Taşıyıcı Halatların Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

(1)

ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ  FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Özlem SALMAN

Anabilim Dalı : Makina Mühendisliği Programı : Konstrüksiyon

HAZĠRAN 2010

TAġIYICI HALATLARIN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ

(2)

(3)

HAZĠRAN 2010

ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ  FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Özlem SALMAN

(503081213)

Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 07 Mayıs 2010 Tezin Savunulduğu Tarih : 08 Haziran 2010

Tez DanıĢmanı : Prof. Dr. C. Erdem ĠMRAK (ĠTÜ) Diğer Jüri Üyeleri : Doç. Dr. Cemal BAYKARA (ĠTÜ)

Yrd. Doç. Dr. Cüneyt FETVACI (ĠÜ)

(4)

(5)

(6)

(7)

ÖNSÖZ

Yüksek lisans tez çalıĢmam sırasında bilgi ve birikimi ile bana yol gösteren ve hiçbir zaman desteğini esirgemeyen hocam Prof. Dr. C. Erdem ĠMRAK‟a, ayrıca deney laboratuarının kullanılması ve deneylerimin gerçekleĢtirilmesi esnasında yardımını esirgemeyen Doç. Dr. Haydar LĠVATYALI‟ya teĢekkür ederim.

Bu çalıĢma için test aparatlarının üretimini gerçekleĢtiren teknisyen Orhan KAMBUROĞLU‟ na ve Sami FĠDANLI‟ ya desteklerinden dolayı çok teĢekkür ederim.

Tez çalıĢmam sırasında daima beni motive eden, Ģevkimin kırıldığı zamanlarda beni güdüleyebilmek için elinden geleni yapan, baĢarılarımla mutlu olacağını bildiğim arkadaĢım Ġlker KARĠPÇĠN‟e desteklerinden dolayı teĢekkür ederim.

Son olarak beni bugünlere getiren, tez çalıĢmam esnasında benden maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen aileme teĢekkürü bir borç bilirim.

Mayıs 2010 Özlem SALMAN

(8)

(9)

ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa ÖNSÖZ ... v ĠÇĠNDEKĠLER ... vii KISALTMALAR ... ix ÇĠZELGE LĠSTESĠ ... xi

ġEKĠL LĠSTESĠ ... xiii

ÖZET ... xv SUMMARY ... xvii 1.GĠRĠġ ... 1 2.TEL HALATLAR ... 3 2.1GiriĢ ... 3 2.2Tel Halatlar ... 6

2.2.1 Tel Halatların Yapısı ... 7

2.2.2 Halat Sarım Yönü ... 8

2.2.3 Halat Çapı ... 9

2.2.4 Preforme (Ön ġekil VerilmiĢ) Halatlar ... 9

2.3Tel Halat Malzemesi ... 9

2.3.1 Parlak AlaĢımsız Tel ... 10

2.3.2 Parlak AlaĢımlı Tel ... 10

2.3.3 Çinko Kaplı Tel ... 10

2.4 Tel Halat Ġmalat Parametreleri ... 11

2.5 Tellerin Özellikleri ve Tanımları ... 12

2.6 Tel Mukavemet Değerleri ... 13

2.7 Demet ÇeĢitleri ... 13

2.8 Öz Tipleri ... 15

2.9 Halat Tipleri ... 15

2.10 Halat Servis DıĢı Bırakma Kriterleri ... 18

3.HALAT TESTĠ ... 23

3.1 Bir Tel Halatın Eksenel Testi ... 23

3.2 Halat Dayanımı Üzerinde Halat Boyutunun Etkisi ... 29

3.3 Sonuç ... 33

4.TEL HALATLARDA ELASTĠSĠTE MODÜLÜ ... 35

4.1 Tanım ... 35

4.2 Helisel Halatlarda ve Demetlerde Elastisite Modülü Hesapları ... 36

4.3 Demetli Halatlarda Elastisite Modülü ... 38

5.DENEY KRĠTERLERĠ VE UYGULANAN YÖNTEMLER... 39

5.1Deney kriterleri ... 39

5.1.1 Halatlar Ġçin Deney Kriterleri ... 39

5.1.2 Demetler Ġçin Deney Kriterleri ... 40

5.1.3 Teller Ġçin Deney Kriterleri ... 40

(10)

5.2.1 Halatlara Uygulanan Yöntemler... 40

5.2.2 Kordon Ve Tel Numunelerin Hazırlanması ... 44

5.2.3 Deneylerde Kullanılan Test Cihazları ... 44

5.2.4 Deneylerde Kullanılan Çelik Halatlar ... 46

5.2.5 Halat Tellerin Çekme Testi ... 46

5.2.6 Halat Kordonlarının Çekme Testi ... 51

6.YAPILAN ÇALIġMALAR... 53

6.1Halat Deney Sonuçları ... 53

6.2Demet Deney Sonuçları ... 55

6.3Tel Deney Sonuçları ... 57

7.SONUÇ VE DEĞERLENDĠRME ... 67

KAYNAKLAR ... 69

(11)

KISALTMALAR

(12)

(13)

