin inşaası

1877-1900-Çeşitli müşavir mühendisler ve demiryolu şirketleri tarafından hazırlanan ilk Amerikan yönetmeliklerinin yürürlüğe girmesi

1879-Tümüyle Bessemer konvertöründe imal edilen çelikten inşa edilen demiryolu köprüsü-Glaskow; Missouri

1880-Elektrik akı yöntemi ile kaynak yapılması

1883-Roebling ve Hildenbrand tarafından tasarlanarak boyutlandırılan asma köprünün açılışı-Brooklyn Köprüsü-New York

1884-Çelik çerçeveli ilk çok katlı yapı-W. Jenney tarafından tasarlanan Home Insurance Şirket Binası, Chicago

1888-Perçinli birleşimlerin Chicago’daki Tacoma Binasında uygulanması

1890-Firth of Forth Köprüsü-İskoçya

1905-İlk AREA (American Railway Engineering Association) Yönetmeliği’nin yürürlülüğe girmesi

1907-Çelik fabrikasının Bethlehem’de üretime başlaması

1908-Bu fabrikada ilk olarak haddelenmiş geniş başlıklı profillerin üretilmesi

1909-Geniş başlıklı profillerle inşa edilen ilk yüksek bina-American Optical Firması, Worchester, Massachusets

1914-“Plastik Mafsal”a yönelik olarak Kazinczy tarafından Macaristan’da gerçekleştirilen ilk test

1914-İlk kez ABD’de Amerikan Karayolları AASHO’nun (American Association of State Highway Officials) kuruluşu

1921-ABD’de ilk kez Çelik Yapılar Enstitüsü AISC’nin (American Institute of Steel Construction) kuruluşu

1923-Harvard Üniversitesi’nden Prof. G. Swain başkan olmak üzere uygulamadan 5 mühendis tarafından çelik yapılarla ilgili olarak kaleme alınarak yayınlanan ilk AISC Yönetmeliği

1926-ABD’de Karayolları’nca yayınlanan ilk AASHO Yönetmeliği

1936-J. F. Baker tarafından Bristol Üniversitesi’nde plastik tasarımla ilgili ilk çalışmaların başlatılması; ardından 1944’de Canbridge Üniversitesinde bu konuda yürütülen çalışmalar

1940-Tacoma Narrows Asma Köprüsü’nün inşaasının hemen sonrasında 7 Kasım 1940’da köprüye etkiyen rüzgar yükleri nedeniyle yıkılması

1944-Kolonların araştırılmasına yönelik bir konseyin oluşturulması. Bu konseyin hazırladığı “Guide (Rehber)” isimli bir kılavuz kitabın 1960’da yayınlanması

1945-Yapıların taşıma gücüne yönelik araştırmaların Lehigh Üniversitesi’nde başlatılması

1946-Brown Üniversitesi’nde malzemelerin plastik davranışı ile ilgili teorilerin matematiksel olarak geliştirilmesi

1946-American Demir ve Çelik Enstitüsü AISI (American Iron and Steel Institute) tarafından ilk kez AISI-Standardı’nın yayınlanması

1949-Yüksek mukavemetli bulonlarla ilgili olarak yayınlanan ilk yönetmelik

1957-Kuzey Amerika’da plastik teoriye dayanılarak yapılan ilk tasarım (D. T. Wright); ABD’de plastik teoriye dayanılarak yapılan ilk tasarım (W. A. Milek)

1961-AISC-Standardı’nın tümünün revizyonu

1962-Amerikan İnşaat Mühendisleri Odası ASCE (American Society Civil Engineers) tarafından sürekli olarak yayınlanan derginin ASCE Manual No.41 sayısında “Çelik Yapıların Plastik Tasarımı” adlı yayının ilk kez basılması. (2. Baskı 1979’de yayınlanmıştır)

1963-Sırasıyla Amerikan Çelik Yapılar Enstitüsü AISC, Demiryolu Mühendisleri Odası AREA ve Kaynak Derneği AWS (Amerşcan Welding Society) tarafından hazırlanan standartların yenilenmesi

1965-Çok katlı çerçevelerin taşıma gücüne göre tasarımına yönelik olarak geliştirilen plastik hesap yöntemlerinin yayınlanması

1969-AISC ve AREA Yönetmelikleri’nde büyük değişikliklerin yapılması

1970-Dünyanın en yüksek gökdelenlerinden biri olan New York’taki WTC (World Trade Center) Dünya .ticaret Merkezi’nin birinci kulesinin inşaatının bitimi. (yükseklik 411,5 m )

1973-Dünyanın en yüksek yapısı olan Chicago’daki Sears Tower binasına ait inşaatın bitimi (yükseklik 442 m)

