Beton Çelik Çubukların Çevrimsel Deformasyon Davranışının İncelenmesi

Abstract

Son yıllardaki teknolojik gelişmelere paralel olarak nervürü betonarme çelikleri inşaat sektöründe giderek daha da artan boyutlarda kullanılmaktadır. Az alaşımlı karbon çelikleri sınıfına giren betonarme çelikleri, beton içerisinde bir iskelet görevi yaparak yapıya dayanım kazandırmaktadır. Bu nedenle beton içerisinde kullanılacak nervürlü çelik çubukların; yüksek akma ve çekme dayanımı ile birlikte, yüksek süneklik, ileri–geri katlanabilme ve iyi kaynaklanabilirlik gibi üstün mekanik özelliklere sahip olması gerekmektedir. Klasik sıcak haddeleme yöntemiyle üretilen nervürlü beton çelikleri bu gereksinimleri tam olarak karşılayamamaktadır. Nervürlü çelik çubuğun dış yüzeyinin sert temperlenmiş martensit, merkezinin ise tok ferrit-perlit yapısında üretilmesini sağlayan Tempcore prosesinin gelişmesiyle, inşaat sektörünün gereksinimleri tam anlamıyla karşılanmaktadır. Nervürlü beton çubuklardan istenen diğer bir önemli özellik ise yüksek yorulma dayanımıdır. Malzemelerin statik koşullarda dayanabildiği gerilmelere tekrarlı yükler altında dayanamadıkları bilinmektedir. Deprem gibi aşırı tekrarlı yüklemeler malzemede plastik deformasyon meydana getirmektedir. Bu nedenle beton çeliklerinin dinamik yükleme koşullarındaki davranışının belirlenmesi için kısa ömürlü yorulma deneyleri uygun görünmektedir. Çünkü kısa ömürlü yorulma deneylerinde de malzemelere tekrarlı bir şekilde yüksek plastik deformasyon uygulanır ve malzemenin bu dinamik yükleme koşuluna hasara uğramadan dayanacağı deformasyon çevrimi sayısı (yorulma ömrü) kaydedilir. Farklı deformasyon seviyeleri için çevrim sayılarının belirlenmesiyle, kısa ömürlü yorulma davranışını ifade eden genel bir bağıntı elde edilebilmektedir. Bu çalışmada, Tempcore prosesi ve sıcak haddeleme gibi iki farklı prosesle üretilen nervürlü betonarme çelikleri ile bu çeliklerin kaynaklı bağlantılarının kısa ömürlü yorulma davranışları incelenmiştir.

Depending on the technological improvements in recent years, reinforced concrete steels are used in increasing amounts in building industry. Concrete steels in the group of low-alloyed carbon steels are set to build up strength into the concrete. However, outstanding mechanical properties such as high yield and tensile strength, ductility and bend-rebend as well as good weldability are expected from the concrete steels. Conventional hot rolled concrete steels do not completely meet the desired properties. The tempcore process, on the other hand, in which the reinforced concrete steel having tempered martensite in the surface and tough ferrite-pearlite structure in the core can be produced, are completely meet the requirements of building industry. High fatigue strength is another important property expected from reinforced steel bars. It is known fact that materials cannot resist periodic stresses at the same level as they can resist under static conditions. Severe periodic loading like that during earthquake causes plastic deformation of materials. Therefore, low cycle fatigue test is seem to be suitable to define the response of the reinforced concrete steels under such a dynamic loading. Because high plastic deformation is applied periodically to the specimen during low cycle fatigue test and, the number of deformation cycles (fatigue life), which the material endures without failure under such a dynamic loading condition, is recorded. By determining the number of cycles for different deformation level, a general correlation, which expresses the low cycle fatigue behaviour, can be obtained. In this study, low cycle fatigue behaviours of reinforced steel bars produced by the Tempcore process and hot rolling process as well as the welded joints of these steels were investigated.