ÇĠZELGE LĠSTESĠ

Sayfa

Çizelge 3.1 : Elastisite modülü. ... 25

Çizelge 3.2 : Ġki tip halat için mevcut ve hesaplanan dayanım değerleri ... 31

Çizelge 3.3 : 6x25 fiber özlü düz demetli tel halatın nominal gerilmesi. ... 33

Çizelge 5.1 :Deney uzunlukları [30]. ... 39

Çizelge 5.2 : 6 mm 8mm, 10mm 6x7 standard tip halat bileĢenlerinin çap bilgileri. ... 46

Çizelge 6.1 : Halat deney sonuçları. ... 55

Çizelge 6.2 : Demet deney sonuçları. ... 57

Çizelge 6.3 : 8 mm olan halata ait merkez demetin 0.93 mm çaplı merkez teline uygulanan deney sonucları. ... 59

Çizelge 6.4 : 8 mm olan halata ait merkez demetin 0.85 mm çaplı dıĢ teline uygulanan deney sonucları. ... 61

Çizelge 6.5 : 6 mm olan halata ait merkez demetin 0.83 mm çaplı merkez teline uygulanan deney sonucları. ... 63

Çizelge 6.6 : 6 mm olan halata ait merkez demetin 0.75 mm çaplı dıĢ teline uygulanan deney sonucları. ... 65

Çizelge A.1 : DIN 15 020 standardına gore izin verilebilir kırık tel sayısı. ... 71

(14)

(15)

ġEKĠL LĠSTESĠ

Sayfa

ġekil 2.1 : M.Ö. 2000 Mısır‟da halat üretimi. ... 3

ġekil 2.2 : M.Ö. Mısır‟da halat uygulaması. ... 3

ġekil 2.3 : 1586 yılında St. Peter‟s meydanına inĢa edilen dikilitaĢ. ... 4

ġekil 2.4 : Halat üretimi. ... 5

ġekil 2.5 : 4 telin bükülmesiyle oluĢan demet. ... 5

ġekil 2.6 : 3 demetin bükülmesiyle oluĢan halat. ... 6

ġekil 2.7 : Tel halat bileĢenleri [4]... 8

ġekil 2.8 : Halat sarım yönü [4]. ... 8

ġekil 2.9 : Halat çapının ölçülmesi [4]. ... 9

ġekil 2.10 : Halat içinde tellerin gösterimi. ... 12

ġekil 2.11 : Demet çeĢitleri. ... 14

ġekil 2.12 : Demet konstrüksiyonları. ... 15

ġekil 2.13 : Halat çeĢitleri. ... 16

ġekil 2.16 : Halat kullanımdan alma sebepleri [9-13]. ... 21

ġekil 3.1 : 6x19 Seale IWRC tipi halatta ki yük deformasyonu. ... 23

ġekil 3.2 : Clip gage. ... 24

ġekil 3.3 : Yük eğilme (sapma) eğrisi. ... 25

ġekil 3.4 : 200000-lb (888kN) test cihazı. ... 26

ġekil 3.5 : Halat demeti sonu bağlantısı. ... 27

ġekil 3.6 : Bir demet için yük eğilme (sapma) eğrisi. ... 27

ġekil 3.7 : Tel halat üzerinde clip gage... 28

ġekil 3.8 : Halat yük-eğilme (sapma) eğrisi ... 29

ġekil 3.9 : d/d0 f5 fonksiyonu grafiği. ... 32

ġekil 4.1 : Kullanılan tel halat elastiklik modülü. ... 36

ġekil 4.2 : Halat elastisite modülü için referans değerler. ... 37

ġekil 5.1 : Kıvırma gözü ve preslenmiĢ kurĢun yöntemi ile hazırlanmıĢ numune. ... 41

ġekil 5.2 : Ġnoks kilit. ... 42

ġekil 5.3 : Tel ayırma iĢlemleri [33]. ... 42

ġekil 5.4 : Tel halat test numunesi. ... 43

ġekil 5.5 : Tel halat çekme testi. ... 43

ġekil 5.6 : Kopan tel halat numunesi. ... 44

ġekil 5.7 : Shimadzu çekme cihazı. ... 45

ġekil 5.8 : MTS 322 çekme cihazı. ... 45

ġekil 5.9 : Halat teli çekme aparatı 1‟in katı model görüntüsü. ... 47

ġekil 5.10 : Halat teli çekme aparatı 1. ... 47

ġekil 5.11 : Halat teli çekme aparatı 2‟nin katı modeli. ... 48

ġekil 5.13 : Halat teli çekme aparatı 3‟ün katı model görüntüsü... 49

(16)

ġekil 6.1 : 10 mm halatın gerilme - birim Ģekil değiĢimi grafiği. ... 54

ġekil 6.2 : 8 mm halatın gerilme- birim Ģekil değiĢimi grafiği. ... 54

ġekil 6.3 : 6 mm halatın gerilme - birim Ģekil değiĢimi grafiği. ... 55

ġekil 6.4 : Halat dıĢ demeti. ... 56

ġekil 6.5 : 8 mm halat dıĢ demetinin gerilme- birim Ģekil değiĢimi grafiği. ... 56

ġekil 6.6 : 6 mm halat dıĢ demetinin gerilme - birim Ģekil değiĢimi grafiği. ... 57

