Çelik Yapı Uygulamalarında Cıvatalı Bağlantı Tipleri

Geçen hafta çelik konstrüksiyon yapılar üzerinde faaliyet gösteren bir müşavir bir firma yetkilisi ile görüştüm. Konu kullanılan cıvataların hangi tork değerleri ile sıkılması ile ilgiliydi. Burada kafa karıştıran birkaç sorun olduğunu fark ettim. Onlara buradan da açıklık getireyim istedim.

Avrupa’da çelik yapılarda el kitabı diyebileceğimiz nitelikte uygulanan standard EN 1090’dır. Çelik yapıların inşaasının yanında burada oldukça detaylı olarak tanımlanmış farklı bağlantı tipleri mevcuttur. Bu bağlantılarda biri de cıvatalı bağlantılardır.

Cıvatalı Bağlantılar Kaça Ayrılır?

Cıvatalı bağlantılar temelde 2’ye ayrılır. Ön gerilmeli bağlantılar ve Ön gerilmesiz bağlantılar. Hangi bağlantı tipinin uygulamada kullanılacağını tasarım aşamasında belli olur. Türkiye’nin kullanmakta olduğu Avrupa standartlarına göre EN14399 serisi bağlantı elemanları ön gerilmeli bağlantılar için kullanılırken, EN 15048 serisi bağlantı elemanları ise ön gerilmesiz bağlantı elemanları standardıdır.

Daha önceki yazımda kaleme aldığım ön gerilmeli bağlantıların temel amacının cıvata bağlantısına ön gerilme yükü vererek, zamanla gevşemesi ve yapının bütünlüğünü korumak olarak tanımlamıştı. Yükün değişken olduğu, rüzgar, titreşim, ısıl değişkenlik gibi zamanla gelişen ve yapının bağlantı noktalarında bütünlüğünü bozabilecek büyüklükteki yüklere karşı rijit bir bağlantı edersiniz böylelikle.

Fakat değişken yüklerin, yapının kendi ağırlığından daha düşük veya daha az kritik olduğu hallerde ön gerilmeye ihtiyaç duyulmaz. Yukarıda da bahsettiğim üzere bu tasarım aşamasında belli olur.

Ön Gerilmesiz Bağlantılara Ne Kadar Tork Uygulamalıyız?

Standartların içerisinde ön gerilmesiz bağlantıların montajı hakkında detaylı bir anlatım olmadığından ve sanıyorum tüm bağlantılara eşit ölçüde tork uygulayarak bir bütünlük elde etme çabası sebebiyle, montajı gerçekleştirecek firmalar üreticilerden her çapa ve kaliteye uygun montaj torklama değeri talep etmektedirler. Bu birkaç soruna yol açmaktadır.

• BS4190 gibi bağlantı elemanları standartında somunlar daha ince olduğundan ön yükleme torkunda ya da yakın seviyelerde tork uygulanması halinde diş sıyırmaya sebep olabilir.
• Uzun zaman gerekmediği halde yüksek yükler altında çalışan bağlantı elemanları yapıdan önce malzeme yorgunluğuna girecektir. Bu da yapının ömrünü kısaltacağı gibi, bağlantı elemanlarının zamanla değiştirilmesi gerekliliği doğar.
• Zamanla bağlantı elemanlarında plastik deformasyona sebebiyet verebillir ve yeniden kullanılabilirlik özelliğini yitirirler.

Oysaki aşağıda linkini paylaştığım İngiliz Çelik İnşaatçıları Birliği’nin hazırladığı Ulusal Çelik Konstrüksiyon İşleri Şartnamesinin 6.1.8 başlığı altında BS2583’e uygun bir anahtar ile elle sıkılabileceğini belirtmiştir.

Bolts may be assembled using power tools or shall be fully tightened by hand using appropriate spanners in accordance with BS 2583

https://www.steelconstruction.info/images/4/41/BCSA_203-07.pdf

Alman mühendisliği sözlü kültüründe ise “bir elle sıkabildiğiniz kadar sıkın” diye geçtiği söylenir.

Daha net anlaşılabilmesi için iki ayrı tabloyu aşağıda paylaşıyorum.

Yukarıdaki tablo ön gerilmeli cıvatalar için EN1090-2’ye göre M20 8.8 kalite bir cıvatanın ilk adım torklama değeri 258Nm iken;

Elle montajı sırasında uygulanabilecek 250N’luk kuvvete karşılık standart bir anahtar ile uygulanan torklama yaklaşık 110 Nm’ye denk gelmektedir.

Aradaki çarpıcı farkı görebiliyor musunuz? Gerekmediği halde ne kadar fazla yük bindiriyoruz bağlantı elemanlarına!

Sonuç

Sonuç olarak ön gerilmesiz cıvata bağlantılarında işlerinizi yorulmadan, daha az maliyetle ve sorunsuzca devam ettirebilmek için tasarım aşamasında bu hususa dikkatlice yaklaşılması çok önemlidir. Bağlantılar el ile de sıkılabilir…