Çelik Konstrüksiyon Nedir? – Çelik Konstrüksiyon nasıl yapılır?

İnşaat söz konusu olduğunda, geleceğe dönük en uygun inşaat tipini seçmek kritiktir. Bu nedenle çelik yapı uzun ömür ve tekrardan kullanım, restorasyon ya da hurda olarak para edebilmesi sebebiyle, kesinlikle aranan inşaat türüdür ve olası diğer tüm yapı türlerinden (beton, ahşap vb.) daha iyi performans gösterir. Peki tam olarak Çelik Konstrüksiyon Nedir?

Çeliğin kendisi iki malzeme türünün bir alaşımıdır bunlar karbon ve demirdir. Çeliğe, kükürt, krom, nikel, fosfor, mangnezyum vb. gibi bir dizi ek madde küçük oranlarda eklenerek özel özelliklerle de aşılanabilir. Bu, birkaç farklı çelik çeşidinin üretilmesine olanak tanır.

Örneğin, Bakır eklenmesi, çeliğin daha iyi korozyon direnci özelliklerine izin verir;
Daha yüksek akma mukavemeti ve çekme mukavemeti, magnezyum ve karbon eklenerek de elde edilebilir, ancak iki dezavantajı da vardır. Nihai sonucun kaynaklanması daha zordur ve daha düşük sünekliliğe sahiptir (metalin kırılma olmadan çekerek uzama kabiliyeti.)
Fakat onun yerine Nikel ve krom eklenerek hem korozyon direnci hem de yüksek sıcaklık direnci artırılabilir; Yorulma mukavemeti ve kaynak yapma yeteneği, karışıma kükürt ve fosfor eklenerek geliştirilebilir.
Doğası gereği çelik yapı, birbirine bağlı çok sayıda bileşenden oluşan bir yapıdır. Her bir bileşen yapısal çelikten oluşturulmuştur. Yapısal çelik ise, gerekli özelliklere uyacak şekilde belirli bir şekil ve bileşimde imal edilen çelik esaslı bir yapı malzemesidir.

Çelik bir yapının parçaları olarak kullanılabilecek, farklı şekiller, boyutlar ve daha fazla seçeneği ile karşımıza çıkar. Çelik yapı malzemeleri olarak kullanılan en yaygın şekillerden bazıları şunlardır:

• Açı: “L” harfi şeklinde bir enine kesit
• Sac: İnce, düz bir metal parçası, genellikle 6 mm veya daha az kalınlıkta olabilmektedir.
• Plaka: Bir inçin dörtte birinden daha kalın bir levhanın daha kalın bir varyasyonu olabileceği gibi projeye bağlı olarak bir çok faklı kalınlık ve tipte imal edilebilir.
• HSS/SHS: İçi Boş Yapısal Bölüm veya Yapısal İçi Boş Bölüm, dairesel, dikdörtgen, eliptik ve kare bölümleri içeren bir şekildir.
• I-profil: “I” harfi şeklinde bir enine kesit; ülkeye bağlı olarak farklı ışın türlerini içeren geniş bir terim:
  Avrupa’da HL, IPE, HD, HE vb. gibi bulunur.
• ABD’de H bölümleri, W şekilleri vb. daha çok karşılaşılır.
• Britanya’da esas olarak UC’ler ve UB’ler (Evrensel Kolonlar ve Evrensel Kirişler) baz alınır.
• Yapısal kanal: C kesitleri/C kirişler
• Çubuk: Uzun ve nispeten ince bir çelik parça.
• Z-şekli: Farklı yönlerde yarım flanş, sakinliği ile “Z” harfine çok benzer.
• Tee: “T” harfi şeklinde bir enine kesit.
• Ray profili: Doğası gereği asimetrik olan bir I-kirişi varyasyonu, en az dört farklı varyasyon içerir:
• Vignoles demiryolu
• Oluklu ray
• Demiryolu rayı
• Flanşlı T-ray
• Bu varyasyonlardan bazıları, bükülmüş veya düz plakaların birbirine kaynaklanmasıyla yapılırken, yukarıdaki örneklerin çoğu, sıcak veya soğuk haddeleme ile oluşturulur – metal stoğu daha az kalın hale getirmek için rulo çiftlerinden geçirerek.

