ÇELİK YAPILAR Hazırlayan: Doç. Dr. Selim PUL KTÜ İnşaat Müh. Bölümü
BİRLEŞİM ARAÇLARI SÖKÜLEBİLİR BİRLEŞİMLER : CIVATALI BİRLEŞİMLER SÖKÜLEMEZ BİRLEŞİMLER : KAYNAK LI BİRLEŞİMLER
CIVATALAR (BULONLAR) Cıvata başı Cıvata gövdesi Cıvata dişi Rondela (pul) Somun
Çelik yapılarda kullanılan cıvatalar; Diş profillerine göre : METRİK ve WHITWORTH, Malzeme Dayanımlarına göre : NORMAL ve YÜKSEK DAYANIMLI şeklinde adlandırılırlar. Normal cıvatalar ise; KABA ve UYGUN diye ikiye ayrılmaktadır. Kaba cıv. Uygun cıvata (Dişüstü çapı KABA İLE AYNI, gövde çapı 1mm fazla) d d
Cıvataların malzeme dayanım sınıfları NORMAL YÜKSEK DAYANIMLI Cıvata sınıfı 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9 14.9 Akma day.(mpa) 180 240 320 300 400 360 480 640 720 900 1080 1260 Çekme day (MPa) 300 400 400 500 500 600 600 800 900 1000 1200 1400 Burada; iki sayının çarpımının 10 katı : akma dayanımını (MPa) birinci sayının 100 katı : çekme dayanımını gösterir. Türkiye de çelik yapılarda genellikle M12 M16 M20 M22 M24 M27 M30 Cıvataları kullanılmaktadır.
CIVATALARIN ÇALIŞMASI
Cıvatalar, yükleme tipine göre aşağıdaki şekilde çalışmaktadır. Ekseni boyunca (çekme) Eksenine dik (kesme, makaslama) F F Cıvata ekseni
BİLEŞİK ZORLANMA DURUMU (Kesme+Çekme birarada) F
F
F Çekme + Makaslama Çekme T.E. Makaslama Basınç
e F F M Cıvatalar, cıvata dizgisinin ağırlık merkezine etkiyen M = e. F Momentinden doğan kesme + F / 6 lık kesme etkisindedir. Bu toplam kesme kuvveti üzerinden ezilme kontrolü de yapılır.
Kayma kontrolünde kullanılan kesme alanları (makaslama yüzeyleri) d Gövde çapı Bir (tek) Etkili İki (çift) etkili
Aynı yükleme değeri altında çift etkili bağlantı kesme açısından iki kat emniyetli olmaktadır.
Kontroller iki çeşit yapılır: 1. Cıvata adedi, yerleşimi ve çapları bellidir, taşınabilecek yük bulunur 2. Taşınacak yük bellidir, cıvatalar belirlenir Her iki durumda da emniyet gerilmesi aşılmaz.
YÜKSEK DAYANIMLI CIVATALAR Çelik kalitesi 10.9 ve üzerinde olan cıvatalardır. Baş ve somunları normal cıvatalarınkine oranla daha büyüktür. Hesap tarzları normal cıvatalarınkinden biraz farklıdır. Bu cıvatalarla iki türlü birleşim yapılmaktadır: KABA UYGUN 1. Normal cıvata tarzı yükleme alan birleşimler (SL ve SLP) 2. Yükün sürtünme kuvvetiyle aktarıldığı birleşimler (GV ve GVP) KABA UYGUN
GV ve GVP birleşimlerinde cıvataya öngerilme verilir. Yeterince sıkıldığında uç bölümü kopan (Çekme Kontrollü) cıvatalar denetimi kolaylaştırmaktadır. Birleştirilen parçalar Sıkma aparatı GV birleşiminde sadece sürtünme kuvveti ile yük aktarımı yapılırken, GVP birleşiminde sürtünme kuvveti ile birlikte makaslama ve ezilme gerilmeleri de yük aktarımına katılmaktadır. Bu cıvataların birleşimlerdeki cıvata sayısını azaltması ve yeni şartnamelere göre delik toleransının büyük olması gibi önemli avantajları da bulunmaktadır.
kaynaklı birleşimler
Kaynak; metalik malzemelerin ısı, basınç veya her ikisinin etkisi altında, ilave bir malzeme kullanarak ya da kullanmadan, birleştirilmesi işlemidir. İlave malzeme olarak, birleştirilen parçalarla aynı cinsten veya benzer ergime sıcaklığına sahip malzemeler kullanılır
Kaynak Türleri Basınç Kaynağı (Demirci kaynağı, 120 yıl öncesine kadar uygulanan tek yöntem) Elektrik Arkı Kaynağı Ergitme kaynağı Gaz Kaynağı (Oksi-asetilen kay.) Direnç-Basınç kaynağı (punta kay.) Sıvalı Elektrod kay. (Rutil, Bazik, Selülozik tip) Özlü Elektrod kay. Gazaltı Kay. (MIG/MAG, TIG) Tozaltı kay.
