Çelik Malzemesinin Avantajları ve Dezavantajları

Çelik Malzemesinin Avantajları ve Dezavantajları

Çeliğin Avantajları

Yapı malzemesi olarak çeliğin; yapısal özellikleri, üretim, uygulama gibi pek çok alanda avantajlara sahiptir. Çeliğin avantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz;

Yüksek dayanım:  Çelik homojen ve izotrop bir yapıya sahip olduğundan her noktasındaki dayanım eşit ve yüksektir. Ayrıca yüksek gerilmeler altında dahi deformasyona uğramayan sünek bir yapısı vardır.

Hafiflik: Çelik esnek olmasından dolayı az sehim yapan bir özelliğe sahiptir. Bu sebeple daha küçük kesitlerle daha büyük açıklıklar geçilebilmektedir. Daha küçük kesitlerde uygulanan çelik kolon-kiriş elemanlar yapının ağırlığının azalmasını sağlamaktadır. Çelik yapılar betonarme yapılara oranla %50 daha az ağırlığa sahiptir.

Elastiklik: Çeliğin elastisite modülü betonarmenin 20, ahşabın 10 katıdır. Bu özellik çeliğin diğer malzemelere göre daha az oranda sehim yaptığı ve dolayısıyla daha küçük kesitler gerektirdiği anlamına gelmektedir.

Esnek tasarıma imkan vermesi: Çelik yapı sadece kolon ve kirişler tarafından taşındığından geçilen geniş açıklıklarda mekan organizasyonunu sağlayan bölücü duvarlar istenilen şekilde yerleştirilebilmektedir. Taşıyıcı görevi olmayan bu duvarlar işlevlerine göre kaldırılabilmekte veya yerleri değiştirilebilmektedir.

Deprem dayanıklılığı: Çelik malzeme elastik sınıra kadar tekrar eden yüklere karşı kırılmama özelliğine sahiptir. Bu özellik çelik malzemenin düşey yüklere ve deprem yükü gibi yatay yüklere karşı dayanıklı olduğunu göstermektedir. Ayrıca çelik yapılarda küçük kesitli kolon ve kirişlerle geniş açıklıklar geçilebildiğinden yapının ağırlığı diğer alternatiflerine göre daha hafif olmakta ve bu da deprem durumunda yapıya avantaj sağlamaktadır.

Uzun ömür: Sağlıklı bir şekilde üretilen çelik yapılar oldukça uzun ömürlüdür. İşlevsel olarak ömrünü tamamlamadığı sürece çelik malzeme varlığını süresiz olarak devam ettirebilmektedir.

Sürdürülebilirlik: Çelik, kalite kaybı olmaksızın %100 geri dönüştürülebilir bir malzemedir. Ömrünü tamamlayan çelik yapılardan elde edilen hurda malzeme, yeni üretilen çeliğin yapısına katılmaktadır. Bugün üretilen çelik malzemenin %37 si geri dönüştürülmüş çelik içermektedir. Çelik üretim sürecinde oluşan malzemenin yaklaşık %100’ü kullanılabilmektedir. Çeliğin ergitilmesi sırasında oluşan cüruf; çimento, asfalt, gübre vb. yapımında, kimyasallar kimya endüstrisinde girdi maddesi olarak, üretim sürecinde oluşan gazlar ise ısı ve elektrik üretiminde kullanılmaktadır. Bu süreçte üretilen elektrik enerjisi, çelik üretim tesisinin ihtiyaç duyduğu enerjinin %60-100’ünü karşılayabilmektedir. Ayrıca üretim sırasında kullanılan suyun %90’ı temizlenerek kaynaklara geri döndürülebilmektedir. Kalan %10’luk su kaybının çoğu buharlaşma nedeniyle oluşmaktadır. Son elli yılda çelik malzeme ve üretim tesislerinde meydana gelen gelişmeler sayesinde üretilen çelik için ton başına harcanan enerji %61 küçülmüş ve bu da atmosfere salınan CO2 gazının büyük oranda azalmasını sağlamıştır.

Hassas üretim imkânı: Modern teknoloji sayesinde fabrikalarda belirli standartlara göre üretilen ve çeşitli deneylerle test edilen her biri aynı kalitede çelik elemanlar üretilebilmektedir. Kontrollü bir şekilde üretilen çelik elemanlar yine üretim yerlerinde bilgisayar destekli programlar sayesinde istenilen ölçü ve açılarda kesilip birleştirilebilmektedir.