Çelik Konstrüksiyon doğru inşa edildiğinde, bu yapının büyük ağırlıkları destekleyebilen tamamen katı ve dinamik etkilere karşı kontrolü sağlaması beklenir. Şu anda çelik yapıların kullanıldığı bina türlerinden bazıları köprüler, kuleler, boru rafları, yüksek binalar, endüstriyel binalar, altyapı elemanları ve daha fazlasıdır.

Avantajları ve Dezavantajları

Her yapı türünde olduğu gibi çelik yapı konstrüksiyonlarının da kendine has sorunları ve yararları vardır. Olumlu olandan başlayarak, çelik yapıların avantajları oldukça fazladır:

• Çelik yapılar, birkaç istisna dışında hem seri üretim hem de prefabrikasyonun tüm avantajlarına sahiptir;
• Çelik yapıların gelecekte herhangi bir noktada güçlendirilmesi, daha uzun bir yaşam döngüsüne yönelik bir olasılıktır;
• Süneklik, çeliğin tamamen bozulmadan önce plastik deformasyona uğramadan rezerv gücünü artırma özelliği.
• Büyük yorgunluk gücü.
• Çelik yapıları kullanırken genel inşaat hızı etkileyici bir şekilde yüksektir, bu da genellikle uzun süreli inşaat işlerinde yapacağınız harcamaları azaltmanıza olanak tanır.
• Çelik, genel olarak etkileyici bir ağırlık-ağırlık oranına sahiptir, bu da yapıların taşıyabilecekleri ağırlık miktarına kıyasla nispeten hafif olmalarını sağlar.
• Pek çok çelik özelliği nispeten yüksek doğrulukla tahmin edilebilir.
• Potansiyel stres seviyelerinin ve diğer önemli kriterlerin hesaplanmasını çok daha kolay hale getirir.
• Tabii ki, biri her şey için mükemmel bir uyum olsaydı, çok seçenekli bir pazar olmazdı. Bu nedenle, çelik yapıların da kendi potansiyel dezavantajları vardır.

• Ateşe dayanıklı çelik yapılar bir zorunluluktur çünkü yoğun ısı çeliğin genel gücünü büyük ölçüde azaltabilir.
• Genel olarak çelik söz konusu olduğunda korozyon da büyük bir faktördür ve çelik yapılar bu kuraldan muaf değildir. Özellikle bu tür yapıların (çoğunlukla köprüler) suya ve havaya maruz kalması söz konusu olduğunda, bu nedenle düzenli bakım ve korozyon tedavisi gereklidir.
• Çelik yapılar genellikle diğer yapı türlerinden daha pahalıdır, bu da onları sınırlı bütçeli küçük projeler için çok daha az çekici bir seçenek haline getirir.

BİNA FORMUNDAKİ ÇELİK YAPI ÇEŞİTLERİ
Yukarıda sağladığımız birçok farklı çelik yapı örneği vardır ve bunların tümü dört ana yapı tipine ayrılabilir. Bu yapıların her birinin kendi inşa etme yaklaşımı vardır ve yalnızca belirli çelik yapı konstrüksiyonları için çalışır. Bu nedenle, bu dört çelik yapı tasarım tipi şunlardır:

• Portal Çerçevesi: En yaygın hafif çelik yapı türü olan portal çerçevesi, tüm yapının kuvvetine dayanmak için yalnızca profil çeliği, çelik borular ve C/Z çeliğe dayanan, oldukça popüler bir çelik yapı türüdür. Genellikle endüstriyel, tarımsal, kurumsal veya ticari birçok farklı bina türü için kullanılır, ancak en popüler örnek, tüm dünyada birçok farklı ülkede yaygın olarak görülen normal depo-hangar olabilir.

• Çelik ızgara: Genel anlamda, ızgara, belirli bir biçimde birbirine bağlı çok sayıda çubuktan oluşan uzamsal bir yapıdır. Dışarıda birçok ızgara türü ve onlar için de birçok farklı standart var. Oldukça sağlamdırlar ve kapsamlı sismik direnç sağlarlar, bu da onları hangarlar, sergi salonları, spor salonları vb. için mükemmel kılar.

