Ads Top

İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalları


İnşaat mühendisliği bildiğiniz üzere bir çok alana ayrılmış geniş bir kavramdır. Okulda gördüğümüz değişik derslerle ne kadar çok alanda yer aldığımızı fark etmişsinizdir. Tabii ki de bir kişi tüm alanlara yönelmeyecek. Hepimizin daha çok sevdiği bir alan çıkacak kimisi zemini severken, kimisi betonu, kimisi çeliği, kimisi suyu kimisi de karayollarını sevecek. Bu bağlamda hepimiz bir dal seçeceğiz. Peki bu dallar ne ve ne ile uğraşırlar? Bu yazımız da bunlardan bahsedeceğiz.


İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALLARI:

1-MEKANİK:

Öğrencilerin mekanik kavramıyla ilk tanıştığı ders “statik”tir bunu da dinamik ve mukavemet takip eder.
Mekanik, mühendislik eğitiminde büyük öneme sahip kavramlar bütünüdür. O nedenle mekaniğin, herhangi bir nedenden dolayı eğitim yılları içinde sindirilmemesi durumunda, pratikte hep bir eksiklik olacaktır.
Peki mekanik nedir? Mekanik, çeşitli kuvvetlerin etkisi altındaki cisimlerde denge ve hareket şartlarını inceleyen ve açıklayan bilim dalıdır. Gözlemlerle elde edilen sonuçları başlangıç olarak ele alıp, fiziksel bir olayı tanımlayan çeşitli etkenler arasında değişmeyen bağlantıları (olayın yasalarını) belirlemeye çalışmaktır.

Mekanikte incelenen cisimler sekil değiştirebilen ve şekil değiştiremeyen olmak üzere ikiye ayrılır.

Mekanik
1- Şekil Değiştirmeyen(Rijit) Cisimler Mekaniği:
- Statik: Dengede bulunan sistemlerle ilgilenir.
- Dinamik: Hareket halindeki sistemlerle ilgilenir.
2- Şekil Değiştiren Cisimler Mekaniği:
- Mukavemet: Deformasyonla ilgilenir.
3- Akışkanlar Mekaniği:
- Sıkıştırılamayan Akışkanlar(Hidrolik)
- Sıkıştırılabilen Akışkanlar

2- GEOTEKNİK:

İnşaat mühendisliği yapılarının dayandıkları veya içinde yer aldıkları zemin veya kaya ortamları ile etkileşimlerini konu alan bu uzmanlık alanı inşaat mühendisliğinin en genç uzmanlık alanıdır. “Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği”nin ortak adıdır. Geoteknik mühendisliği uygulamalarının tasarım ve sorunlarının değerlendirilmesi için yeterli bir “Zemin Mekaniği” ve “Temel İnşaatı” bilgisine sahip olunması gerekir.
Bir Geoteknik Mühendisi; malzemenin davranışını çözümleyerek: “Liman Yapıları, Toprak Barajlar, Yamaç Dayanımı Problemleri, Dayanma Yapıları, Derin ve Yüzeysel Temeller, Yeraltı Yapıları” gibi inşaat mühendisliğinin doğuşundan beri var olan sorunları en ekonomik ve en güvenli şekilde çözmek zorundadır.
Geoteknik öğretimine eklenen konular:
- Geoteknik Deprem Mühendisliği
- Zemin İyileştirme Yöntemleri
- Çevre Geotekniği
- Şişen ve Çöken Zeminler
Bir geoteknik incelemenin asıl amacı: İnşaat için seçilen sahada zemin tabakalaşmasının,bu tabakaların mühendislik özelliklerinin belirlenmesi ve bu verilere dayanarak güvenli ve ekonomik bir temel sisteminin seçilmesidir. Zemin incelemesi amacına uygun olarak üst yapı ve temel sistemine yönelik gerekli tasarım parametreleri de içermektedir.
Geoteknik:
1- Zemin Mekaniği: Zeminlerin mühendislik özelliklerini ve davranış biçimlerini inceler.
2- Temel İnşaatı: Uygulama problemleri için mühendislik tasarımlarını geliştirir.
3- Zemin Dinamiği: Zeminlerin dinamik yükler etkisi altında mühendislik özellikleri ve davranış biçimlerini inceler.

