Yorulma Dayanımı Nedir?

“Yorulma dayanımı” belirli sayıdaki yük tekrarı altında, malzemenin kırılmadan direnebileceği en büyük gerilme değeri olarak tanımlanmaktadır.

Bilindiği üzere betonarme yapılarda oluşan yük gerilmeleri statik ve hareketli olmak üzere ikiye ayrılır. Beton numunelerin pres altında ölçülen maksimum basınç dayanımı statiktir.  Bazı yapı elamanları statik yüklere maruz kalmakla beraber  hareketli yüklere de oldukça fazla maruz kalmaktadır, köprüler bunun en iyi örneğidir. Bu tür yapılarda hareketli yük mevcut değilken de statik gerilme mevcuttur, Hareketli yük geldikçe yapıdaki gerilme artmakta sonrasında eski duruma dönmektedir.

Betonarmede Yorulma Dayanımı

Normal olarak “statik yük gerilmesi + hareketli yük gerilmesi” yani toplam gerilme yapı malzemesinin dayanımını geçmediği sürece, bu büyüklükteki bir gerilmenin bir – iki kez uygulanması durumunda malzemede kırılma görülmez ancak toplam gerilme miktarı az olsa dahi çok sayıda tekrarlı meydana gelmesi halinde malzemede kırılma görülmesi kaçınılmazdır. Eğer genel bir tanım yapmak gerekirse: Maksimum statik gerilme değerinin altındaki gerilme değerlerinin tekrar tekrar uygulanmaları sonucunda malzemede yer alan kırılma olayına “yorulma” denilmektedir.

Terim Olarak Yorulma

“Yorulma” terimi, ilk olarak 1839 yılında Poncelet tarafından kullanılmış ve o yıllarda, tekrarlı yük altında kırılma olayını tanımlayan yerinde bir terim olarak kabul edilmiştir. Aslında tekrarlı uygulanan yüklerin (gerilmelerin) etkisiyle, malzemenin bünyesinde yer almakta olan veya yeni oluşan mikro çatlaklar giderek daha büyük çatlaklara dönüşmekte, malzemenin kırılmasına yol açılmaktadır. O nedenle, otoriteler , bu olay için “ilerleyen kırılma” teriminin daha uygun olacağı görüşünü taşımaktadırlar.

Bir malzemenin ne kadar tekrarlı sayıda yük etkisinde kırılacağı o malzemeye uygulanan tekrarlı yükün gerilmesine bağlıdır. Uygulanan toplam gerilme miktarı azaldıkça, malzemenin kırılmasına yol açacak yük tekrar sayısı artmaktadır.

Çelikte Yorulma Dayanımı

Çelik malzeme için grafik şöyle yorumlanabilir; uygulanan gerilme değeri, belirli büyüklükteki bir gerilme değerinden daha az olduğu taktirde, çeliğin kırılmasına yol açacak yük tekrar sayısı sonsuza kadar büyümektedir. Yani tekrar tekrar uygulanan gerilme etkisiyle çelikte kırılma meydana gelebilmesi için gerilmenin büyüklüğünün belli bir değer ve üstünde olması gerekir. Böyle bir gerilme değerine “yorulma sınırı” denilmektedir.

Grafikte yer alan demir dışı malzemeyle betonun grafik eğrisi benzerdir ve bu eğriyi yorumlamak gerekirse, betonun belirli bir yorulma sınırı yoktur. Betona uygulanan gerilme büyüklüğü arttıkça daha az tekrar sayısında kırılma gerçekleşir, aksine gerilme büyüklüğü ne kadar azsa kırılma gerçekleşebilmesi için bir o kadar fazla tekrar sayısı gerekmektedir. Genel olarak, betondaki yorulma sınırı, 10 milyon yük tekrarına karşılık gelen gerilme değeri olarak kabul edilmektedir.

Kaynaklar:

• S. Timoshenko – History of the Stength of Materials
• N. H. Polakowski and E. J. Ripling – Strength and Structure of Engineering Materials
• R. C. Juvinall – Stress, Strain and Strength
• T. Y. Erdoğan – Beton