• Çelik yapı karkas: Çeşitli çok katlı binalar için çoğunlukla kullanılan bir diğer popüler yapı tipi, hem dikey hem de yatay basınca dayanabilen yapılar oluşturan kolon ve kirişlerden oluşan çelik bina karkasıdır. Yüksek binalar, ticari ofisler, konferans binaları vb. için ortak bir seçim.

• Çelik kafes: Kafes yapısı, bir çubuğun her iki ucuna menteşelenmiş çok sayıda çubuktan yapılmıştır. Normal çelik yapılardan daha az çelik gerektirir, daha hafiftir ve daha fazla kuvvete dayanabilir. Bu nedenle genellikle köprüler, çatılar, kule koridorları, TV kuleleri, petrol platformları vb. için kullanılır.

ÇELİK YAPILARIN TASARIMI

Herhangi bir malzemeden orta büyüklükteki herhangi bir yapıda olduğu gibi, söz konusu yapının kendi ağırlığı altında çökmemesi için tasarım aşamasında birçok hesaplama yapılması gerekir. Çelik yapılar söz konusu olduğunda, çelik yapı tasarımına yönelik iki ana yaklaşım vardır (bazen tasarım felsefesi olarak adlandırılır):

• Yük ve Direnç Faktörü Tasarımı (LRFD, aynı zamanda Limit Durum Tasarımı – LSD olarak da adlandırılır);
• İzin Verilen Mukavemet Tasarımı (ASD).
  Tasarım açısından, limit durumlar olarak adlandırılan çelik yapılara teorik olarak uygulanabilecek özel koşullar vardır. Sınır durum, bir bileşenin veya tüm çelik yapının artık yaratıldığı amacı yerine getiremeyeceği bir noktayı temsil eder.

Yapıya bir şekilde zarar verebilecek ve onu gelecekteki kullanım için kullanılamaz hale getirebilecek birçok farklı limit durum örneği vardır ve bu, yapı tasarımına yönelik genel kozmetik yaklaşımın yanı sıra tasarım aşamasında da akılda tutulmalıdır.

Sınır durumların bazı örnekleri, çatlama, burulma, yorulma, kesme, eğilme, burkulma vb.’dir. Tüm bu potansiyel sorunları bir kerede ele almak için, çelik yapı tasarımında LRFD – Yük ve Direnç Faktörü Tasarımı adı verilen özel bir yaklaşım uygulanmıştır.

Potansiyel sorunları analiz etmek ve bu sorunları eskisinden çok daha uzun süre sürdürme olasılığı çok daha yüksek olan yapılar oluşturmak için sınır durumlarını kullanan bir yapısal mühendislik yöntemidir. Bu yöntem, yükteki hem direnci hem de değişkenliği hesaba katar ve sınır durumların çoğu için oldukça yüksek güvenlik seviyelerine ulaşır.

LRFD kavramı sizin için çok karmaşık görünüyorsa – ASD – İzin Verilebilir Stres Tasarımı adlı bir alternatifde bulunmaktadır. Bina güvenliği için nispeten basit bir yaklaşımdır ve hesaplamalarını çoğunlukla söz konusu malzemenin lineer elastik davranışına dayandırır. Bizim durumumuzda bu çeliktir. Çoğunlukla malzemeyle ilgili deneyime dayanır ve yalnızca iki büyük faktör içerir; yapının potansiyel maksimum yükü ve lineer güvenlik faktörü.

Çelik yapıların tasarımı söz konusu olduğunda ASD ve LRFD arasında doğrudan bir karşılaştırma söz konusu olduğunda, ASD basit ancak daha az doğru olan olurken, LRFD daha karmaşık ancak hesaplamalarında daha güvenilir olmaya devam ediyor. Ek olarak, LRFD tasarımını hesaplarken hareketli yükler ve sabit yükler için farklı değerler gibi çok daha fazla faktörü hesaba katar; bunlar ASD söz konusu olduğunda hiç de farklı hesaplanmaz.

Bu yazı 2022 yılında insaatinsaat.com için hazırlanmıştır.

Instagram ve Tiktok‘ta da bizi takip edebilirsiniz.

Çelik Konstrüksiyon Nedir? Çelik Konstrüksiyon Nedir? Çelik Konstrüksiyon Nedir?