3- ULAŞTIRMA

Ulaştırma, farklı yerleşimler arasında insan ve yük hareketleri (ve haberleşmesi) için sağlanan hizmetlerdir. Ulaşım mühendisi ise bu insan ve yükün güvenli, yeterli, uygun ve ekonomik taşınabilmesini sağlayacak çeşitli ulaşım sistemlerinin ve bileşenlerinin planlanması, projelendiril- mesi ve işletimi ile igilenen bir uzmanlık alanıdır.
Yeterli bir ulaşım, gelişime neden olur. Gelişim sayesinde ulaşıma ihtiyaç artar ve bu da arttıkça gelişimi teşvik eder. Ancak ulaşım problem olarak da görülmektedir. Nüfus dağılımını, konut ihtiyaçlarını, iş imkanlarını etkilediği için sosyal bir problemdir. Ulaşım her ne kadar kamu kullanımında olsa da hükümet tarafından da tesis edilip düzenlendiği için politik bir problemdir. Ulaşım hizmetlerinin hem satıcı hem de alıcısı için analiz edilmesi gerektiği için iş yönetimi problemidir ve son olarak da hava, kara, su gibi insan, hayvan ve bitki yaşamının gereksinimlerini de etkilediği için bir çevre problemidir.
Bu kadar problem olması sebebiyle, ancak farklı disiplinler sayesinde en iyi çözüm sağlanabilmektedir. Bu disiplinlerden ayrı olarak Ulaştırma ana bilim dalı alt birimlere ayrılmaktadır. Bu birimler öncelikle; Karayolu, Demiryolu ve Hava Ulaşımları olarak ayrılabilir. Bu birimlerin parçası oalrak “Ulaşım Planlaması, Ulaşım Ekonomisi, Ulaşım İşletmesi, Ulaşım Üst Yapısı” gibi alt bilimlerle de nitelendirilebilir.
Karayolları, demiryolları, uçak pistleri ve petrol boruları inşaat mühendisliğinin ulaşım alanına girer. Bu yapıların, özellikle karayolu ve demiryolları, tasarım ve yapım kuralları lisans seviyesinde eğitim gören öğrencilere aktarılmaktadır. Bu yapıların yapımı sırasında büyük hacimde toprak ve kayanın yer değiştirmesi gerekecektir. Bu nedenle “Toprak İşleri, Yapı Makineleri, Ölçme Bilgisi” gibi dersler bu alan için çok önemlidir.
Bu ulaşım yapıları üzerine yapılacak tüneller ise başlı başına bir uzmanlık alanıdır. Bu alana giren bir diğer konu is trafik düzenlenmesidir.

4- HİDROLİK

Suya bir çok alanda gereksinim duymaktayız. Yaşamımızı sağlıklı sürdürmek; kağıt boya gibi malzemelerin üretmek; caddelerin sulanması, parkların sulanması gibi kentsel yaşamımızın sağlıklı ve çağdaş koşullarda sürdürmek ve son olarak bilimsel çalışmalarda kullanmak için istediğimiz miktarda ve kalitedeki suyun sürekli olarak temin edilmesi gereklidir. Bu bağlamda, başta inşaat mühendisleri olmak üzere konuyla ilgili diğer mühendislerin ve temel araştırmacıların suyla ilgileri sürekli olarak devam eder. Bildiğiniz üzere su canlı hayatında en önemli unsurdur. Suyun hem istenilen miktarda ve kalitede hem de istenilen zamanda temin edilmesi toplumun gelişmişlik seviyesini gösterir.
Su kaynakları mühendisliği, suyun kullanımı, kontrol edilmesi ve işletilmesiyle ilgili tüm yapıların planlanması, tasarımı, inşası ve işletimiyle ilgilenir.
Projelerin tasarımından önce ne kadar suya gereksinim duyulduğu ve ne kadar suyun mevcut olduğunun tespit edilmesi gerekmektedir. Su miktarında bilgi sahibi olabilmemiz için “hidroloji bilimi” kullanılır. Hidroloji bilimi, dünya üzerindeki suyun oluşumunu, dağılımını, yer üstündeki ve altındaki hareketini, özelliklerini ve bu özelliklerin zaman ve coğrafi konumla değişimini ve çevreyle olan ilişkisini inceler.
Hidrolojinin su kaynakları mühendisliğindeki yerini anlayabilmek için, su kaynakları mühendisliğinin konularına ve bir su kaynakları mühendisinin çözmesi gereken problemlere bakmak gerekir.
Su Kaynakları Mühendisliği Konuları:
- Su Kullanımı
- Su Kontrolü
- Su Kalitesi ve İşletimi
Her alanda olduğu gibi bu alanda da karşılaşılan problemler vardır fakat bu alanda karşılaşılacak olan problemler diğer alanlarda oluşan problemlere göre daha karmaşıktır. Su mühendisliği problemleri, bölgenin topografik, jeolojik ve hidrolojik değişiklikler göstermesi nedeniyle yöreye göre değişim gösterir. Bu yüzden büyük su kaynakları mühendisliği uygulamalarında tip proje diye bir kavram söz konusu değildir.
Su Kaynakları Mühendislerinin Karşılaşabileceği Başlıca Problemler:
- Ne kadar suya ihtiyaç vardır?
- Mevcut su ne kadardır?
- Suyu kim kullanır?
Su biliminin temel kavramı ise “hidrolojik devir”dir. Hidrolojik devir Yeryüzündeki suyun faz değiştirerek, hidrosfer, litosfer, atmosfer ve biyosfer tabakaları arasındaki hareketidir.

