Betonarme Çeliği Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Günümüzde en çok kullanılan yapı malzemelerinden olan beton, basınç kuvvetlerini çok rahat karşılamaktayken çekme kuvvetlerine karşı dayanımı neredeyse hiç derecesindedir. Biz mühendisler yapıda kullandığımız malzemenin hem çekme hem de basınç kuvvetlerine karşı dayanıklı olmasını isteriz. Bundandır ki çekme dayanımı çok düşük olan betonun çekme bölgesindeki gerilme kuvvetlerini karşılayabilmek adına betonun içine çekme dayanımı yüksek bir malzeme olan betonarme çeliği, başka bir adıyla da donatıyı yerleştiririz.

Betonarme Çeliğinin Fiziksel ve Mekanik Özellikleri

Bir malzemenin çeşitli kuvvet etkilerinde orijinal şeklinde meydana gelen değişimlere deformasyon adı verilir. Çeliğin deformasyon özelliği betona göre yaklaşık 15 kat daha fazladır. Bu yüzden çeliğin deforme olması aşamasındaki akma sınırından sonraki şekil değiştirmeleri beton izleyemeyeceği için betonda çatlaklar oluşmaya ve giderek genişlemeye başlar. Aşırı deformasyon sonucu çatlak ve ezikler oluşan betonarme eleman, göçme durumuna gelebilir.

Çeliğe uygulanan gerilme değeri, akma dayanımına yaklaştıkça doğrusallığını kaybetmektedir. Doğrusallığını kaybeden çeliğe uygulanan kuvvet sıfırlansa dahi cisim eski haline dönememekte ve kalıcı şekil değişimine uğramaktadır. Bundan dolayı çelik, uygulanan kuvvetin akma dayanımına yakınlaştığı değerler hariç elastik davranış gösterdiği kabul edilir.

Süneklik Açısından Betonarme Çeliği

Malzemenin mukavemeti cismin, bir yük karşısında deformasyon yada kırılma olmaksızın taşıma yeteneğine bağlıdır. Bazı malzemeler uygulanan yük karşısında gevrek davranış gösterirken(gevreklik) , bazı malzemeler de kopmadan önce şekil değişimine uğrar ve ardından koparlar. Çelik ise kopmadan önce hem elastik hem de plastik şekil değişimine uğradığından dolayı sünek bir malzemedir. Çelik sünek bir malzeme kabul edilmesine rağmen içeriğindeki karbon oranı arttıkça gevrek davranış göstermektedir. Bundan dolayı deprem bölgelerinde yüksek karbonlu çelikler kullanılmamalı ve yüksek karbonlu çeliklerin nakliyesi sırasında bükülmeden taşınmasına  dikkat edilmelidir.

Betonun gevrek, çeliğin sünek bir malzeme olması ve bu iki malzemenin genleşme katsayılarının birbirine yakın değerler olması, bu iki malzemenin birlikte kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Lakin düz çelik, akma sınırına ulaştığında süneklik kazanması güçleşmekte ve betonla arasındaki aderans kaybolmaktadır. Nervürlü donatının bu noktada aderansı büyük oranda arttırdığını belirtmemiz gerekir.

Betonarme Çeliğinin Nakliyesi Ve Depolanması

Şantiye ortamında çelik kullanımındaki zayiatı azaltmak amacıyla çeliğin nakliyesi ve depolanması önemli bir yer teşkil etmektedir.

• Çeliklerin şantiyeye veya şantiye içinde bir noktadan başka bir noktaya taşınırken zayiatını en aza indirmek için, içindeki karbon oranına ve kalınlığına göre değişik şekillerde taşınması gerekir. Yüksek karbonlu çelikler gevrek davranış gösterdiğinden ötürü sadece çubuklar halinde bükülmeden taşınması gerekirken , sünek davranış gösteren düşük karbonlu çelikler ise çaplarına göre kangal, firkete veya çubuk olarak nakledilmelidirler.
• Çeliği , yağmur suyu, güneş ışığı vb. etmenlerden koruyarak paslanmayı engellemek amacıyla üstü kapalı veranda veya sundurma gibi yerlerin altında muhafaza etmeliyiz.

Betonarme Çeliğinin Kendi İçinde Sınıflandırılması

İmalat Şekillerine Göre

Çelikler imal edildiği haddelenme şekline göre 2’ye ayrılırlar. Burada dikkat edilmesi gereken husus soğuk haddelenmeyle oluşturulmuş çeliklere kaynak işlemi yapılmaması gerektiğidir.

• Soğuk Haddelenmiş
• Sıcak Haddelenmiş

Karbon Miktarına Göre

• Düşük karbonlu çelikler: Sünek davranış gösterirler. Bu yüzden kopma birim uzaması büyüktür.
• Yüksek karbonlu çelikler: Gevrek davranış gösterirler. Bu yüzden kopma birim uzaması düşüktür.

Akma Dayanıma Göre

• S220 Sınıfı Çelik (En küçük akma dayanımı 220 N/mm² çelik)
• S420 Sınıfı Çelik (En küçük akma dayanımı 420 N/mm² çelik)
• S500 Sınıfı Çelik (En küçük akma dayanımı 500 N/mm² çelik)

Yüzey Şekillerine Göre

• Düz Yüzeyli Çelik
• Nervürlü Çelik
• Düğümlü Çelik
• Burulmalı Çelik

Kaynaklar / References
* Ahmet TOPÇU, Betonarme I Ders Notları, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2015
* Malzeme Bilimi, Kaşif ONARAN
* Müslüm AVCIOĞLU, Malzeme Bilimi Ve Yapı Malzemeleri Deneyleri
* Yapı Teknolojileri 2, Prof.Dr. Metin ARSLAN