Atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerin yapılarda cephe elemanı olarak kullanılabilirlik şartlarının incelenmesi
Utilization and durability conditions of weathering resistant steel as facade panel under atmospheric conditions
Yazar: KÜBRA CANSU ES
Danışman: PROF. DR. ZEHRA CANAN GİRGİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Yüksek mukavemetli ve düşük alaşımlı çelikler grubunda (HSLA) yer alan Atmosferik
Korozyona Dayanıklı Çeliklerin (WS) karakteristiklerinin incelenmesi ve çevresel koşullara
dayanıklılık kriterleri bu çalışmanın içeriğini oluşturmaktadır. Söz konusu malzeme;
bina cephelerinde, köprülerde, anıtsal tasarımlarda ve peyzaj elemanlarında sıklıkla
kullanılmaktadır. Araştırmanın temel amacı; atmosferik koşullar açısından malzemenin
kimyasal içeriğini olumlu ve olumsuz yönleri ile irdelemek, en agresif koşullara karşı
çözümler üretmek ve özellikle pratikteki uygulamalar konusunda ilgililere yol
göstermektir.
Çalışma kapsamında; öncelikle malzemenin kimyasal içerik ve uygulama alanları
bazında tarihsel gelişimi incelenmiştir. Alaşım elementleri, metal yüzeyindeki kimyasal
reaksiyonlar, pas-patina tabakasının oluşum mekanizması ve çevresel koşullara bağlı
olarak dayanıklılık ayrıntılı olarak irdelenmiştir. Çevresel koşullara uygun tasarım
gerekliliğine vurgu yapılarak, alaşım elementlerinin yüzdeleri ile atmosferik korozyonun
zaman içindeki gelişimi arasındaki ilişki üç farklı çevresel koşulu esas alan test
sonuçlarının ışığında irdelenmiştir. Özellikle endüstriyel ve deniz kıyısı atmosferik
koşullarında, kimyasal elementlerin tip ve oranının seçimi son derece dikkat
gerektirmektedir. Güncel araştırmalarda, bakır yerine nikel kullanımının özellikle kıyı
atmosferi açısından bakıra olan ihtiyacı ortadan kaldırdığı, korozyon hızını büyük
ölçüde azalttığı izlenmiştir. Alaşım elementi olarak eklenmesi daha zor olan bakır
yerine nikelin tercih edilmesi, aynı zamanda, maliyeti azaltan bir unsur olarak
görülebilir.
En olumsuz atmosferik koşullar ve/veya hatalı detay uygulamaları durumunda,
cephede ilerleyen korozyon sürecini geri çevirici/durdurucu önlemler gereklidir.
Böylece, panelin estetik değerindeki kaybın yanı sıra, değiştirme maliyet kaybının da
engellenmesi amaçlanmaktadır. Detay çözümlerine özellikle dikkat edilmeli, uzun süreli
nemli ve gölge altında kalacak cephelere uygulanmamalıdır. Farklı metaller ile olan
bileşimlerde galvanik korozyon oluşturmayacak, galvanik seride birbirine yakın
metaller seçilmelidir.
Dünyadan ve Türkiye'den uygulanan örnekler, detay çözümleri ve çevresel etkileşimler
ile birlikte incelenmiştir. Atmosferik koşullara -yağış, güneş alma durumu, rüzgar vs.-
bağlı olarak; İstanbul ve civarındaki bazı cephe ve peyzaj uygulamaları incelenmiş, Tuzla
bölgesinde yer alan Piri Reis Üniversitesi cephelerinde levha ve perfore panel olarak
kullanılan kaplamalarının mevcut durumu ise çevresel parametreler ile daha detaylı
olarak irdelenmiş, pas problemli yüzeylerin oluşum nedenleri ve alınabilecek önlemler
belirtilmiştir.
Tez, aşağıdaki bölümlerden oluşmaktadır:
Çalışmanın Birinci Bölümünde; çalışmanın amaç ve kapsamı belirtilmiştir.
İkinci Bölümde; atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerin kimyasal içerik ve uygulama
çeşitliliği olarak dünyadaki tarihsel gelişim süreci değerlendirilmiş, mimari örneklerle
aktarılmıştır.