5- YAPI

Yapı canlı veya cansız bütün varlıkların doğal gereksinimlerini karşılamak üzere, çeşitli yapı gereçleri ve yapım teknikleri uygulanarak oluşturulan yer altı ve yer üstü yapılarının tamamıdır. Yapı ana bilim dalı, yapı analizi ve taşıyıcı sistem tasarımı konuları üzerine çalışan inşaat mühendisliği alanıdır. Başlıca konuları çelik yapılar, betonarme yapılar, ahşap yapılar, yapı statiği ve yapı dinamiğidir.
Yapı mühendisliğinin amacı, yapıları belirli bir güvenlik, yeterli bir rijitlik ve en ekonomik olarak boyutlandırmaktır. Yapı mühendislerinin ilgi alanları ise yapılan statik modellenmesini, statik analizini yapmaktır. Burada amaç, oluşan kuvvet ve gerilmelerin en doğru şekilde hesaplanmasıdır.
Yapı dediğimiz zaman aklımıza ilk olarak ülkemizde en çok yer alan “betonarme” ve ikinci olarak da yeni yeni ismini duyduğumuz “çelik” gelmektedir. Peki bunlar tam olarak nedir?
1- Betonarme:
Demir bir çubuktan iskeleti olan beton yapıya denir. Bu sayede betonun sağlamlığı, basınçlara karşı dayanıklılığı daha da artmış olur. Yangına karşı tam bir güvenlik sağlar. Demirden bir çubuk yeni yapılmış betonun içine konursa ve betonun iyice donması sağlanırsa, betonun sağlamlığı, basınçlara karşı dayanıklılığı arttırılmış olur.
Donan bir betonun içinden demir çubuğu çekip çıkarmak çok zordur. Çünkü beton donarken büzülür, çeliğe iyice yapışır. Öte yandan, çeliğin de betonun da ısı farkıyla uzayıp kısalmaları aynıdır. Bu bakımdan bu iki madde birbirlerine çok iyi uyar. Ayrıca, betonun suyu donmaya yeter, demiri paslandırmaz. Betonarme yangına karşı tam manasıyla bir güven sağlar. Daha çok yük taşır, sarsıntılara karşı dayanıklıdır. Tamir ve bakım masrafı azdır.
Betonarme, çelik ile betonun karıştırılarak kullanılmasına denilmektedir. Günümüzde inşaat sektöründe en çok betonarme binalar yapılmaktadır. Çünkü betonarmenin pek çok faydası bulunmaktadır. Bir kere betonarme ekonomik bir yapı modelidir. Ayrıca inşaatların son derece hızlı tamamlanması betonarme sayesinde olmaktadır. Betonarme yangına karşı korur,böcek barındırmaz, aşındırma yapmaz, çok uzun yıllar boyunca binanın hasar görmeden kullanılmasını sağlar. Saydığımız tüm bu faydalar nedeniyle günümüzde inşa edilen binaların neredeyse hepsinde betonarme kullanılmaktadır. Betonarmede, inşa edilecek binanın kolonları veya kat zeminleri için bir kalıp oluşturulmaktadır.
Oluşturulan bu kalıbın içine de kalın çelik teller konulmaktadır. Daha sonra da bu kalıbın içerisine çimento dökülerek çimentonun katılaşıp beton haline gelmesi beklendikten sonra kalıbın dış tahtaları sökülerek işlem tamamlanmaktadır. Özellikle teknolojinin gelişmesiyle birlikte inşaat sektöründe kullanılmaya başlanan gelişmiş makineler ile betonarme inşaatlar eskisinden çok daha kısa sürede bitirilmektedir.
Betonarme kavramı
Ülkemizde inşaat sektöründe son derece olumlu ve faydalı gelişmeler yaşanmaktadır. Özellikle inşaat sektöründe kullanılan makinelerin teknolojiye ayak uydurarak gelişmesi sayesinde artık inşaatların çok kısa sürede bitirilebilmesi mümkün hale gelmiştir. İnşaat makinelerinde yaşanan bu gelişme kendisini en çok betonarme yapı tipi ile inşa edilen yapılarda göstermiştir. Artık betonarme binalar 1 yıl içerisinde çok kolay bir şekilde bitirilebilmektedir.
Betonarme kullanımı


