Çelik Yapı

Çelik yapı, çeliğin yapı inşasında taşıyıcı ve ana malzeme olarak kullanıldığı, inşaat mühendisliğinin alt dalını ifade eder. Bu yapı inşâsına, Türkçe çelik inşaat anlamına gelen İngilizce "Steel construction" tamlamasının dilimize uyarlanmış hâliyle çelik konstrüksiyon da denir.

Çelik tasarımı

Çelik yapıda, inşaat çeliğinden imâl edilen haddelenmiş çelik kirişler, levhalar ve borular, destekleyici bir yapı oluşturmak için cıvatalama, kaynak veya perçinleme yoluyla birleştirilir. Çelik konstrüksiyonun bir diğer temel yapısal unsuru, destekleyici yapının münferit çubuklarını birbirine bağlayan köşebent plakasıdır. Saf çelik konstrüksiyona ek olarak, çelik elemanları betonla birleştiren çelik kompozit konstrüksiyon, çelik iskelet konstrüksiyon ve çelik bina konstrüksiyonu da vardır. Çelik yapılar Avrupa Birliği bölgesinde, Eurocode 3: Çelik yapıların tasarımı (EN 1993) uyarınca tasarlanır.

Şu anda iki yaygın çelik tasarımı yöntemi vardır: İlk yöntem İzin Verilebilir Mukavemet Tasarımı (ASD) yöntemidir, Türk Çelik Yönetmeliği'nde Güvenlik Katsayıları ile Tasarım (GKT). İkincisi, Yük ve Direnç Faktör Tasarımı (LRFD), Türk Çelik Yönetmeliği'nde Yük ve Dayanım Katsayıları ile Tasarım (YDKT) yöntemidir. Sistem analizleri doğrusal-elastik teoriye göre gerçekleştirilebilir.

Tasarım Aşamaları

Geometrik Kararlar

Yapının kullanım amacına uygun şekilde tasarlanması için gereksinimlere göre yapı geometrisi tasarlanır. Bu gereksinimler sadece inşaat mühendisleri tarafından değil birçok disiplinler tarafından belirlenebilir. Ekipmanların yerleşimi, mimari unsurlar, kullanım kapasitesi ve yapının konumu gibi birçok unsur geometrik kararları doğrudan veya dolaylı olarak yapı geometrisine etki eder.

Yapıya Etkiyen Yüklerin Belirlenmesi

Bu aşamada inşaat mühendisleri yapının konumuna göre etki edecek rüzgar, kar ve deprem yüklerini ilgili şartnamelere göre hesaplarlar. Yapının kaplama türüne göre ağırlığını, varsa taşıdığı ekipmanların oluşturduğu statik ve dinamik yükleri, diğer hareketli ve kalıcı yükleri hesaplarlar.

Statik Analizin Yapılması

Günümüzde yapılar karmaşık sistemlere sahiptir bu nedenle el hesabı ile statik hesaplarını yapmak oldukça zordur. İnşaat mühendisleri statik ve dinamik analizlerin yapılması için bu konuda özelleşmiş genellikle sonlu elemanlar yöntemi ile çalışan bilgisayar programlarını kullanırlar. Doğrusal veya doğrusal olmayan analiz yöntemleri ile yapının analizini gerçekleştirirler. Analiz yöntemlerinde ilave koşullar yapının yapılacağı bölgede geçerli yönetmeliklere göre gerçekleştirilir.

Kesit Tasarımı Yapılması

Analizden sonraki aşama olan kesit tasarımı yapının bulunduğu bölgede geçerli olan yönetmeliklere göre yapılır. Analizden elde edilen kesit tesirlerine göre uygun kesitler seçilir. Burada sadece gerilme kontrolü değil aynı zamanda sehim kontrolüde yapılır. Ayrıca yönetmeliklerin belirlediği diğer kurallar uygulanır.

Yine analizden gelen kesit tesirlerine göre elemanların bağlantıları hesaplanır. Karmaşık bağlantılar için bilgisayar programları kullanılabilirken, görece daha basit bağlantılarda el hesabı yapmakta mümkündür.

Çizimlerin Oluşturulması

Kesitlerin ve bağlantıların belirlenmesinden sonra yapının imalat ve montaj çizimlerinin hazırlanması gerekir. Fabrikada imal edilecek ve sahada montaj edilecek her bir parçanın çizimleri hazırlanır. 3D modelleme programları ile bu çizimlerin yanı sıra CNC kesimleri için çizimler oluşturulur.

İmalat ve Montaj

Hazırlanan çizimlere göre imalat süreci başlar. Çizimlerde belirtilen ölçülerde parçalar kesilir, delinir ve kaynatılır. İhtiyaca göre boyanarak sahaya montaj edilmek üzere sevk edilir. Sahaya gelen parçalar yine çizimlerde belirtilen şekilde birbirlerine kaynak veya civata ile bağlanır. İmalat ve montajın projeye uygunluğu her aşamada yetkili mühendislerce kontrol edilir.