ġekil 6.7 : 8 mm halatın merkez demetine ait 0.93 mm çaplı merkez tel. ... 58

ġekil 6.8 : 8 mm halat telinin gerilme - birim Ģekil değiĢim grafiği. ... 58

ġekil 6.10 : 8 mm halatın merkez demetine ait 0.85 mm çaplı dıĢ tel. ... 60

ġekil 6.13 : 6 mm halatın merkez demetine ait 0.83 mm çaplı merkez tel. ... 61

ġekil 6.15 : 6 mm halat telinin gerilme - birim Ģekil değiĢim grafiği. ... 62

ġekil 6.17 : 6 mm halatın merkez demetine ait 0.75 mm çaplı dıĢ tel. ... 64

ġekil A.1 : Halat çekme makinası sıkma çeneleri. ... 72

ġekil A.2 : Tel çekme aparatı 1‟in montaj resmi. ... 73

ġekil A.3 : Tel çekme aparatı 1‟in imalat resmi. ... 74

ġekil A.4 : Tel çekme aparatı 1‟in imalat resmi. ... 75

ġekil A.5 : Tel çekme aparatı 2‟nin montaj resmi. ... 76

ġekil A.6 : Tel çekme aparatı 2‟nin imalat resmi. ... 77

ġekil A.7 : Tel çekme aparatı 2‟nin imalat resmi. ... 78

ġekil A.8 : Tel çekme aparatı 3‟ün montaj resmi. ... 79

ġekil A.9 : Tel çekme aparatı 3‟ün imalat resmi. ... 80

ġekil A.11 : Tel çekme aparatı 4‟ün montaj resmi. ... 82

ġekil A.15 : ÇeĢitli çaplarda telleri çekmek amacıyla tasarlanan aparat resimleri. ... 86

ġekil A.16 : G76-1 model aparatın boyut bilgileri. ... 88

ġekil A.18 : G76-5P model aparatın boyut bilgileri. ... 89

ġekil A.19 : G463 model aparatın boyut bilgileri. ... 89

ġekil A.21 : G185-20P model aparatın boyut bilgileri. ... 90

ġekil A.24 : G170-100H model aparatın boyut bilgileri. ... 92

(17)

TAġIYICI HALATLARIN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠNĠN ĠNCELENMESĠ ÖZET

Helisel sarımlı halatlar, geniĢ ve önemli bir mühendislik eleman sınıfı oluĢturur. Eksenel dayanım ve rijitlik sağlayacak düzenli bir geometrik formda helisel olarak bir araya getirilmiĢ demetlerden oluĢurlar. Helisel tel demeti genellikle bir çekirdek ve onun etrafını çevreleyen bir veya birkaç katmandan oluĢan tel demetidir. Bu elemanların en önemli özelliği büyük eksenel yükleri düĢük eğilme ve burulma rijitliği ile taĢımalarıdır.

Sahip olduğu karmaĢık geometriden dolayı bir halat teli yükleme sırasında uzama, kesme, eğilme, burulma, temas, sürtünme ve olası yerel plastik davranıĢ etkilerinin birleĢimine maruz kalır. Eksenel yükleme (uzama ve burulma) uygulandığında bu yapılar yükleme sonrasında da helisel karakteristik göstebilir. Dolayısıyla bu özellik bu tür yapıların analizini basitleĢtirmede kullanılabilir ve böylece sayısal çözümlemelerde model büyüklüğü azalır.

Bu çalıĢmada, çelik tel halatların statik yük altındaki gerilme durumu deneysel olarak sunulmuĢtur. Çelik tel halatlar, normal malzeme numunelerinden farklı kesit ve yapıya sahip olduğundan klasik yöntemlerle testlerin yapılması mümkün değildir. Bu nedenle, farklı yöntemler incelenerek çekme testleri gerçekleĢtirilmiĢtir.

Deneylerde üç farklı çelik tel halat kullanılmıĢtır. Bu halatların tel ve demetlerine de ayrı ayrı çekme deneyi uygulanmıĢtır. Bu deneyler sonucunda, halatların demetleri ve telleri arasındaki iliĢki incelenmiĢtir.

Bu tez çalıĢmasında çelik tel halatlara ve bileĢenlerine (demet, öz, tel) çekme deneyi yaparken kullanılabilecek en uygun deney aparatının seçimi ve neticelerinin değerlendirilmesi amaçlanmıĢtır.

(18)

(19)

INVESTIGATION OF HAULING ROPES MECHANICAL PROPERTIES SUMMARY

Helical wire ropes constitute a wide class of important engineering component. They comprise groups of wires spun helically together in a regular geometric pattern to form an integral unit to provide axial strength and stiffness. It is well known that a major advantage of such elements is their capacity to support large axial loads with comparatively small bending or torsional stiffness.

Due to its complex geometry, a wire in rope is subjected to the combined effects of tension, shear, bending, torsion, contact friction and possible local plastic yielding when loaded. When they are subjected to axial loads (tensile and torsional), these structures may still exhibit the helically symmetric characteristic after loading. For this reason, this feature can be used to simplify the analaysis of these structures and to reduce model size in numerical simulations.