Betonarme pek çok binada kullanılan bir yapı inşa tekniğidir. Günümüzde binalar betonarme, çelik yapı, prefabrik veya da ahşap olmaktadır. Gerçi artık ahşap yapıda binalar pek inşa edilmemektedir. İnşaat sektöründe en çok kullanılan yapı tipi betonarme olduğu için de insanlar en çok betonarme nedir diye merak etmektedirler. Ülkemizde sıklıkla meydana gelen depremlerden ötürü betonarme binaların yapımı aşamasında depreme uyumluluğu, testler doğrultusunda bina yapımı öncesi netlik kazandırılarak yapının inşasına başlanılmakta. Çeliklerle desteklenmiş beton karşımı yapıların yıllar boyunca sağlamlığını koruyor olması, betonarme kullanımının önemi belirtiyor.
2- Çelik:
Bugünkü anlamda çelikten önce, ilk olarak demir yapı malzemesi olarak kullanılmıştır. Demir malzeme kullanılarak ilk inşa edilen mühendislik yapıları köprülerdir. İlk köprü 1778’de İngiltere’de 31 m açıklıklı olarak font kullanılarak imal edilmiştir. Font, ham demire yaklaşık % 4- 5 kadar Karbon ilave edilmesi ile edilen yüksek dayanımlı gevrek alaşımdır. Fontun basınç mukavemetinin yüksek olmasının yanı sıra çekme mukavemetinin düşük olması nedeniyle, köprüler genellikle kargir köprüler gibi kemer şeklinde imal edilmiştir.
Demir önceleri sadece silah ve eşya yapımında kullanılabilmiştir. İngiltere’de yüksek fırın yöntemiyle büyük miktarda demir ve font üretiminin başlaması ile yapı malzemesi olarak kullanılabilmesi olanağı ortaya çıkmıştır.
1875 yılından itibaren dövme çelik ve dökme çelik yapı malzemesi olarak kullanılmaya başlanmış. Çekme mukavemetinin de yüksek olduğu dövme ve dökme çelik ile daha büyük köprüler inşa edilebilmiştir.
20. yüzyılın başından itibaren elektrik fırınlarında, ham demirin arıtılması sağlanabilmiş böylece büyük miktarda dökme çelik üretimine geçilmiştir. Bununla birlikte 1890 yılından itibaren dövme çelik yerini tamamen dökme çeliğe bırakmıştır. Dökme çeliğin kullanılmaya başlanmasıyla da modern çelik tekniği ortaya çıkmış ve bu alanda büyük ilerlemeler olmuştur. II. Dünya savaşından sonra özellikle Almanya ve diğer ülkelerde, modern çelik yapıların kullanımı hızla yaygınlaşmıştır.
1.2) Malzeme iç yapısı ve Üretimi:
Mekanik olarak işlenebilen yani, dövülerek, preslenerek, haddeden geçirilerek şekil alabilen demir alaşımlarına çelik denir. Çelik alaşımları, demir dışında aşağıda aşağıdaki bileşenleri içermektedir.

 Karbon (C) [% 0.16-0.20]

 Fosfor

 Kükürt

 Azot

 Silisyum

 Manganez

 Bakır

 Krom

 Nikel

 Vanadiyum

 Molibden

Çeliğin mekanik özelliklerini belirleyici en önemli parametre içeriğindeki Karbon miktarıdır. Çelik içindeki Karbon arttıkça çeliğin mukavemeti ve sertliği artmaktadır. Ancak sertliğin artması sünekliğin azalması anlamına gelmektedir. Çelik cinsleri içindeki karbon miktarlarına göre sınıflandırılırlar.

Üretim aşamaları

 Yüksek fırınlarda kok kömürü yakılarak demir cevherinin ergitilmesi sonucu ham demir elde edilir.  Thomas, Siemens-Martin, Bessemer vb. ısıl işlem yöntemlerinden biri kullanılarak özel fırınlarda ham demirin arıtılıp, katkılanması sonucu sıvı haldeki çelik malzeme (alaşım) elde edilir.

 Sıvı haldeki çelik malzemesi “haddeleme” olarak isimlendirilen sıcak şekillendirme işlemine tabi tutulur ve istenilen en kesit özelliklerine sahip elemanlar (hadde ürünleri) üretilir.
Yüksek mukavemetli çeliklerde kullanılır Çelikte şekil verme işlemi kristalleşme sıcaklığının üstünde yapılırsa, mekanik özelliklerde herhangi bir değişme olmaz. Ancak şekil verme işlemi soğuk ortamda yapılırsa mekanik özellikler büyük ölçüde değişime uğrar.

1 yorum:

Blogger tarafından desteklenmektedir.