Hızlı ve kolay inşaat: Çelik yapıların projelendirme aşaması uzun bir süreç gerektirmesine rağmen üretim ve uygulama süresi oldukça kısadır. Farikalarda standartlara uygun üretilen çelik elemanların sahada birleştirilmesi kolay ve hızlı bir işlemdir. Yapının hızlı inşa edilerek hizmete açılması ekonomik açıdan oldukça önemlidir.

Sökülebilme: Çelik yapıyı oluşturan elemanlar gerekli durumlarda sökülerek aynı yapının başka bir alanda kurulmasına olanak sağlamakta veya bu elemanlar yeni yapıların yapımında kullanılabilmektedir.

Ekonomiklik: Çelik, ilk yatırım maliyeti fazla olmasına rağmen, yapının inşası ve kullanımı boyunca sağladığı enerji tasarrufu, bakım masraflarının ve yapının ömrü hesaba katıldığında ekonomik bir malzemedir. Çelik yapılar ömrünü tamamladığında yüksek hurda değerine sahip olmalarından dolayı maddi olarak avantaj sağlamaktadırlar.

Bunlara ek olarak çeliğin; basit ve farklı alternatiflerle birleştirilebilmesi, prefabrikasyona uygun olması, farklı sistemlere uygun şekil ve boyutlarda üretilebilmesi, yapının tekniği veya yükünün değişmesi gibi durumlara karşı tadilat imkânı sağlaması çelik malzemenin diğer avantajları arasındadır.

Çeliğin Dezavantajları

Çelik yapısal özellikleri ve kullanım alanları nedeni ile bir takım dezavantajlara da sahiptir. Çeliğin dezavantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz;

Korozyon: Çeliğin bünyesinde bulunan demir elementinin suda demir oksit olarak çözünmesi ve daha fazla su oluşturmak için çözünmüş oksijen ve hidrojenin yer değiştirme eğiliminde olması korozyon oluşumuna neden olmakta, su ve hava ile temas, korozyon oluşumunu tetiklemektedir. Halk arasında paslanma olarak da bilinen korozyon, çelik malzemenin kesitinin küçülmesine neden olarak dayanımını azaltmaktadır. Bu sebeple çelik malzemelerin korozyondan korunması için rutin bakımlarının yapılması gerekmektedir.

Yangın: Yanıcı madde, oksijen ve ısının bir araya gelmesi sonucu oluşan yangın, yanıcı bir malzeme olmamasına karşın çeliğin mekanik özelliklerini olumsuz etkilenmektedir. Yüksek sıcaklık çeliğin bağ kuvvetlerinin dolayısıyla elastisite modülünün ve akma sınırının azalmasına neden olmaktadır. Ortam sıcaklığı 400 C°’ye ulaştığında çeliğin akma sınırı emniyet gerilmesi seviyesine, 600 C°’ye ulaştığında ise emniyet gerilmesinin altına düşmektedir. Sıcaklık 1000 C’ye ulaştığında ise akma sınırı sıfıra yaklaşmaktadır. Çelik iletkenlik katsayısı yüksek bir malzeme olduğundan yüksek sıcaklığa maruz kaldığında ısıyı diğer taşıyıcı elemanlara ileterek yapı dayanımının hızlı bir şekilde azalmasına sebep olmaktadır .

Isı-etkisi-altında-çeliğin-gerilme-şekil-değiştirme-grafiği
Isı etkisi altında çeliğin gerilme-şekil değiştirme grafiği

Burkulma: Çelik taşıyıcı elemanlar yüksek dayanıma sahip olduklarından küçük kesitlerde dahi yeterli taşıyıcılık özelliği göstermektedir. Ancak küçük kesitler yüke maruz kaldığında burkulma sorunu yaşamaktadır. Bu sebeple projelendirilme aşamasında burkulma durumu gözetilerek tasarım yapılması gerekmektedir.

Yorulma: Çelik taşıyıcıların titreşim gibi sürekli tekrar eden gerilmelere maruz kalması sonucunda yorulma meydana gelmekte ve bu da taşıyıcıların mukavemetinin azalmasına sebep olmaktadır. Sürekli gerilmelere maruz kalan yapıların projelendirme aşamasında titreşim yükleri de hesaba katılmalıdır.

admin

2 thoughts on “Çelik Malzemesinin Avantajları ve Dezavantajları

  1. Hayvancılık projeleri için firmaya ulaştık ve hibe olsun yatırım olanakları olsun bizi gayet iyi bilgilendirdi. Çelik konstrüksiyon TKDK ve çiftlik projeleri için ulaşabileceğiniz gayet tecrübeli bir firma.

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir