Çelik Çekme Deneyi

Nisan 3, 2020Mayıs 1, 2020 admin 0 yorum çelik, çelik çekme deneyi, deney, inşaat

Tarihin bilinen en eski mühendislik dallarından bir tanesi olan inşaat mühendisliğinde, uygulamalar genel olarak deney temelli yapılmaktadır. Yapılan inşaatta kullanılan her malzeme, ayrı ayrı gözlem ve testlere tabi tutularak kullanılır. Bir inşaatta en fazla kullanılan malzemelerden biri de kuşkusuz ki çeliktir. Çeliğin de farklı farklı türleri olacağından, yapıda kullanılacak uygun türdeki çeliğin belirlenmesi ve belirlenen çeliğin dayanımının ölçülmesi için “çelik çekme deneyi” adı verilen bir test uygulanır.

Çelik Çekme Deneyi Nedir?

İnşaat malzemelerinden bir diğeri olan betonda olduğu gibi çelikte de farklı mekanlarda farklı özellikte çelik kullanılması gerekiyor. Boyutu veya dayanımı esas alarak hangi çeliğin uygun olduğunu bir deneyle anlayabiliyoruz. Laboratuvar ortamında, bilgisayar ortamında yapacağımız çekme deneyi ile bir çeliğin akma dayanımını, kırılma noktasını, esneklik aralığını bulabiliriz. Fakat bu deney, beton çökme testi gibi dışarıda bulabileceğimiz malzemelerle yapılabilecek bir deney değil. Zira burada kullandığımız bazı makineler ve bilgisayar programları bizlere yardımcı oluyorlar. Çelik çekme deneyi, esas olarak bir çeliğin mekanik özelliklerini görmemizi sağlar. Bu mekanik özelliklere göre de farklı sınıflandırmalar yapılır. Bu deneyde bir çelik parçası çekme yapılan makineye dik olarak yerleştirilir ve makine tarafından uç kısımlarından tutularak çekilir. Bilgisayar yardımıyla çeliğe uygulanan kuvvet yavaş yavaş arttırılır ve bu artış çelik kopuncaya kadar devam eder. Çeliğin koptuğu yerde makine durur ve uygulanan kuvvetlere göre grafikler ortaya çıkarır. Genel olarak çeliklerin gerilme-deformasyon grafikleri hemen hemen aynıdır. Bu grafiklere bakarak, çeliğin hangi noktada nasıl davranabileceğini görebiliriz.

Çekme deneyi sonunda grafiklerde hesabını yapabileceğimiz değerler şunlardır: orantı sınırı, elastik sınır, akma dayanımı, çekme dayanımı, kopma uzaması, kopma büzülmesi, rezilyans ve tokluk.

Hesaplanan Değerler

Orantı sınırı, oluşan grafiğin doğrusal olduğu bölgedeki eğimdir. Yani gerilme/birim uzama miktarı olarak da tanımlayabiliriz. Orantı sınırı, aynı zamanda elastiklik modülüdür (E).

Elastik sınır, çeliğe uyguladığımız kuvvetin ortadan kaldırıldığı durumda elastik şekil değiştirmenin gözlemlendiği en yüksek gerilme değeridir. Genel olarak, yukarıda bahsettiğimiz orantı sınırına eşit kabul edilir. Fakat, eğer uyguladığımız kuvveti sabit tuttuğumuz halde plastik bir şekil değiştirme gözlemliyorsak ve grafikte eğrilik varsa, bu bölüm elastik sınırdan çıkar ve akma dayanımını gösterir. Eğer malzemede belirgin bir akma gözlemleyemiyorsak, diyagramda plastik uzama eksenindeki %0,2’lik artış akma dayanımını bulmamıza yardımcı olacaktır.

Çekme dayanımı ise çeliğin kopma veya kırılma gösterinceye kadar dayanabileceği en yüksek gerilmedir. Grafiğimizdeki en yüksek gerilme değeri çekme dayanımını gösterir ve çeliğe uygulanan en yüksek kuvvetin çeliğin baştaki alanına bölünmesiyle elde edilir.

Çelikte meydana gelen en yüksek plastik uzama bize kopma uzaması hakkında bilgi verir. Kopma uzamasını bulmak için deney sonunda birbirinden ayrılan çelik parçaları birleştirilir ve boyu ölçülür. Elde edilen boydan çeliğin ilk halindeki boyu çıkarılır. Çıkan sonucun yüzdelik hesabı yapılır ve kopma uzaması (%) belirlenir. Bu, aynı zamanda malzemenin sünekliğidir. Kopma büzülmesi ise, çeliğin çapıyla alakalıdır. Çapta meydana gelen daralma miktarı ve ilk halindeki çapı yardımıyla hesaplanabilir.

Deney sonucunda çizilen grafiğin gerilme- birim uzama (stress-strain) grafiği olması hesaplarımızı daha da kolaylaştırmaktadır. Eğer elastik sınırın altında kalan alanı bulursak, bu bize aynı zamanda rezilyansı da verir. Rezilyans, elastik şekil değiştirme boyunca depolanan enerji olarak da tanımlanabilir. Tokluk değeri ise, bütün grafiğin altında kalan alandır. Yani aslında deformasyon esnasında depolanan bütün enerjidir.