ELK I 2 ders Yrd Do Dr Varol

ÇELİK I- 2. ders Yrd. Doç. Dr. Varol KOÇ

ÇELİKLERİN MUKAVEMETİ

• Çelik emniyet gerilmelerinin tayininde 1. derecede kırılma mukavemetinin (çekme, kopma) önemi vardır. Bu mukavemet, bir çubuğun çekme etkisi altında bırakılması halinde, 1 mm 2 'lik en kesitine ait kırılma kuvveti olup, çelikte genel olarak karbon oranı arttıkça bunun da değeri yükselir. • Şekilde bir deney çubuğunun, çekme etkisi altında tutulması halinde elde edilen gerilme-birim uzama diyagramı, basitleştirilmiş olarak gösterilmiştir. Başlangıçta uzamalar çok küçük olup, (elastik deformasyonlar) uzamalarla gerilmeler Hooke Kanunu gereğince birbirleri ile orantılıdır. Diyagramda (a) noktası, orantı sınırını göstermektedir. Bu sınır geçilirse, uzamalar, gerilmelerden daha çabuk artar. Böylece, tamamen elastik deformasyonlarla birlikte, kalıcı deformasyonlar (plastik) da meydana gelir. Akma sınırına erişilince (b noktası) taşınabilir çekme kuvvetinde düşüş, uzama ve kesit azalmasında artış olur.

• Yüksek - geniş yapılarda (Hal ve endüstri yapıları, çelik karkas yapılar): • Esas yükler (H): Öz yük, faydalı yük (eşya, insan), kar yükü, makinelerin kütle yükleri • İlave yükler (Z): Rüzgar yükü, fren yükü, ısı değişimi sonucu oluşan kuvvetler, montaj safhalarında oluşan kuvvetler • Köprülerde: • Esas yükler (H): Öz yük, katar yükü (trafik yükü), merkezkaç (santrifüj) kuvveti • İlave yükler (Z): Rüzgar yükü, kar yükü, ısı etkisi, mesnetlerin sürtünme kuvvetleri, çarpma kuvveti, fren kuvvetleri, montaj safhalarındaki yük durumları

Bir çelik yapının hesabı, aşağıda belirlenen iki faklı yükleme haline göre ayrı yapılır: 1)Sadece esas yükler alınır. Buna (EY) " H yüklemesi " veya " 1. yükleme hali" denir. 2)Esas yüklerle beraber ilave yükler de alınır. Buna (EIY) " HZ yüklemesi " veya " 2. yükleme hali " denir. Eğer bir yapıya kendi öz ağırlığından başka, birçok ilave yükler etki ediyorsa, ilave yüklerden en büyüğü esas yük yerine geçer. Çelik yapılarda boyutlandırma ve gerilme denetimlerinde her zaman en büyük en kesitleri gerektiren yükleme hali göz önünde bulundurulmalıdır.

Bir çelik yapı hesabının emniyet gerilmesi esasına göre yapılması halinde, emniyet gerilmesi değerleri orantılılık sınırı gerilmesinin altında kaldığından, çelik, lineer elastik malzeme karakteri gösterir. Dolayısıyla çelik taşıyıcı sistemlerin hesabı, elastisite teorisine dayanan statik hesap yöntemlerinden biriyle yapılır. Bir çelik taşıyıcı sistemin taşıyabileceği yüke, çeliğin plastik bölgede çalışabilme yeteneğinin de etkisi vardır. Oysa elastisiteye dayanan statikmukavemet hesaplarında bu yetenek dikkate alınmamış olur. Hiperstatik bir taşıyıcı sistemin, yerel bir bölgesinde plastik şekil değiştirmelerin meydana gelmesi halinde, taşıma gücü hemen tükenmez, fazla zorlanan bir bölgeden, daha az zorlanan bölgelere iç kuvvetler aktarılmış olur. Bu da, taşıyıcı sistemin bütünü için fazladan bir yedek emniyet bulunması demektir. Bu hususun bilimsel olarak incelenmesi sonucu, "Taşıma gücü metodları" ortaya çıkmıştır (Limit Dizayn). Taşıma gücü esasına göre hesapta, sistemi göçme durumuna getirecek olan yük dikkate alınır. Göçme yükü denilen bu yük, bir emniyet katsayısına bölünerek, sistemin emniyetle taşıyabileceği yük saptanır.

