İNŞAAT SEKTÖRÜNDE ÇELİK KULLANIMI:
Taşıyıcı sistem dizaynında çelik yüksek dayanımlı olup, öz ağırlığının taşıdığı yüke oranı çok küçük olduğundan tasarlanan yapının toplam ağırlığında ciddi bir azalma söz konusu olmaktadır. Elastisite modülü, diğer yapı malzemelerinden fazla olduğu için yapıya etkiyebilecek tüm yüklere (düşey yükler, deprem ve rüzgar yükleri, kren yükleri v.b.) efektif bir davranış göstermekte ve özellikle geniş açıklıklarda sehim problemi olan taşıyıcı elemanların boyutlandırılmasında daha ekonomik kesitler elde edilmektedir.
Çelik malzemenin Çekme dayanım parametreleri birbirine eşit ve imalatı kontrollü yapılmasından dolayı öngörülebilir olduğundan gerek mimarlara gerekse mühendislere tasarlayacakları yapılarda geniş alan açmaktadır.
Dizayn edilen sisteme göre atölyeye gelen taşıyıcı elemanların imalat sürecinden geçmeleri herhangi bir hava koşuluna bağlı olmamakla birlikte, montaj sırasında hava koşullarından etkilenseler de yapının üretim süresini kısaltmaktadırlar.
Ayrıca tüm sistem cıvatalı ve assambly olarak planlandığından istenildiği taktirde sadece cıvata fire verilerek aynı proje kapsamında başka bir yerde kullanılabilmektedir. Güçlendirme işleri yapılabilmekte olup temel sistemi taşıdığı müddetçe öngörülebilir şekilde projelendirme ve güçlendirme yapılabilmektedir. (BALÇELİK-2018 SFC REFINER güçlendirme projesi yapımı ve müşavirliği)
Tüm yapı elemanları montajdan sonra dizayn edildikleri yükte çalışabildikleri için yapının inşaa süreci kısalmakta ve yardımcı elemanlarsız montaj yapılabilmektedir. Ayrıca çelik hurda %100 oranında kullanılabildiğinden herhangi bir fire sözkonusu olmaz.
Mimari açıdan çelik yapılar daha esnek tasarlanabilmektedirler. Gerek binanın toplam yükünün azaltılması gerekse kolon kiriş miktarındaki azalmalar mimar arkadaşlarımızın tasarım aşamasında ellerini güçlendirmektedir. Çelik yapılar yüksek kaliteli endüstriyel bir üründür. Taşıyıcı sistemin tüm parçaları fabrika ortamında üretilir ve EN1090 kalite standartı çerçevesinde üretilir. Dolayısı ile tüm parçalar kesimden kaynağa kadar sertifikalı personellerce üretilir ve her aşaması kayıt altına alınarak dosyalar 10 yıl boyunca saklanır. Olası bir problemde o parçanın hangi usta tarafından kaynatıldığı NDT raporları v.b. görülebilir.
Yapısal Çelik yapılar gerek inşaat aşamasında gerekse olası sökümlerde geriye herhangi bir atık bırakmaz. Dolayısı ile çevre dostu bir malzemedir. Hatta sökümü sırasında bile hurda olarak değerlendirilir ve geride herhangi bir dönüşüm olmayan malzeme kalmaz.
YAPISAL ÇELİK ve BİNA MALİYETİ İLİŞKİSİ NEDİR?
Genel görüş olarak çelik yapılar pahalı uygulamadır görüşünün aksine proje aşamasından başlayarak işinin ehli mühendislerce yapılması durumunda diğer yöntemlere göre daha ekonomiktir. Yapı maliyetleri karşılaştırılırken genel itibari ile kaba yapı göz önüne alınmaktadır. Ancak özellikle taşıma gücü 15 t/m2 den az olan zeminlerde ve deprem kuşağında yapılan yapılarda yapısal çelik gerek binanın toplam maliyeti gerekse kullanım sırasındaki avantajı konvansiyonel yöntemlerle üretilen diğer yapılardan çok çok fazladır.
Literatürde yapı maliyetleri hesaplanırken geleneksel yönteme başvurulduğunda aynı mimari yapıya sahip ve aynı işlevli iki yapıdan, çelik konstrüksiyon olanının maliyeti, betonarme yapıya göre % 5 ~ 12 daha pahalı olmaktadır. Bu sonuç sadece üst yapı maliyeti ile ortaya çıkmaktadır. Yani binanın sadece ilk yatırım maliyeti göz önüne alınmaktadır. Ancak yapıya bütünsel yaklaşıldığında yapısal çelik yapıların inşaa sürecini diğer yöntemlere göre yarı yarıya bazı yapılarda da 3 te birine düşürmesinden dolayı zaman tasarrufu sağlamakta olup binanın kullanım zamanını geriye çekmektedir.
