Çelİk yapilar-i ders notlariw3.balikesir.edu.tr/~kturker/download/cy_i_ders_1.pdf · baÜ mÜh....

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK YAPILAR-I DERS NOTLARI Dr. Kaan TÜRKER 1.HAFTA (2019)

1

BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

2019-2020 ÖĞRETİM YILI GÜZ YARIYILI

ÇELİK YAPILAR-I

DERS NOTLARI


2

DERS PLANI

KONULAR

1. Çelik Yapılar Hakkında Genel Bilgiler 1.1. Çelik yapıların tarihçesi 1.2. Çeliğin iç yapısı ve üretimi 1.3. Çelik yapılarda boyut standartları 1.4. Çelik yapıların avantaj ve dezavantajları 1.5. Çelik yapılarda yorulma 1.6. Çelik yapılarda korozyon 1.7 Çelik yapılarda yangın (yüksek sıcaklık) etkisi 1.8. Çeliğin mekanik özellikleri 1.9. Çelik yapıların boyutlandırma yöntemleri 1.10. Çelik yapıların tasarımında esas alınacak yükler ve yükleme kombinasyonları 1.11 Çelik yapılarda yapısal analizin esasları

2. Çelik Yapılarda Birleşim Araçları 2.1. Bulonlu Birleşimler 2.1.1. Normal Bulonlu Birleşimler 2.1.2. Yüksek Mukavemetli Bulon Birleşimleri 2.3. Kaynaklı Birleşimler

3. Çelik Taşıyıcı Sistem Elemanlarının Boyutlandırılması 3.1. Eksenel Çekme Kuvveti Etkisindeki Elemanlar 3.2 Eksenel Basınç Kuvveti Etkisindeki Elemanlar

3.3 Eğilme Etkisindeki Elemanlar 3.4 Eğilme ve Eksenel Kuvvet Etkisindeki (Bileşik Eğilme) Elemanlar

KAYNAKLAR

Kitaplar

“Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik Hakkında Uygulama Kılavuzu”, Çevre ve şehircilik Bakanlığı, 2017.

“Çelik Yapı Tasarımı-Uygulamaya Yönelik Bir Yaklaşım”, Abi O. Aghayere, Jason Vigil, Çeviri: Bülent Akbaş, Oğuz Özgür Eğilmez, Nobel Yayınevi, 2018.

“Çelik Yapılar”, R. Aydın, A. Günaydın, Birsen Yayınevi, 2. Baskı, (2016)

“Çelik Yapılar”, H. Deren, E. Uzgider, F. Piroğlu, E. Çağlayan, Çağlayan Kitapevi, 3. baskı, (2008).

“Çelik Yapı Elemanları”, E. Keyder, S.T. Wasti, Bizim Büro Basımevi 1. baskı, (2010).

“Ahşap ve Çelik Yapı Elemanları”, Y. Odabaşı, Beta Yayınları, (1992).

“Çelik Yapılar Kısa Bilgi ve Çözülmüş Problemler”, A. Z. Öztürk, Birsen Yayınevi, 4. baskı, (2007).

“Çelik Yapılar”, M. Karaduman, Nobel Yayın Dağıtım, 6. baskı, (2010).

“Steel Design”, W. T. Sequi, United Kingdom: Cengage Learning, Fourth Edition, (2007).

“Structural Steel Designer's Handbook”, R.L. Brockenbrough, F.S. Merritt, McGraw-Hill1, (1994).

“Design of Steel Structures”, E.H. Gaylord, C.N. Gaylord, J.E. Stallmeyer, McGraw-Hill, (1992).

https://www.dr.com.tr/Yazar/abi-o--aghayere/s=10070008

https://www.dr.com.tr/Yazar/jason-vigil/s=10070009

https://www.dr.com.tr/Yazar/bulent-akbas/s=10070010

https://www.dr.com.tr/Yazar/bulent-akbas/s=10070010

https://www.dr.com.tr/Yazar/oguz-ozgur-egilmez/s=10070011


3

Standart ve Yönetmelikler

“Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Kuralları” , Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, (2016).

TS EN 1991-1-1 Yapilar Üzerindeki Etkiler - Bölüm 1-1: Genel Etkiler - Yoğunluklar, Binalarin Zatî Ağirliklari ve Binalarin Maruz Kaldiği Diğer Yükler (2006).

TS EN 1991-1-2 Yapılar Üzerindeki Etkiler - Bölüm 1-2: Genel Etkiler – Yangına Maruz Kalan Yapılar

Üzerindeki Etkiler

TS EN 1991-1-3 Yapilar Üzerindeki Etkiler - Bölüm 1-3: Genel Etkiler - Kar Yükleri (2007).

TS EN 1991-1-4 Yapilar Üzerindeki Etkiler - Bölüm 1-4: Genel Etkiler - Rüzgar Etkileri (2007).

TS 498 Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri (1997).

“Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği”, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, (2018).

Not: Ders notları http://w3.balikesir.edu.tr/~kturker adresinden haftalık olarak verilecektir.

http://w3.balikesir.edu.tr/~kturker


4

1.1 ) Çelik Yapıların Tarihçesi

Bugünkü anlamda çelikten önce, ilk olarak demir yapı malzemesi olarak kullanılmıştır. Demir malzeme kullanılarak ilk inşa edilen mühendislik yapıları köprülerdir. İlk köprü 1778’de İngiltere’de 31 m açıklıklı olarak font (dökme demir) kullanılarak imal edilmiştir. Font, içinde yaklaşık % 4-5 kadar bulunan yüksek dayanımlı gevrek demir alaşımıdır. Fontun basınç mukavemetinin yüksek olmasının yanı sıra çekme mukavemetinin düşük olması nedeniyle, köprüler genellikle kargir köprüler gibi kemer şeklinde imal edilmiştir.