• Titreşim Etkisi (Dinamik Etki): • Köprülerde yük katarları (taşıtlar), fabrika ve atölyelerde makineler titreşim oluşturur. Bu titreşimler sonucu oluşan atalet kuvvetlerinden dolayı, kesit etkilerinde (eğilme momenti, kesme kuvveti, normal kuvvetler), statik yükleme durumuna göre, artışlar meydana gelir. Hareketsiz yük hali için herhangi bir kesit etkisi So ile, aynı yükün hareketli olması halinde aynı kesitteki etki de Sh ile gösterilir. • Q= Sh/ So>1 olarak tanımlanan sayıya "titreşim katsayısı (dinamik etki katsayısı)" denir. • Uygulamada dinamik hesap yöntemlerinin kullanılması zor olduğundan, şartnameler kesit etkilerinin hareketsiz yüke göre hesaplanmasından sonra, hareketli yükten dolayı kesit etkilerinin Sh=Q. So olarak saptanmasını kabul etmiştir. Q titreşim (dinamik etki) katsayıları şartnamelerdeki tablolardan alınır.

• ÇELİK MAMULLERİ • Fırınlardan elde edilen çelik, kalıplara dökülür, sonra kor halinde, haddeleme (yufkaçlama) tesislerine sevkedilir. Burada profil veya levha halinde şekillendirilerek piyasaya sürülür. Haddeleme de, kor halindeki çelik, dönen silindirler arasından geçirilir ve bu suretle hava ve gazdan dolayı meydana gelen boşluklar kapanır. Çeşitli silindir ayarlamalarıyla istenen profiller elde edilir. • Çelik mamulleri 2 grupta incelemek mümkündür: • 1) Yufkaçlama (haddeleme) mahsülü olanlar • 2) Dökme mahsülü olanlar

• 1)YUFKAÇLAMA MAHSÜLÜ OLANLAR • A)PROFİLLER • A-1) I PROFİLLERİ: Profil yüksekliği ile isimlendirilirler. x ve y' ye göre simetriktirler. (çift simetri ekseni) • 1 -)Normal I Profilleri: (IPN) • Dar başlıklı, içleri eğimlidir. • 2 -) IPE Profilleri: Orta genişlikli, paralel başlıklı avrupa profilleridir.

• 3 -) IPB profilleri: Geniş ve paralel başlıklı profillerdir. • 4 -) IPBL profilleri: IPB ile aynı geometrik özelliklere sahip, hafif ağırlıklı profillerdir. IPB 120 gibi. . . • 5 -) IPBV profilleri: IPB'ye yakın geometride, kalın başlıklı profillerdir. IPBV 120 gibi. .

• A-2) [ PROFİLLERİ (U profilleri): Tek simetri eksenlidirler (x). O nedenle genelde, 2 profil, bir kesit oluşturacak şekilde kullanılır.

• A-3) L PROFİLLERİ (KORNİYERLER): Eşit kollu veya farklı kollu olarak ikiye ayrılırlar. Çelik yapılarda kullanılma sahaları çok geniştir. Genellikle basınç ve çekme çubuğu olarak kullanılır. İki kol uzunluğu ve kalınlığı şeklinde isimlendirilirler. L 50. 5. . .

• ***Çelik yapılarda hassas milimetrik hesap, çizim ve ölçüm yapmak amacıyla, tüm ölçüler (mm) cinsindendir. • Korniyerlerin, şartnamelere göre, taşıyıcı çubuk olarak seçilmesi gereken en küçük kesiti, perçinli birleşimlerde L 50. 5, kaynaklı birleşimlerde L 45. 5'dir. (Perçinlerde kesit kaybı olduğu için, ana kesit büyük tutulmuştur). • Eşit kollu korniyerlerde en küçük ve en büyük profiller: L 20. 3 -L 200. 20 dir. • Farklı kollularda ise L 30. 20. 4 -L 200. 16 dır. • Korniyer örnekleri L 90. 13, L 75. 7 gibi. . . • L korniyerlerinin uzunlukları 3 m-15 m arasında değişir.

• A-4) T PROFİLLERİ: Ekonomik bir kesit sayılmazlar. Küçük açıklıklarda cam merteği olarak kullanıldıkları gibi, az yüke maruz kaynaklı kafes kirişlerde, üst ve alt başlık çubukları olarak da kullanılırlar. Genellikle I profillerinden elde edilirler (1/2 I profili olarak). Yüksek gövdeli ve geniş tabanlı türleri bulunmaktadır. (örneğin T 120. 60 gösteriminde 120 yüksekliği, 60 taban genişliğini gösterir)

Profillerin en kesit değerleri (boy, kalınlık, en, ağırlık merkezi, atalet momenti, mukavemet momenti, vb. ) tablolar halinde düzenlenmiştir. Hesaplarda, kullanılan profile göre, gerekli değerler, bu tablolardan alınır.

• C-2)KUBBELİ LEVHALAR-->Kesitleri her iki doğrultuda da kemer şeklindedir. • C-3)SİLİNDİRİK LEVHALAR-->Kesitler tek doğrultuda kemer şeklindedir. • C-4)OLUKLU LEVHALAR(Oluklu Saclar)--> • Muhtelif çeşitleri vardır. Galvenize oluklu levhalar (saclar) çatı örtüsü olarak kullanılır. • D-)YAPMA KESİTLER---->Levhaların kesilip kaynaklanması ile elde edilirler.