In this study, strength of wire ropes under static load is presented experimentally presented. It is not possible that tensile test achieve with conventional method because of the wire ropes have different section and composition in comparison with regular material. Therefore, tensile tests are realized by using the different methods. In this study, three different wire rope geometry were used for achiving the tensile test. The strands and the wires of these wire ropes are tested one by one. In consequence of the experiments, relations between the wires, the strands and the ropes are presented.

It is aimed to investigate the most appropriate apparatus for tensile tests of steel wire ropes and its components (core ,wire, strand).

(20)

(21)

1. GĠRĠġ

Günümüzde tel halatlar; asansör, vinç, köprü, teleferik gibi sistemlerde maden iĢletmelerinde, denizcilikte yük kaldırma ve iletme elemanı olarak yaygın kullanılırlar. Tel halatların mekanik özellikleri çok az bilinmektedir. ĠĢletme personeli tel halatların bakımı, kontrolü ve kullanımları hakkında gerekli bilgiden yoksun ise, düzgün ve emniyetli bir çalıĢma gerçekleĢtirilemez. Tasarımcıdan baĢka kullanıcının da tel halatlar hakkında gerekli bilgilere sahip olması gerekir.

Halat davranıĢlarının incelenmesinin ilk aĢaması halatların yapımı ve yapısının anlaĢılmasıdır. Bu nedenle ikinci bölümde halatlar genel olarak tanıtılmıĢtır. Tel halatların genel yapısı, halat teli malzemesi, kullanım yerlerine göre halat konstrüksiyon çeĢitleri ile ilgili bilgiler verilmiĢtir. Ayrıca tel halatların imalatı veya çalıĢtırılması sırasında oluĢabilecek halat kusur ve hasar türleri açıklanmıĢ ve tel halatları servis dıĢı bırakmak için standartlarda DIN15 020 belirtilen izin verilebilir maksimum kusur, hasar türleri ve bunların mertebeleri açıklanmıĢtır.

Tel halatın hesaplanmasının amacı, yeteri derecede çalıĢma ömrüne sahip uygun bir halatı seçebilmektir. Halatın seçiminde yorulma mukavemeti ve aĢınma direnci dikkate alınmalıdır. Çünkü doğru seçilen halatın çalıĢma ömrü, yorulma ve aĢınma nedeniyle azalmaktadır. Günümüzde bu elemanların mekaniksel davranıĢlarını belirlemek için değiĢik analitik modeller mevcuttur. Bu modellerin temelini oluĢturan teori, helisel tel demeti olarak adlandırılan yaygın bir elemanter sisteme dayanmaktadır. Üçüncü bölümde halatların matematik modellenmesi ve halatlara uygulanan testler hakkında yapılan çalıĢmalar sunulmuĢtur. Dördüncü bölümde elastisite modülünün bulunabilmesi ile ilgili çalıĢmalar sunulmuĢtur. Halat mukavemet değerlerini bulmaya yönelik analitik ve sonlu elemanlarla metodu ile yapılan çalıĢmalar değerlendirilmiĢtir. Literatürde tel halatlarla ilgili yapılan deneysel çalıĢmalar kısıtlıdır. Deneysel çalıĢmalarda aparat seçimi yanlıĢlığı nedeniyle sağlıklı olmayan deney neticeleri irdelenmiĢtir.

Çelik tel halatlar, normal malzeme numunelerinden farklı kesit ve yapıya sahip olduğundan klasik yöntemlerle testlerin yapılması mümkün değildir. Bu nedenle

(22)

beĢinci bölümde TS ve API standartlarından alınan bilgiler ıĢığında deney kriterleri açıklanmıĢ ve halat, demet (kordon) ve tel çekme deneyleri için ayrı ayrı aparatlar tasarlanmıĢ ve bu aparatlarla çekme deneyleri yapılmıĢtır. Standartlarda belirlenen kriterleri sağlayana dek deneyler tekrar edilmiĢ. Bu deneyler sonucunda en uygun aparata karar verilmiĢtir.

Altıncı bölümde ise halat, demet ve tel deney sonuçları grafikler Ģeklinde verilmiĢ ve bu sonuçlar tablo halinde birbiriyle kıyaslanmıĢtır.

(23)

2. TEL HALATLAR

2.1 GiriĢ

Uygarlığın ilk kazanımlarından olan halatlar, saç ya da bitki malzemelerinden yapılmıĢtır. Halatların en eski örneklerine yaklaĢık M.Ö. 12000‟den 9000 yılına kadar olan tarihlerde rastlanır. Finlandiya‟da bulunan halatların kalıntılarının Mezolitik dönemden (M.Ö. 9000-3000) kaldığı, Mısırda bulunan ve devetüyünden yapılanların ise 4000 yıldan daha eski olduğu varsayılıyor. Mısır‟daki bazı duvar resimleri (M.Ö. 2000) halatların üretiminin papirus, deri ya da palmiye elyafından yapıldığını gösteriyor (ġekil 2.1).

ġekil 2.1 : M.Ö. 2000 Mısır‟da halat üretimi.

Halatlar balık ağı ya da tuzağı yapmak amacıyla, ayrıca ağır yükleri kaldırmak ve sürüklemek amacıyla kullanılmıĢtır. ġekil 2.2 devasa bir heykelin 200 adam tarafından kızak üzerinde 4 halat yardımıyla sürüklendiğini göstermektedir.