Elektrik Arkı Kaynağı 1. Elektrod Kaynağı maşa Kaynak makinası elektrod Ark İş parçası Ark ısısı yaklaşık 4000 C
2. Gazaltı (MIG/MAG, TIG) Kaynağı Karbondioksit (CO2) ve Argon karışım gazı kullanımında mükemmel ark özelliği
3. Tozaltı Kaynağı
TIG Kaynağı
Bakır uç Direnç-Basınç kaynağı (Nokta kay.)
Kaynak dikişleri Küt kaynak
Köşe kaynağı
KÜT KAYNAK Dikiş kalınlıkları (a) t min a = t min t min KÖŞE KAYNAĞI 3mm a 0.7 t min
Kaynak Dikişlerinde Temel Zorlanma Halleri s N N s k = N/A k M M s s k =M/w k N t t k =N/A k M N M s s N N
BÜZÜLME KUSURU Kaynak işleminde arkın kesilmesinden 2-3 saniye sonra oluşan ani soğuma sonucunda kaynaklanan parçalar dikiş etrafında çarpılmaya başlar. Büzülme kusuru genellikle düzeltilemez. Parçaları bağlama, Ön eğim verme, Ön ısıtma, Kesintili dikişler gibi önlemler alınır. GEVREK KIRILMA Yükte önemli bir artış olmadan dikişin aniden kırılması olayıdır. Daha çok metalurjik bir altyapısı vardır. Kaynaklı birleşimlerin en önemli riskidir. Önlemek için SOĞUKTA KAYNAK YAPMAMALI, uygun konstrüksiyon seçilmeli, kalın parçalara ön ısıtma yapılmalı, uygun kaynak malzemesi ve yöntemi seçilmeli
Kaynağın Röntgeni
KAYNAK DİKİŞLERİNİN GENEL MUAYENESİ İSE; Dışarıdan gözle, büyüteçle veya boya dökülerek kontrol edilir. İç kontrol ise; Radyografik (X ışınları ile dikişin röntgeninin çekilmesi) Ultrasonik (sesaltı titreşimlerle dikişin fotoğraflanması) Manyetik toz serpilmesi ile tozların aldığı şekil üzerinden yorumlama şeklinde yapılır.
BU MUAYENELER SONUCUNDA AŞAĞIDAKİ HATALAR TESPİT EDİLEBİLİR İyi kaynak kötü kaynak Curuf Gözenek Enine çatlak
KAYNAK - CIVATA KARŞILAŞTIRMASI Çelik yapı elemanlarının fabrikada sürekli denetim altında yapımında kullanılan kaynak, cıvatalı birleşimlere göre malzemenin %10'a kadar azalmasını sağlamaktadır. Ancak; a. Kalifiye işçi gerektirmesi, b. Tavanda ve dikey olarak yapım zorlukları, c. Soğuk havalarda çatlaması, d. Yeterince kontrol edilememesi gibi sakıncaları nedeniyle montaj kolaylığı için yapılanlar dışında taşıyıcı kaynakların şantiyede yapımı istenmemektedir. Fabrikada Kaynak, Şantiyede cıvata" kuralının aksine yetersiz veya kötü şantiye koşullarında yapılacak hatalı kaynağın tehlikeli sonuçlara yol açabileceği bilinmektedir.
Cıvatalı birleşim sistemi; Elektrik veya jeneratöre gereksinim duyulmaması, Montajın zor hava koşullarında bile kolaylıkla yapılabilmesi, İşçilik hatalarının en aza inmesi nedeniyle ülkemiz koşulları bakımından da uygun görülmektedir. Örneğin; elemanların birleşim bölgelerindeki cıvata deliklerinin konumu ve sayısı aynı değil ise, kullanılmayan delikler işçiyi ve kontrolünü uyaracak, delik konumlarının farklı olması durumunda ise montaj yapılamayacaktır. Öte yandan, öngerilmeli yüksek dayanımlı cıvataların birleşimlerdeki cıvata sayısını azaltması da bir avantajdır. Yeterince sıkıldığında uç bölümü kopan (Çekme Kontrollü) bu cıvatalar aynı zamanda denetimi kolaylaştırmaktadır.