1974-İstanbul Boğazı’nda karayolu geçişini sağlamak için 1074 metre açıklıklı ilk çelik asma köprünün inşa edilmesi. (1. Boğaziçi Köprüsü)

1994-1994 Nortridge Depremi sonrası sünek çelik yapı tasarımı konusunda önemli ilerlemelerin meydana gelmesi

1988-İstanbul’da 1090 metre açıklıklı ikinci çelik asma köprünün inşaası (Fatih Sultan Mehmet Köprüsü-Açılış 3 Temmuz 1988)

1998-806 milyon dolara malolan ve 1624 metre açıklıklı asma köprünün (Great Belt Bridge) Danimarka’da inşaası

1998-Japonya’da açıklığı 1990 metre, toplam uzunluğu 3910 metre olan ve halen dünyanın en uzun çelik asma köprüsü olan Akashi-Kaikyo Bridge Köprüsü’nün Honshu-Shikoku Bridge Authoritt tarafından Kobe ve Awaji-Shima’da inşaası

2001-11 Eylül 2001’dedüzenlenen birterör eylemi sonucunda WTC Dünya Ticaret Merkezi’nin her iki kulesine çarpan uçakların çelik ikiz kulelerin çökmesine neden olması

Çelik yapıları diğer taşıyıcı sistemlerden ayıran üstünlükleri ve zayıflıkları şu şekildedir:

 Çelik yapıların üstünlükleri

• Çelik malzeme bakımından bütün kesiti ve ekseni doğrultusunda elastik davranış gösterebilen homojen bir malzeme olduğu için Bernoulli-Navier hipotezinin (düzlem kesitlerin şekil değiştirdikten sonra düzlem kalması) gerçekleştiği bir nitelik taşımaktadır.
• Hooke kanununa uyan bir malzemedir. Elastik sınırlar içerisinde gerilme şekil değiştirme artışları orantılı bir şekilde değişmektedir.
• Elastisite modülü yüksektir. Eğilme rijitliğinin etkin olduğu yerlerde uygun sonuçlar
• Yüksek mukavemetli olduğundan malzeme gideri bir hayli azalır, kullanıldığı yapının öz ağırlığını büyük ölçüde azaltır.
• Süneklik bakımında son derece elverişli bir Süneklik akma gerilmesinden sonra kopma aşamasında kadar olan aralıkta malzemenin, kesitin ya da sistemin yük taşıyabilme kapasitesidir. Başka bir değişle etkiyen yükler altında şekil değiştirebilme yeteneğidir. Bu özelliği bakımından çelik yapı sistemleri yapılardan beklenen süneklik özelliklerini karşıladıklarından tercih edilmesi gereken yapı grubu arasında yer almaktadır.
• Çelik yapıları söküp malzemesini yeniden kullanma olanağı vardır.(Betonarmede bu mümkün değildir.)
• Çelik yapılarda değişiklik ve takviye yapılması gayet kolaydır.
• Çelik yapılarda, yapım sırasındaki kusurları sonradan tespit etmek mümkündür.(Betonarmede ise bu çalışma zaman alıcı ve pahalı yöntemler gerektirmektedir.)
• Çelik malzeme, inşaat alanına işlenmiş olarak Bu sebeple kullanılan elemanların kalitesi ve mukavemeti hakkında kesin bir hüküm verilebilir.(Betonarmede ise, inşaat alanında hazırlandığından kalitesi belli değildir.)
• Analizleri betonarmeye göre daha kolaydır
• Uygun bakım koşulları sağlandığı sürece yapı ömrü sınırsızdır.

Çelik Yapıların Sakıncaları

• Pahalı bir malzemedir.
• Ateş ve yangına karşı zayıf (Betonarme dayanıklı) çelik yapılar 500-600°C de taşıma yeteneğini
• Yapımından sonra sürekli tamir ve bakım Dış hava etkileri ve rutubete karşı dayanıklılığı zayıftır.
• Yapılışı Kalifiye işçilik gerektirir.
• Çelik yapı taşıyıcı elemanları yüksek dayanım özelliklerine bağlı olarak daha küçük bir başka deyişle daha narin kesitlerden teşkil Bu durum daha narin kesitlerin oluşması anlamına gelmektedir. Bu kesitler burkulma etkilerine düşünüldüğünde zayıf olma özelliği taşımaktadır, gerekli tasarım önlemlerinin alınması gerekir.
• Sürekli ve tekrarlı yükler altında çelik yapı elemanlarında yorulma etkisine bağlı olarak kırılmalar meydana Çelik yapılar yorulma etkilerine karşı zayıftır.