(24)

15. ve 16. yüzyılın teknoloji dehası olan Leonardo da Vinci, iki adet halat üretim makinası taslağı yaptı.

1586 yılında Papalığa bağlı mimar (kalfa) Frederico Fontana denetiminde Roma‟da St. Peter‟s meydanına bir dikili taĢ inĢa edildi. 327 ton ağırlığındaki taĢ planlandıktan aylar sonra 900‟den fazla adam 75 at ve çok sayıda ip geçirme sistemi yardımıyla ġekil 2.3‟te görüldüğü gibi fevkalade uyumlu bir eylem ile inĢa edilmiĢtir [1].

ġekil 2.3 : 1586 yılında St. Peter‟s meydanına inĢa edilen dikilitaĢ.

1830‟lu yıllarda madencilik kıl halatların kullanımına dayalıydı. Ortalama halat ömrü bir yıldan daha azdı. Halat kırılmaları birçok ölümcül kazaya sebep olmuĢtu.

Bugün kullanılan manada kordonların örülmesiyle elde edilen ilk tel halat 1834‟te 49 yaĢında ki maden mühendisi Wilhem August “Julius Albert” tarafından üretilmiĢtir. Alman Harz dağlarında çelik tellerden yapılan halat kullanılmasını önerdi ve nasıl yapılacağını açıkladı. Oberharzer tarihi ve müze cemiyetinde Julious tarafından yayınlanmıĢ bazı orijinal taslaklar mevcuttur. Albert tarafından önerilen ve uygulanan üretim metotları örnek alınarak birçok taslak hazırlanmıĢtır. ġekil 2.4‟te halat imalatı gösterilmektedir [2].

(25)

ġekil 2.4 : Halat üretimi.

Kullanılan teller 3.5 mm çapındaydı. Bir demet formu için ġekil 2.5‟te görüldüğü gibi 4 tel bükülmekteydi ve son halat için ġekil 2.6‟da görüldüğü gibi 3 demet bükülmekteydi. Demet ve halatların her ikisi de aynı yönde bükülmekteydi, günümüz terminolojisinde bunun anlamı düz sarımdır. Halatlar 1/3 yağ ve 2/3 iğne yapraklı ağaç reçinesi karıĢımı içeren bir leğene bandırılıyordu. Bu iĢlem Albert‟in de belirttiği gibi çeliği rutubetli maden kuyularında oluĢabilecek pastan koruyabilmek içindi. Üretim prosesi sonunda maden asansörüne nakliyesi için bobinlere sarılıyordu.

(26)

ġekil 2.6 : 3 demetin bükülmesiyle oluĢan halat.

Çelik tel halatların kullanımı ile kaldırma halatı maliyetleri etkili bir Ģekilde azalmıĢtır. Yüksek kalitede ithal edilen kıl halatlar yaklaĢık 1000 metresi 1000 taler (Avrupa‟nın 400 yıl boyunca kullandığı para birimi) iken çelik tel halatların 1000 metresi sadece 220 talerdir. Yeni çelik tel halatlar daha iyi ömre sahip olduğu için halat yenileme maliyeti azalmıĢtır: Kıl halatlar aĢağı yukarı yılda bir kez yenilenirken, çelik tel halatlar birkaç yıl kullanılabiliyordu. Bu endüstride Albert‟in çelik tel halatları sayesinde her yıl önemli miktarda para tasarrufu sağlanmıĢtır. 1870‟lerin baĢlarında halat özleri kullanılmaya baĢlanmıĢtır. O zamana kadar esnekliği artırabilmek için daha ince teller kullnılmıĢ ve demet sayısı 3‟ten 6‟ya arttırılmıĢtır [2].

2.2 Tel Halatlar

Çelik tellerden yapılan tel halatlar, transport makinalarının en fazla zorlanan önemli elemanlarından biridir. DeğiĢik çalıĢma Ģartları çeĢitli tipte halatların yapımını zorunlu kılmıĢtır.

Pratikte tel halatların karakteristik özellikleri çok az bilinmektedir. ĠĢletme personeli tel halatların bakımı, kontrolü ve kullanımı hakkında gerekli bilgiden yoksun ise, düzgün ve emniyetli bir çalıĢma gerçekleĢtirilemez. Tasarımcıdan baĢka kullanıcının da tel halatlar hakkında gerekli bilgilere sahip olması gerekir.

(27)

Tel halatların geliĢtirilmesi sonucu daha önceleri kullanılan zincirler bugün için kren imalatında kullanılmamaktadır. Tel halatların zincirlere karĢı üstünlükleri aĢağıda verildiği gibi sıralanabilir:

a) Hafif olmaları nedeniyle, hızlı çalıĢan kaldırma makinalarında kütle tesirleri azdır. b) ĠĢletme emniyetleri yüksek ve iĢletme kontrolleri kolaydır. Zincirler gibi birdenbire kopmayıp, kopan tellere dikkat edilmesiyle emniyet tedbirleri alınabilmektedir.

c) Zincirlerden çok daha elastik olduklarından hafif darbelere karĢı koyarlar. d) Yüksek hızlarda sessiz çalıĢırlar.

e) Yerine göre birim fiyatları zincirlere nazaran ucuzdur.

