Yapısal çelik, ticari ve endüstriyel inşaatta en yaygın kullanılan malzemelerden biridir. Yüksek mukavemet, iyi işlenebilirlik ve yüksek süneklik ile yapısal çelik levha, yapısal çelik binaların omurgası olarak hizmet veren güvenli ve uygun maliyetli bir yapı malzemesidir. Bu makale, yapısal çeliği bu kadar avantajlı bir yapı malzemesi yapan şeyi, farklı yapı çeliği türlerini ve farklı metal kalite türlerini ve bunlara karşılık gelen özellikleri incelemektedir.

Yapısal çelik, çok yönlü bir karbon çeliği türüdür. Ağırlık olarak, yapısal çelik, %2.1’e kadar karbon içeriğine sahiptir. Hem ağırlıktan tasarruf hem de dayanıklılık temel yapı faktörleri olduğunda, büyük olasılıkla çelik levhalar kullanılacaktır. Yapısal çelik plakalara ek olarak, yapısal çelik, çeşitli projelere uyarlanabilmesini sağlayan çeşitli şekillerde gelir.

Yapısal Çelik Kirişler

Yapısal çelik kirişler, binlerce konut ve ticari yapının, araç yatağı çerçevesinin, köprülerin ve makine kaidelerinin temelini oluşturur. Evrensel veya I-kiriş, flanşlar bazen bacaklar olarak adlandırılan bir üst ve alt kısma sahiptir. Genellikle bu flanşlar incelir. Kirişin orta kısmına ağ denir. Flanşlar bükülmeye karşı direnç gösterirken, ağ künt kuvvete dayanacak şekilde yapılmıştır.

Yapısal Çelik Kanallar

Kanallar, flanşların gövde boyunca dikey olarak ayrıldığı I-kirişler gibi tasarlanmıştır. Bu paralel flanşlı bir düz yüz oluşturur. Düz yüzler, kanalların diğer düz yüzlere cıvatalanmasına izin verir.

C Kanalları: C-kanalların iç flanş yüzeyinde hafif bir eğim vardır. Tipik olarak birincil yük taşıyıcı kirişler olarak uygulanmazlar. Bunun yerine, en çok çerçeveler ve çaprazlama için yararlı olan büyük miktarda yapısal destek sağlarlar.

Rulman Kazıkları

Rulman kazıkları, aynı şekle sahip olmaları bakımından I-kirişlere benzemektedir. Bununla birlikte, taşıyıcı kazıkların tüm kesitlerde aynı kalınlığa sahiptir. Öncelikle dikey yükleri desteklemek için kullanılırlar.

H Kazıkları: H-kazıkları genellikle üst yapılar için derin temel desteği sağlamak için zemine yerleştirilir.

Yapısal Çelik Açılar

Yapısal çelik köşebentler, günlük kullanımlardan depolara ve güç kulelerine kadar çeşitli uygulamalara sahiptir. Çelik açı, 90 derecelik bir açı oluşturan L şeklinde bir kesite sahip bir çelik çubuktur.

L Şekilleri: L şekiller, eşit veya eşit olmayan bacak uzunluklarına sahip olabilir. Her ikisi de takviye için mükemmeldir.

İçi Boş Yapısal Kesit: İçi boş yapısal bölüm (HSS), yüksek mukavemetli kaynaklı çelik boru anlamına gelir. Yuvarlak, kare ve dikdörtgen şekillerde üretilirler ve çok yönlü yük taşımayı desteklerler. Adından da anlaşılacağı gibi şekli ne olursa olsun, orta kısımlar oyuktur.

Yapısal Çeliğin Önemli Özellikleri

Tüm yapılar için önemli olan, enerjiyi absorbe etme potansiyelleridir. Yapısal çeliğin geniş kapsamlı işlevselliğini destekleyen üç önemli mekanik özellik vardır:

Akma Dayanımı

Akma mukavemeti, kalıcı deformasyon elde etmek için gereken minimum kuvveti ifade eder. Akma mukavemeti, bir gerilim-gerinim eğrisi üzerinde orantılılıktan ilk sapma noktasında bir çekme testi ile belirlenir. Yük taşıyan çelik, 35.000 psi’den daha büyük bir akma mukavemetine sahip olmalıdır. Çelik çerçeveleme ve yük taşımayan malzeme, minimum 33.000 psi akma dayanımı gereksinimine sahiptir.

Gerilme Direnci

Çekme mukavemeti, bir malzemenin kalıcı bozulmadan önce dayanabileceği nihai veya maksimum stres olarak bilinir. Akma dayanımı bir malzemenin kalıcı olarak büküldüğü ilk nokta ise, çekme dayanımı malzemenin kırıldığı noktayı ifade eder. Çekme mukavemetleri, genellikle inç kare başına pound (psi) cinsinden ifade edilen, birim alan başına kuvvet boyutlarına sahiptir. 36.000–50.000 psi, yapısal çelik için normal çekme dayanımı olarak kabul edilir, ancak 58.000–70.000 psi’ye kadar çıkabilir.

Uzama

Uzama, kopmadan önceki elastikiyet derecesidir. Bir malzemenin çekme mukavemeti ne kadar büyükse, stres altında o kadar az uzar. Bir malzeme bükülmüş, gerilmiş veya sıkıştırılmış olsun, uzama, çekme mukavemeti ile akma mukavemeti arasında bir nokta olacaktır ve orijinal uzunluğunun yüzdesi olarak ifade edilir. Yapısal olmayan çelik için uzama şartı yoktur.

Avantajlı Bir Yapı Malzemesi

Yapısal çelik binalar, belirli inşa edilebilirlik hususlarını gerektirir. Malzemeler dayanıklı mı? sürdürülebilir mi? Aşırı hava koşullarının neden olduğu darbe altındaki malzemeye ne olacak? Yapı malzemesi ne kadar uygun maliyetli ve kullanımı kolay mıdır?

Yapısal çelik, tüm bu kullanım değerlendirmelerini karşılar.