Üçüncü Bölümde; malzemedeki alaşım elementleri, tipleri ve içerik olarak çevresel
koşullara dayanıklılık açısından incelenmiştir. Farklı atmosferik koşullar açısından
kimyasal elementlerin etkinliği deneysel çalışmaların sonuçlarıyla karşılaştırmalı olarak
grafiksel bazda incelenmiştir. Dünya genelinde uygulanmış mevcut mimari yapılar
üzerinden cephe tasarım ve farklı detay çözümlerine örnekler verilmiştir.
Dördüncü Bölümde; İstanbul'daki peyzaj ve yapı cephe uygulamalarının mevcut
durumu; dikkate alınan atmosferik veriler ve bu koşulların sonucunda gelişen yüzeyler;
aldıkları renk, görünüm, doku ve korozyon hasarına bağlı olarak değerlendirilmiştir.
Sorunlu olan paneller için çözüm önerileri getirilmiştir. Bu kapsamda tipik güncel bir
örnek olarak, Tuzla'da yer alan Piri Reis Üniversitesi'nde yapılan cephe uygulaması
detaylı olarak irdelenmiştir
Beşinci Bölümde; çalışmada incelenen konulardan varılan sonuçlar sıralanmış ve çözüm
önerileri getirilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, korozyon, alaşım elementleri,
pas, patina, HSLA çelik, WS.

Abstract:
The characteristics of the Weathering Steels (WS) in high strength-low alloy steels
group (HSLA) and the criteria of resistance to environmental conditions are focused in
this study. WS steels are frequently used in building facades, bridges, monumental
designs and landscaping elements. The main aim of this study is to evaluate the
material with positive and negative aspects in view of the chemical content, to develop
solutions for the most aggressive environmental conditions and to lead to the
concerned people about the matter to be paid attention in the applications.
In this study, first of all, the development of this material is addressed in view of
historical perspective and the development of its chemical content. The chemical
reactions and effectiveness of alloying elements in the surface of WS, the formation
mechanism of rust-patina layer and resistance to atmospheric conditions are examined
in detail. The usage percentages of alloying elements for highly resistant WS to
atmospheric conditions are constituted on the basis of previous and current durability
tests under three environmental conditions. Especially in industrial and marina
atmospheric conditions, the choice of alloying elements is very important. In the
current literature, the usage of nickel instead of copper has greatly reduced the rate of
corrosion, especially from the point of view of the coastal atmosphere. The choice of
nickel instead of copper, which is more difficult to add as an alloying element, may
provide cost reduction.
In the case of the most negative atmospheric conditions and wrong detailing,
countermeasures against corrosion progression on the facade are necessary. It is
aimed to prevent the increase of panel replacement cost. It should not be used for
long periods of moisture. In the connections of different metals, metals should be
chosen as compatible which do not cause galvanic corrosion.
Worldwide applications were examined with detailed solutions and environmental
interactions. Depending on the atmospheric conditions, some façade and landscape
applications in and around Istanbul have been examined. The present situation of the
sheets used as plates and perforated panels on the facades of Piri Reis University in
Tuzla district has been examined in detail by environmental parameters. The causes of
formation of rust surfaces and precautions to be taken are stated. This Thesis consists
of the following sections:
The First Chapter presents the purpose and scope of the study.
In the Second Chapter; the worldwide historical development has been evaluated as
the chemical content and application variety of weathering steels. In addition, several
architectural applications have been addressed.
In the Third Chapter; the alloying elements in the material have been investigated in
terms of their resistance to environmental conditions as types and content. In terms of
different atmospheric conditions, the effectiveness of chemical elements has been
compared graphically with the results of previous experimental studies. Several
worldwide applications are given on the basis of façade design with different detail
solutions.
In the Fourth Chapter; the present applications and situations of building façades and
landscapes in Istanbul and its neighborhood are evaluated regarding the atmospheric
conditions together with the suggested solutions for problematic panels as well. In this
context, as a typical example, the façade practice at Piri Reis University in Tuzla was
examined in detail.
In the Fifth Chapter; the results obtained from the topics examined in the study are
listed and solution proposals are introduced.

Keywords: Weathering Steel, corrosion, alloying elements, rust, patina, HSLA Steel,
WS.