Ayrıca tel halatlar yüksek taĢıma mukavemetine sahiptir. ÇalıĢma sırasında ortaya çıkan aĢınma ve korozyon olayının dıĢında yorulma ve nemin etkisi ile mukavemetlerinden pek bir Ģey kaybetmemektedirler. Yükün halat içindeki çok sayıda tele dağılması nedeniyle iĢletme emniyeti oldukça yüksektir. Tel halatların, kendi ağırlıkları ile taĢıma kapasiteleri arasında uygun bir oran mevcuttur ve büyük bir elastik uzama miktarına sahiptirler. ĠĢletme sırasında gözle kontrol edilmeleri kolaylıkla gerçekleĢtirilir. Tel halatların taĢıma kapasiteleri ve çalıĢma özellikleri düĢük sıcaklıklarda değiĢmemektedir. Yalnız lif özlü halatlarla 1000C, çelik özlü halatlarla ise 250 0C‟nin üzerindeki sıcaklıklarda çalıĢılmamalıdır [3]. Normal ve yüksek sıcaklıklarda halat ucu bağlantısının kontrolü çok dikkatli yapılmalıdır. 2.2.1 Tel Halatların Yapısı

Tel halatlar, yüksek mukavemetli (genellikle 130-180 kg/mm2) ince çelik tellerden yapılırlar. Bu tür elemanların en önemli avantajı oldukça küçük eğilme ve burulma rijitlikleri sayesinde büyük eksenel yükleri taĢıma kapasiteleridir. Kullanma amacına göre bu teller çeĢitli Ģekillerde örülerek veya bükülerek halat Ģekline getirilir. Kordonlu halatlarda teller bir veya birkaç çekirdek tel etrafında yine bir veya birkaç katlı olmak üzere helis Ģeklinde bükülür ve bir kordon teĢkil eder. Daha sonra kordonlarda bitkisel (Manila veya sisal, daha az önemli amaçlar için kendir) öz etrafında yine helis Ģeklinde bükülürler ve bütün bir halat Ģeklinde bağlanırlar. Bir halatı oluĢturan bileĢenler ġekil 2.7‟de gösterilmiĢtir [3].

(28)

ġekil 2.7 : Tel halat bileĢenleri [4]. 2.2.2 Halat Sarım Yönü

DıĢ kordonların helis yönü, halatın sarım yönü olarak isimlendirilir. DIN 655,656 ve 6895 standartları tel halatların sarım yönü ile ilgilidir [5]. Bu standartlara göre dıĢ kordonların halat üzerine sarılıĢında helis yönünün sağ dönüĢlü olduğunu belirtmek için „Z‟ harfi, sola dönüĢlü olduğunu belirtmek için ise „S‟ harfi kullanılmaktadır. Ayrıca kordonların sarılıĢında helis yönü sağa sarılıĢ için „z‟ ve sola sarılıĢ için „s‟ harfi ile gösterilmektedir. Kısa gösteriliĢte „zZ‟ ve „sS‟ sarılıĢına düz sargı, „zS‟ ve „sZ‟ sarılıĢına çapraz sargı denir [3]. BaĢka bir ifadeyle, çapraz sargıda kordonları meydana getiren tellerle, halatı meydana getiren kordonların sarım yönleri birbirlerine terstir. ġekil 2.8‟de halat sarımında meydana gelen dört ayrı durum gösterilmiĢtir.

ġekil 2.8 : Halat sarım yönü [4].

Düz sargılı halatların eğilme kabiliyetleri daha fazladır. Makaraların ve tamburların yivlerine daha iyi otururlar. Bu bakımdan basınçlar, bütün yiv çevresine dağılmıĢ olduğundan, aĢınmada dağılmıĢ ve halatın ömrü uzamıĢ olur. Fakat düz sargılı halatlar, tellerin ve kordonların aynı tarafa olan sarılıĢları nedeniyle, eğer uçlarından

Tel Halat

Demet (kordon)

Merkez tel Çekirdek (öz)

(29)

tutulmayacak olursa, hemen kendi üzerlerinde dönmeye çalıĢırlar. Onun için yalnız kılavuzlanmıĢ yükler haline, mesela asansörlerde olduğu gibi gayıtlar arasında çalıĢma haline uygun gelirler.

Çapraz sargılı halatlarda ise, dönme kabiliyeti az olduğundan, kren tesislerinde yalnız bunlar kullanılır [5-7].

2.2.3 Halat Çapı

Bir halatın anma çapı halatın dik kesitini sınırlayan bir dairenin çapıdır. Bir daire halat demetinin tümünün dıĢ yüzeyine teğettir. ġekil 2.9‟da halat çapının doğru bir Ģekilde ölçülmesi gösterilmiĢtir.

ġekil 2.9 : Halat çapının ölçülmesi [4]. 2.2.4 Preforme (Ön ġekil VerilmiĢ) Halatlar

Halat imalatında, halatı oluĢturan elemanlara (teller ve/veya demetler), halat ve demet biçimine göre helisel ve sürekli kalacak durumda önceden özel bir operasyon ile Ģekil verilmesine preforme yani ön Ģekil verme denir. Bu tür halatlar hem yüksüz konumda Ģekillerini korurlar hem de ömürleri daha uzun olur.