Örneğin 2000 m2 alanlı betonarme kolon üzeri çelik yapılarda sadece ankraj yapımı 3 kalıp takımlı bir kalıpçının eli ile 22 günde tamamlanmaktadır. Ayrıca beton dökümü sırasında kolonlar ne kadar sabitlenirse sabitlensin yerinden oynadığından kolon imalatı öncesi yerinde alımlar yapılmakta ve taban plakaları daha sonra üretilebilmektedir. Bu hem ciddi bir mühendislik isteyen bir iştir hem de sakıncalı durumlar ortaya çıkarmaktadır. Ayrıca aynı büyüklükte bir bina 22 günde komple montajı tamamlanmış ve panele teslim edilmiş olmaktadır. Yapısal çelik yapılar genel olarak betonarme yapılara göre çok hafif olduğundan ve kolon miktarında azalma meydana gelmekte ve temel maliyetlerini yerine göre %15 ila %25 arasında azaltmaktadırlar.
Özellikle smetrik olmayan yapılarda tarafımızca yapılan karşılaştırmada betonarme kolon yerine çelik kolon kullanmak fiyatsal olarak daha avantajlı olmaktadır. (İMES OSB N.ÖZTÜRK fabrika inşaatı betonarme kolon yerine çelik kolon yapılması arasındaki maliyet karşılaştırması BAL ÇELİK 2017)
Hangar tipli sanayi yapılarında zemin çok sağlam ve ara kat var ise ilk yatırım maliyetini düşürmek isteyen sanayiciler geçilecek açıklığa göre prefabrik tercih edebildikleri gibi deprem kuşağında bir yapı ise bunu bir kere daha düşünmeli ve en azından çatı kısmının yapısal çelik olarak değiştirilmesinde fayda sağlanacağı kanaati hasıl olmuştur. Prefabrik tercih edilmesi durumunda özellikle kolon kiriş bağlantı noktalarında ilave tedbirler talep edilmelidir.
Atölye imalatları sürekli kontrollü ortamda çalışmayı sağladığından şantiyede problemsiz ürün gitmesini sağlamakla birlikte imalat ve montaj sürecindeki hata oranını minimize etmektedir. Sonuç olarak şantiye giderleri, kira veya kullanım zamanı gecikmeleri, olası revizyonlara açıklıkları göz önüne alındığında çelik yapılar diğer yapı elemanları ile yapılan yapılarla karşılaştırıldığında daha ekonomiktir.
ÇELİK YAPILARDA SAKINCALI OLAN KISIMLAR
Çelik malzeme üretiminde kullanılan sıcaklığa karşı dayanımı azdır ve iyi bir iletkendir. Bununla beraber yangın esnasında tamamen dayanımını kaybeder ve 6000 C den sonra kullanılamaz hale gelir. Yangın riski taşıyan yerlerde tedbir alınması gerekir.
Yüzeyi kullanım yerinde göre gerek boya gerekse sıcak daldırma galvaniz kullanılarak paslanmaya karşı tedbir alınması gerekmektedir. Asit, baz v.b. kimyasallara karşı dayanıksızdır. Bunların olduğu yerlerde genel itibari ile farklı malzemeler kullanılır. Betonarme de bahse konu kimyasallara karşı dayanımı azdır.
Ayrıca yapılarda çekme mukavemeti büyük olduğu kadar basınç taşıma kapasitesi çekmeye göre düşüktür. Tasarım yapan mühendis gerekli tedbirleri alarak rantabl bir çözüm bulabilmektedir.
YAPISAL ÇELİKTE KULLANILAN PROFİLLER:
Doğada Magnetit, Hematit, Geotit, Limonit, Siderit te bulunan demir cevheri çeşitli proseslerden geçirilerek istenilen evsafa getirilir , çelik haddelemeve veya soğuk şekillendirme işlemlerine tabi tutulması akabinde bizlerin kullanacağı ve tüm mukavemet değerleri belli şekiller halini alır.
Yapısal Çelik olarak kullanılan hadde ürünler:
I PROFİLLER:
Sırasıyla IPN, IPE, HEA, HEM olarak piyasa koşullarına göre bulunabilmekte ve kullanılabilmektedir.
I profil çeşitleri ve tipik I kesit boyutları.
U Profiller:
L Profiller (eşit kollu ve farklı kollu):
Eşit kollu köşebent ve tipik köşebent boyutları.
Farklı kollu köşebent ve tipik farklı köşebent boyutları.
Çelik cevherine istenilen formun verilmesi nedeni ile (hadde profiller, kutu, boru, yassı plakalar v.b.) ve istenildiğinde S235 istenildiğinde ise S275 S355 kalitede kullanılabilmesi sayesinde 21. yüzyılın en önemli inşaat malzemesi olmuştur.
Değişken geometrili alanlarda kullanım kolaylılıkları, işçiliğin kısa sürede yapılması ve yapıların kısa sürede kullanıma başlanmaya imkan verilmesi, geometri olarak daha küçük profiller ile daha geniş açıklıkların geçilmesi ve büyük yükler taşınabilmesi nedeni ile özellikle sanayi yapılarında mimarlar ve mühendisler çeliği taşıyıcı sistem yapı malzemesi olarak kabul etmişlerdir.
Çeliğin bazı mekanik özellikleri aşağıdaki gibidir:
Elastiklik modülü, E = 2,1x10E6 kg/cm2
Kayma Modülü, G=E/2(1+ν ) = 810000 kg/cm2
Poisson Oranı, ν = 0,3
Isıl genleşme katsayısı (α ) = 0,000012
