Çelik Nedir?

Dövülerek, preslenerek ve haddeden geçirilerek şekil alabilen demir alaşımlara çelik denir. Çelik esas itibariyle bir demir + karbon alaşımıdır. Yüksek ölçüde demir, düşük ölçüde karbondan oluşmaktadır. Karbon miktarı arttıkça çeliğin dayanımı da artar. Ancak bu durumda çelik daha gevrek hale gelir. Kaynaklanabilirliği azalır. Dolayısıyla hem yüksek dayanımlı hem de yeterli sünekliğe sahip çeliğin üretiminde karbon yüzdesi hassas ve önemli bir rol oynamaktadır. Çelik alaşımına ayrıca fosfor, kükürt, azot, silisyum, manganez, bakır, krom, nikel gibi elemanlar ilave edilerek kaliteli çelikler elde edilir. Diğer elemanların çeliğin özelliklerine olan etkisi karbonun tekbaşına olan etkisinin bir fonksiyonu olarak “Karbon eşdeğeri”, CE ile ifade edilir.

CE=C+(Mn+Si)/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15

Çelik Üretimi

Resim 1- Çelik Üretimi

Resim 2- Çelik Üretimi

Resim 3-Çelik Üretimi

Resim 4-Çelik Üretimi

Profiller

Malzeme olarak Çelik

Çeliğin mekanik özellikleri çekme deneyi sonucunda elde edilen gerilme – şekil değiştirme grafiği yardımıyla belirlenir. Çelik yapılarda kullanılan yapısal çeliklerin statik yükler ve çekme kuvvetleri altındaki dayanımı dayanımını tanımlamak için malzemenin akma sınırı özelliğinden yararlanılır.

Çelik Sınıfları

Karbon Çeliği

–St37: Akma Gerilmesi 2.4 t/cm2

Yüksek dayanımlı, düşük alaşımlı çelikler

–St52: Akma gerilmesi: 3.6 t/cm2

Çelikteki karbon miktarı arttırıldığında dayanım yükselir AMA süneklilik azalır.

Çeliğin Sakıncaları-Yorulma

Yorulma çelik yapılar için önemli bir sorundur. Yorulma, tekrar eden yükleme ve yük boşalmaları sonucu zaman içerisinde mikro çatlakların makro çatlağa dönüşmesi sonucu oluşur.
Yorulma çatlaklar tekrarlı yükler etkisindeki tüm çelik yapılarda (örneğin köprüler) meydana gelebilir.
Yorulma çatlaklarının oluşmasının en büyük sakıncası gevrek kırılmaya sebep olmasıdır.

Çeliğin Sakıncaları-Korozyon

Korozyonun (paslanmanın) kontrol edilmesi için yöntemler:

Koruyucu kaplama (örnek: epoksi kaplamalı çelikler)
Galvenik kaplama (Çinko kaplama ile yapılır)
Özel alaşımlı çelikler (örneğin: Paslanmaz Çelik)
Katodlama ile koruma (genelde yer altı yapılarında kullanılır. Ters elektrik akımıyla çelik katoda dönüştürülür.)

Çeliğin Sakıncaları-Yangın

Yüksek sıcaklık derecelerinde mukavemetinde hızlı bir düşüş. Yangın için önlem alma gereği; maliyeti yükseltir.

Çeliğin Sakıncaları-Kalifiye işçilik

Çeliğin üstün özellikleri

Homojen ve izotrop bir malzeme.
Çeliğin çekme mukavemeti basınç mukavemetine eşit.
Üretimi sürekli denetim altında.
Yüksek mukavemetli bir malzeme.
Öz ağırlığın taşınan yüke oranı düşük.
Çelik sünek bir malzeme. Büyük şekil değiştirebilme özelliği.
Çelik yapı elemanlarında değişiklik ve takviye olanağı.
Çelik yapı elemanı yerine monte edildiği anda tam yükle çalışabilir. Yapım süresi azalır.
Sökülüp yeniden kullanılabilme.
Çelik atölyelerinde imalat şantiyede sadece montaj. Hava koşullarından bağımsız inşaat.

Çelik Yapı Elemanları

Resim 5- Çelik Yapı Elemanları

Deprem ve Çelik Yapılar

Deprem etkileri altında bir yapının enerji yutması isteniyorsa yapı malzemesinin sünek davranışı gereklidir. Çeliğin, kopmadan büyük deformasyon yapabilme özelliği yani büyük bir şekil değiştirme sığası olması ve yüksek dayanımı, malzemeyi deprem bölgelerinde inşa edilecek olan yapılar için ideal bir malzeme durumuna getirmektedir.
Çelik, öz ağırlığının toplam yük içindeki payının küçük olması nedeniyle, hafif yapı çözümleri sağlamaktadır. Yüksek dayanımı nedeniyle de daha ekonomik kesitler kullanılabilmekte ve temele aktarılan toplam yük azalmaktadır. Dolayısıyla deprem yükleri de azalmaktadır.
Çelik sıkı ve sürekli denetimle üretilmekte olup, yapı elemanları ve birleşimler kontrole açıktır ve herhangi bir aksaklığı gizlemek zordur.
Kolay onarım ve güçlendirme olanağının bulunması, hızlı ve hava koşullarından bağımsız inşaat yapılabilmesi, deprem için önemli bir kolaylık sağlamaktadır.

Deprem tasarımı için çeliğin sahip olması gereken özellikler:

1.Akma gerilmesi / Kopma gerilmesi oranı 0.85’ ten büyük olmamalı.

2.Yeterli inelastik yerdeğiştirme kapasitesine sahip olmalı (mesela çekme testinde 5cm ölçme aralığı için %20 lik bir kopma uzaması)

3.Kaynağa uygun olmalı (ana malzeme ve kaynak malzemesi birlikte uygun mekanik özelliklere sahip olacak şekilde seçilmeli)

Çelik Teknolojisi