2.3 Tel Halat Malzemesi

Halatların elde edilmesinde kullanılan tel malzemeleri, tamamen halattan beklenen özelliklere göre belirlenmektedir. Bunlardan belli baĢlıcaları, parlak alaĢımsız tel, parlak alaĢımlı tel, çinko kaplı teldir. DIN 17140, DIN 1548 ve DIN 2078 standartlarında bu tellerin özellikleri aĢağıdaki gibidir.

(30)

2.3.1 Parlak AlaĢımsız Tel

Bu tür halatların tel malzemesi olarak, dinlendirilmiĢ ve aĢağıda verilen saflık derecesindeki alaĢımsız karbon çeliği (DIN 17140) kullanılmaktadır. Tellerin ölçü ve mukavemetine göre karbon miktarı % 0.4…% 0.9 arasında seçilmektedir. Öngörülen alaĢım miktarları Çizelge 2.1‟de gösterilmiĢtir.

Çizelge 2.1 : Parlak alaĢımsız telin özellikleri.

Malzeme Yüzde oranı Malzeme Yüzde oranı

Mangan % 0,30 - % 0,70 Silis % 0,10 - % 0,30

Fosfor maksimum % 0,04 Kükürt maksimum % 0,04

Fosfor + Kükürt maksimum % 0,07 Krom + Nikel + Bakır

maksimum % 0,25

Bu alaĢımsız çelik malzeme, SM-ocağında, LD-konverterinde veya indüksiyon ocaklarında ergitilerek bloklar halinde dökülür. Bloklar sıcak olarak haddelenerek en az 5 mm çapında tel haline getirilir. Tel çapının daha da küçültülmesi soğuk haddeleme ile yapılır.

Telin mukavemeti, alaĢım miktarı, ısıl iĢlem ve soğuk haddeleme sırasındaki kesit daralması ile belirlenmektedir. Artan karbon miktarı ve kesit daralması ile telin mukavemeti artmakta, buna karĢılık elastik uzaması, eğilme ve burkulma kabiliyeti azalmaktadır. Bu nedenle ince tellerin çekme mukavemeti 4000 N/mm2

ye ulaĢabilmekle beraber bu teller 2000 N/mm2

mukavemetin üzerinde çalıĢtırılmamaktadır.

2.3.2 Parlak AlaĢımlı Tel

Korozyona, ısıya ve aĢınmaya dayanıklı, düĢük mıknatıslanma gibi özelliklere sahip teller Cr, Ni, Mo, Ti gibi alaĢım elemanlarını bünyelerinde bulundurmaktadır.

2.3.3 Çinko Kaplı Tel

Korozyona karĢı dayanıklılığı arttırabilmek için tellerin üzeri son çekme iĢleminden sonra çinko ile kaplanır.

Bu iĢlem için “son çinko kaplama” deyimi kullanılır. Eğer tel çinko kaplandıktan sonra haddelenirse “çinko kaplı olarak çekilmiĢ” ifadesi kullanılır. Dayanıklılık,

(31)

çinko kaplamanın kalınlığı ile artmaktadır, bu değer ise yüzeydeki çinko ağırlığı g/m2 olarak ifade edilir.

Tel halatlara kalın çinko kaplama için DIN 1548‟e, çinko kaplı olarak çekilmiĢ tellerde ise ince çinko kaplama için DIN 2078‟e uyulmalıdır. Çinko kaplama alevle veya elektrolizle yapılır. Alevle yapılan çinko kaplamada zorunlu ısıl iĢlem nedeniyle çekme mukavemeti parlak tele oranla %10 kadar azalmaktadır. Fakat, bu yöntemle kaplanmıĢ telin eğilme ve burulma değerlerinin parlak tele göre azalmasının, halat ömrünü negatif olarak etkilemediği yapılan deneylerle tespit edilmiĢtir. Alevle yapılan çinko kaplamada çinko kalınlığı tel çapı ile bağıntılıdır. Eloktroliz yolu ile yapılan kaplamada ise kalınlık eloktroliz süresine bağlı bulunmaktadır.

Elektrolizle yapılan çinko kaplamada mukavemet değerleri yaklaĢık olarak parlak telin aynı olmalıdır. Çinko kaplı tellerde en yüksek mukavemet değeri, elektroliz yoluyla çinko kaplı tellerin çekilmesi neticesinde elde edilmektedir [3].

