İnşaat Demirinin İmalat Yöntemleri Nelerdir?
Ülkemizde yaşanan 17 Ağustos 1999 ve 12 Kasım 1999 depremlerinden sonra, sağlam ve kaliteli inşaat kavramı günlük hayatımıza fazlası ile girmiştir. Her zaman çok önemli olan bu kavramın bir deprem ile hayatımıza girmesi üzücüdür.
Kaliteli ve sağlam inşaat için gerekenlerden birisi de, nitelikli ve kaliteli inşaat demiri kullanımı ve doğru büküm yapılmasıdır.
İnşaat demirinde, dünyada değişik ülkelere ait standartlara göre üretimler yapılmaktadır. Bu standartların gelişimi incelendiğinde, inşaat demirinden beklenen mekanik özelliklerin yıllar içinde yükseldiği görülecektir.
Bu beklentileri iki temel noktada toplayabiliriz
1 – Gelişmiş mekanik özellikler. 2 – Maliyet (ekonomiklik.)
Aslında, inşaat demirinin mekanik özelliklerinin geliştirilmesinin temelinde de, ekonomik beklentiler yatmaktadır.
Yapıların, statik ve / veya dinamik yüke göre dizaynlarında göz önünde tutulan noktalardan birisi de inşaat demirinin akma dayanımıdır. Buna ek olarak son yıllarda kullanılan demirin sünekliği ve çekme dayanımı da göz önüne alınmaktadır. Demirin metalik özelliklerinin artırılması neticesinde inşaatlarda kullanılacak demir kesiti düşürüleceğinden daha az demir kullanılmakta ve bunun sonucunda ağırlıktan, nakliyeden ve hacimden kazanılmakta, dolayısıyla maliyetler düşmektedir. Bu kısa açıklamalardan sonra ilerleyen bölümlerde, inşaat demirinin mekanik özelliklerini geliştirmenin yolları üzerinde durulacaktır.
MEKANİK ÖZELLİKLERİN GELİŞTİRİLMESİ
İnşaat demirinde de mekanik özellikleri arttırmanın yollarını anlatmadan önce, söz konusu özelliklerin neler olduğunun verilmesi faydalı olacaktır.
1 – Mukavemet (akma – çekme mukavemetleri)
2 – Kaynaklanabilirlik
3 – Süneklik(Uzama)
4 – Katlanabilirlik(Bükülebilirlik)
Üç değişik yoldan inşaat demirinin bu özellikleri geliştirilebilir:
A – Kimyasal analizle,
B – Soğuk işlemlere tabi tutarak,
C – Kontrollü su soğutma yöntemi kullanılarak.
A – Kimyasal Analiz:
Mukavemet, temel olarak bir inşaat demirinden beklenen özelliktir. Genel olarak, min. 420 MPa akma istenen inşaat demirinde bazı ülkelerde bu alt sınır, 500 MPa hatta 600 MPa dır. Maliyet göz önüne alındığında mukavemeti artırmanın temel yollarından birisi demirin içindeki Karbon (C) ve Mangan (Mn ) oranlarını artırmaktır.
Demir içindeki C oranının artması, mukavemeti olumlu etkilerken, kaynaklanabilirlik özelliğini ters yönde etkilemekte ve malzeme kırılganlaşmaktadır. Bu sebeple, birçok inşaat demiri standardında, karbon oranının üst sınırı verilmiştir. Özel yöntemlerin kullanılmayacağı durumlarda kaynaklanabilirlik için karbon oranının % 25’den az olması aranmaktadır. Kaynaklanabilirliğin önemi özellikle prefabrik yapıların imalatında çok önemlidir. Bu tür imalatlarda, hız ve ölçüsel hassasiyet sebebiyle kaynakla birleştirme kullanılmaktadır. Yine yüksek karbon oranı, malzemede gevrekliğe sebep olacağından, malzeme imalat aşamasında kıvrılma ve bükülmelerde, çatlayacak yada kırılacaktır. Doğal olarak bu, istenmeyen bir durumdur. İnşaat demiri kullanımında, malzemenin katlanabilmesi ve bükülebilmesi, vazgeçilemeyecek bir özelliktir.
Yukarıda anlatılanlar çerçevesinde, inşaat demirinde salt karbon ayarlaması ile istenen özelliklere ulaşılamamaktadır. Eski yöntemlerle üretim de, yüksek mukavemette, sünek, kaynaklanabilir ve tokluğu yüksek bir inşaat demiri için, Manganın dışında, Vı. Ti, Mb vb. alaşım elementleri kullanımı gerekmektedir. Bu alaşım elementlerinin herbirinin çok pahalı olduğu düşünülürse maliyetler direkt olarak artacaktır.
B – Soğuk İşlemler:
Yukarıda sayılan özellikleri artırmanın bir yolu da, sıcak haddelenmiş inşaat demirine daha sonradan burma, çekme gibi soğuk işlemler uygulamaktır. Bu hızı düşük yöntemler, üretim kaybına sebep olmasının yanısıra, fazladan bir işlem olması nedeniyle direkt olarak maliyeti arttırmaktadır.
C – Kontrollü Su Soğutma Yöntemi:
Kontrollü su soğutma yöntemi temel mantık olarak, sıcak haddelenen inşaat demirinin, üretim hattından hemen sonra su vermek ve daha sonrasında iç ısısı ile temperlemektir. Bu mantık çerçevesinde, alaşım elementleri kullanmadan ve düşük Karbon ve Mangan ( % 0.1 3 – 0.17 C ve % 0.75 – 0.90 Mn aralığı gibi) oranları ile, istenen özelliklerde inşaat demiri üretimi mümkün olmaktadır. Bu da, istenen özelliklerde ve düşük maliyetli malzeme anlamına gelmektedir.
Kontrollü su soğutma yönteminde, sıcak haddelenen mamul son tezgahtan çıktıktan hemen sonra, özel dizayn edilmiş su verme ünitesine girmektedir. Ünite içinde, hızlı bir soğumaya maruz kalan mamulün dışında, kalınlığı su verme süresine bağlı olarak değişen, martenzit bir kabuk oluşur.
Martenzit küçük tanecikli bir yapı olması nedeniyle, oldukça sert ve mukavimdir; ancak, kırılgan bir yapıya sahip olduğu için, ısıl işleme tabi tutulması gerekmektedir. Bu noktada ani soğutulan dış kabuğun altında, hala sıcak olan merkezin ısısı devreye girmekte ve ani soğumayla oluşan dıştaki martenzit kabuğu, malzeme soğutma ünitesini terk ettikten sonra, içerden dışarıya doğru temperlemekdetir. Bu işlem, malzeme soğutma platformuna, ulaşıncaya kadar devam eder. Soğutma platformunda yan yana dizilmiş diğer malzemelerden de etkilenerek, merkezdeki yapı, son şeklini alır. Malzemenin merkez yapısı çapa ve haddeleme sıcaklığı gibi etmenlere de bağlı olarak ferrit + perlit veya ferrit + perlit + beynit bir yapı gösterebilir.
Nervürlü inşaat demiri inşaat projelerinde güvenilir bir şekilde kullanılmaktadır. Demirin yüzeyinde ki girinti çıkıntılar sayesinde betona çok iyi tutunur.