Demir 18. yüzyıl sonlarına kadar, üretim miktarı az olduğu için sadece silah ve eşya yapımında kullanılabilmiştir. İngiltere’de yüksek fırın yöntemiyle büyük miktarda dökme demir üretiminin başlaması ile yapı malzemesi olarak kullanılabilmesi olanağı ortaya çıkmıştır. 19. yüzyılın ikinci yarısından itibaren çekme mukavemeti daha yüksek olan dövme demir tekniği kullanılmaya başlanmış, bu malzemeyle daha büyük açıklıklı köprüler inşa edilebilmiştir. 20. yüzyılın başından itibaren yüksek fırınlarda ham demirin arıtılması sağlanabilmiş böylece büyük miktarda yüksek mukavemetli dökme çelik üretimine geçilmiştir. Bununla birlikte dövme demir yerini tamamen dökme çeliğe bırakmıştır. Dökme çeliğin kullanılmaya başlanmasıyla da modern çelik tekniği ortaya çıkmış ve bu alanda büyük ilerlemeler olmuştur. II. Dünya savaşından sonra özellikle Almanya ve diğer ülkelerde, modern çelik yapıların kullanımı hızla yaygınlaşmıştır. Türkiye’de inşa edilen ilk çelik köprü 1974’de tamamlanan Boğaziçi köprüsüdür.

BÖLÜM 1

ÇELİK YAPILAR HAKKINDA

GENEL BİLGİLER


5

İngiltere’de inşa edilen ilk demir köprü

Montaj aşamasında olan bina tipi çelik yapılar

1.2) Malzeme iç yapısı ve Üretimi Mekanik olarak işlenebilen yani, dövülerek, preslenerek, haddeden geçirilerek şekil alabilen demir alaşımlarına çelik denir. Çelik alaşımları, demir dışında aşağıda aşağıdaki bileşenleri içermektedir.

Karbon (C) [% 0.16-0.20] Fosfor Kükürt Azot Silisyum Manganez Bakır

Çeliğin mekanik özelliklerini belirleyici en önemli parametre içeriğindeki Karbon miktarıdır. Çelik içindeki Karbon arttıkça çeliğin mukavemeti ve sertliği artmaktadır. Ancak sertliğin artması sünekliğin azalması anlamına gelmektedir. Çelik cinsleri içindeki karbon miktarlarına göre sınıflandırılırlar. Üretim aşamaları

Yüksek fırınlarda kok kömürü yakılarak demir cevherinin ergitilmesi sonucu ham demir elde edilir.

Thomas, Siemens-Martin, Bessemer vb. ısıl işlem yöntemlerinden biri kullanılarak özel fırınlarda ham demirin arıtılıp, katkılanması sonucu sıvı haldeki çelik malzeme (alaşım) elde edilir.

Sıvı haldeki çelik malzemesi “haddeleme” olarak isimlendirilen sıcak şekillendirme işlemine tabi tutulur ve istenilen en kesit özelliklerine sahip elemanlar (hadde ürünleri) üretilir.

Yüksek mukavemetli ve paslanmaz çeliklerde kullanılır

Krom Nikel Vanadiyum Molibden

Türkiye’de inşa edilen ilk çelik asma köprü


6

Çelikte şekil verme işlemi kristalleşme sıcaklığının üstünde yapılırsa, mekanik özelliklerde herhangi bir değişme olmaz. Ancak şekil verme işlemi soğuk ortamda yapılırsa mekanik özellikler büyük ölçüde değişime uğrar.

Plastik kıvamdaki çelik malzemenin Haddeleme işlemi

Haddeleme ile çeşitli çelik elemanların şekillendirilmesi


7

1.3) Çelik yapılar için boyut Standartları Çelik yapılarda kullanılan hadde ürünleri ve döküm ürünleri aşağıda verilmiştir. A) Hadde Ürünleri 1) Profiller

I profilleri (NPI, IPE, IPB, IPBv, IPEo, HE, HL, HD, HP, W, UB, UC vb.)

(Örnek gösterim: NPI 200, IPB 240, IPE 300)

[ profilleri (Örnek gösterim: [ 20, [ 24 )

L profilleri (korniyerler) (Örnek gösterim: L100.100.10 , L120.80.5 )

T profilleri

Boru profilleri (Dikdörtgen ve daire enkesitli)

Ray profilleri

Özel profiller

http://www.gezmetal.com/tr/resim/kosebent+npu+npi+ipe+heb+profiller_5.jpg



















8

2) Lamalar (dikdörtgen enkesitli çubuklar)

Dar lamalar (b=10-150mm, t=5-60mm) Geniş lamalar (b=151-1250mm, t=5-60mm) İnce lamalar (b=12-360mm, t=0.1-5mm) (Örnek gösterim: 140.10 )

3) Levhalar

İnce levhalar (t 2.75 mm) Orta levhalar (3 t 4.75 mm) Kaba levhalar (t >5 mm) (Örnek gösterim: Lev. 4.1200.2400, veya Lev. 4 )

B) Döküm Ürünleri

Çelik font, su çeliği, gri font (Mesnet parçaları, mafsal parçaları vb.)

b : genişlik

t : kalınlık

t : kalınlık


9

Yaygın olarak kullanılan profil tipleri ve boyutları

I ve U profilleri

Korniyerler

Boru profilleri

Daire kesitli borular

Kare kesitli borular

Dikdörtgen kesitli borular


10

Çelİk yapilar-i ders notlariw3.balikesir.edu.tr/~kturker/download/cy_i_ders_1.pdf · baÜ mÜh....

Documents