Beton çelik çubukların mekanik deformasyon davranışlarının ve depreme dayanıklılığının incelenmesi ve geliştirilmesi
Mechanical deformation of rebars analysis of behaviors development of manufacturing process
Yazar: CEYHUN KARPUZOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR CENGİZ
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Nervürlü beton çelik (NBÇ) çubukların mekanik değerlerini etkileyen başlıca faktörler arasında kimyasal analizi ve üretim yöntemi gelmektedir. Dünya üzerinde farklı yöntemler ve kimyasal değer aralıklarında üretilen birçok değişik depreme dayanıklı NBÇ için standartlar belirtilmiştir. Ancak birbirinden farklı birçok standart olmasına rağmen depreme dayanıklı NBÇ için net aralıklarda hangi kimyasal analiz, nasıl bir nervür dizaynı gerektiği ve hangi üretim yönteminin daha sağlıklı olduğu konusunda bir belirsizlik bulunmaktadır. Bu çalışmanın amacı depreme karşı dayanıklı NBÇ çubukların üretilmesinde üretim tekniklerinin ve çelik kimyasal yapısındaki farklılıkların nasıl etki edeceğinin araştırılması ve depreme dayanıklı NBÇ çelik üretimi için yeni bir standardın oluşturulması üzerinedir. Çalışmada İÇDAŞ çelikhanesinden kimyasal analizleri aynı ve farklı olan çelik kütükler kullanılmıştır. Aynı kimyasal analize sahip çelik kütüklerden 3 farklı teknik ile (sıcak haddeleme, thermex prosesi ve vanadyum ile alaşımlandırılma yöntemi) 16 mm çapında NBÇ çubuklar üretilmiştir. Bu sayede üretim tekniğinin etkisi incelenmiştir. Diğer yandan çelik kimyasal yapısındaki farklılıkların depreme karşı dayanıklılık üzerine etkisinin incelenmesi için sıcak haddeleme tekniği ile farklı kimyasal analize sahip çelik kütüklerden 16 mm çapında NBÇ çubuklar üretilmiştir. Böylece, elimizde aynı kimyasal yapıya sahip farklı üretim tekniği ile üretilmiş 3 adet ve sıcak haddeleme tekniği ile farklı kimyasal yapıya sahip çelik kütüklerden üretilmiş 2 adet olmak üzere toplam 5 adet NBÇ deney numunesi meydana gelmiştir. Deney numuneleri çekme ve eksenel yorulma mukavemeti, bükme dayanımı, spektral, geometrik, ve metalografik analiz deneylerine tabi tutulmuştur.
Bu çalışmada, aynı kimyasal analize sahip kütükler ile üretilen 16 mm çapındaki NBÇ'ler süneklik bakımından karşılaştırıldığında; sıcak haddeleme ürünü NBÇ thermex prosesine göre % 37, Vanadyum ile alaşımlandırma yöntemi göre  % 52 oranında depreme daha dayanıklı olduğu tespit edilmiştir. Kimyasal yapıları farklı kütükler ile sıcak haddeleme yöntemi ile üretilen NBÇ' ler süneklik bakımından karşılaştırıldığında; C - Mn oranları ağırlıkça yüzde 0,19-0,57 olan NBÇ çubuğunun,  0,44-0,96 olan NBÇ çubuğuna göre % 36 ve 0,28-1,26 olan NBÇ çubuğuna göre %43 depreme daha dayanıklı olduğu bulunmuştur. Yapılan testler sonucunda, depreme dayanıklı bir NBÇ standardı için ağırlıkça % C oranının 0,18-0,22 aralığında, % Mn oranının 0,55-0,70 aralığında, minimum akma dayanımı 320 MPa değerinde, minimum çekme dayanımı 500 MPa değerinde ve maksimum yükteki gerçek uzama oranının (% Agt) en az %15 olması gerektiği önerilmektedir.

Abstract:
Among the major factors affecting the values of deformed concrete steel (DCS) reinforcing bars are the chemical analysis and production management. Standards have been indicated for DCS which are resistant to many earthquakes produced between the ranges of different methods and chemical values in the world. Within the study, different steel billets with the same chemical analysis from İÇDAŞ steelworks have been used. From the steel billets with the same chemical analysis, DCS bars in diameter of 16 mm have been produced by 3 different techniques such as; hot rolling, Thermex Process and vanadium alloying. Thus, the effect of the production technique has been observed. On the other hand, DCS bars in diameter of 16 mm having different chemical analyses for hot rolling techniques have been produced from steel billets in order the effect of the differences of steel chemical structure on earthquake-resistance to be observed. The test samples have been subjected to spectral analysis, rolling and axial fatigue durability tests.
Within this study, when 16 mm DCS's produced with billets having the same chemical analysis are compared in terms of ductility; it has been detected that hot rolling product DCS is 37% more earthquake-resistant according to Thermex Process, and 52% more earthquake-resistant to vanadium alloying method. When billets with different chemical structures and DCS's produced with hot rolling method are compared in terms of ductility; it has been detected that a DCS bar having C - Mn rates at 0,19-0,57 percentage by weight is 36% more earthquake-resistant to a DCS bar having rates of 0,44-0,96 percentage by weight and is 43% more earthquake-resistant to a DCS bar having rates of 0,28-1,26 percentage by weight. As a result of the tests performed, it is foreseen that the C% by weight for an earthquake-resistant DCS is required in between the range of 0,18-0,22, the Mn% ratio is required in between the range of has to be 0,55-0,70, the minimum yield strength requires a ratio of 320 MPa, the minimum tensile strength requires a ratio of 500 MPa, and the real elongation ratio (Agt%) at the maximum weight is required at least 15%.