2.4 Tel Halat Ġmalat Parametreleri

ĠĢletmede kullanılmak üzere tel halat seçimi yapılırken, halatın istenilen iĢi en ekonomik ve en iyi Ģekilde yerine getirmesinin yanı sıra, personel ve mal güvenliğini sağlayacak özelliklere de sahip olması istenir. Hiç kuĢkusuz bu seçim yapılırken tecrübe sahibi olmanın faydaları göz ardı edilemez, ancak yeteri kadar bilgi sahibi olmakla, halat seçiminde dikkat edilecek hususlar ana hatlarıyla canlandırılabilir. Bir tel halattan beklenen nitelikler, temel olarak 6 maddeye indirgenebilir:

a) Tel halat iĢletmede gerekli olan maksimum yükü taĢıyabilmelidir.

b) Halat sürekli eğilmeye karĢı dayanıklı olmalı, eğilmeden dolayı halat telleri yorulmaya uğramamalıdır.

c) Halat aĢınmaya karĢı dayanıklı olmalıdır.

d) Bozulma ve ezilmeye karĢı maksimum dayanım göstermelidir. e) Halat kolaylıkla dönmeyecek Ģekilde imal edilmiĢ olmalıdır. f) Korozyona karĢı dayanıklı olmalıdır.

Tel halatlar birçok Ģekilde gruplanabilmektedir. Kullanılan tellerin boyut ve materyalleri, demetteki tel sayısı ve kullanılan özün çeĢidi bir tel halatın dayanıklılığını belirleyen ana parametrelerdir. Bir tel halatın tipik tanımlaması örnek

(32)

olarak Ģu Ģekilde yapılabilir; 300 m. uzunluk, 13 mm. nominal çap, 6 x 19 (9/9/1) tel sayısı, ön Ģekil verilmiĢ, 1770 N/mm2

mukavemet, elyaf öz, düz sarımlı. Bütün bu özellikler bir tel halatın imalat parametrelerini oluĢtururlar. Ġmalatın amacı ise halatın kullanıldığı yerdeki görevini yerine getirebilmek üzere gerekli Ģekilde üretilebilmesidir. Sonuç olarak imalat parametreleri beĢ adettir [3].

2.5 Tellerin Özellikleri ve Tanımları

DıĢ teller, spiral bir halatta en dıĢ kata yerleĢtirilmiĢ bütün teller, dıĢ teller olarak bilinir. Ġç teller, spiral bir halatta merkez ile en dıĢ kat telleri arasına yerleĢtirilmiĢ bütün teller iç tellerdir. Dolgu telleri, bazı halat konstrüksiyonlarda tel katları arasındaki boĢlukları doldurmak için kullanılan teller dolgu telleri olarak bilinir. Merkez telleri, spiral bir halatta merkezde bulunan teller, demetli bir halatta demetlerin merkezlerinde bulunan tellerdir. Öz telleri, demetli bir halatın özünde bulunan teller öz telleridir. Yük taĢıyıcı teller, halatın kopma yüküne etki eden tellerdir (ġekil 2.10).

Tel katları, aynı çember üzerinde, aynı halat sarım adımına sahip teller topluluğudur. Büyük ve küçük çaplı tellerde oluĢan ve küçük çaplı tellerin büyük çaplı tellerden daha büyük bir adımla daire çapına göre yerleĢtirildiği Warrington kat istisnadır. Ġki kat, demet merkezinin hemen üzerinde yer alan kattır. (Dolgu telleri ayrı bir kat oluĢturmaz).

Bağlantı teli veya demeti, yassı halatları bir arada tutmak için kullanılan tek tel veya demettir. Yardımcı tel veya demet, helisel olarak kapalı bir sarım yapmak için kullanılan, halatın tellerinin birleĢik konumda tutulmasını sağlayan tek tel veya demettir.

ġekil 2.10 : Halat içinde tellerin gösterimi.

DıĢ teller Ġç teller

Merkez tel

(33)

2.6 Tel Mukavemet Değerleri

Telin çekme mukavemeti sınıfı (R), bir telin çekme mukavemeti değeri ve bu değere karĢılık gelen mukavemet aralığı. Çekme mukavemeti alt limit değeri ile gösterilir ve teli tanımlamak için, bir halatın hesaplanan en düĢük kopma kuvvetini veya hesaplanan en düĢük toplam kopma kuvvetini hesaplamak için kullanılır, N/mm2

olarak ifade edilir.

Telin çekme mukavemeti (Rm), deney parçasının çekme deneyinde elde edilen en

yüksek kuvvet değeri ile anma enine kesit alanı arasındaki oran. N/mm2

olarak ifade edilir. Son iĢlem ve kaplama kalitesi, telin yüzey iĢlem durumudur. Örneğin kaplamasız, çinko kaplı, çinko alaĢım kaplı veya diğer koruyucu kaplamalar ve kaplama sınıfı örneğin b sınıfı çinko kaplama, en düĢük çinko kaplama kütlesinin ve kaplamanın alttaki çeliğe tutunmasının belirtilmesi. Kaplama kütlesi, kaplamasız bir telin birim yüzey alanındaki kaplama kütlesi (önceden belirtilen metoda göre belirlenir), g/m2 olarak ifade edilir.

2.7 Demet ÇeĢitleri

Demet, uygun Ģekil ve büyüklükteki tellerin bir merkez etrafında aynı yönde bir veya birkaç kat halinde helisel olarak sarılmasıyla oluĢan bir halat elemanıdır (Ġki katında üç veya dört tel içeren demetlerde veya özel Ģekilli halatlarda merkez yoktur). Yuvarlak demet, dikey kesiti yaklaĢık daire Ģeklinde olan demetlerdir (ġekil 2.11a). Üçgen demet (V), dikey kesiti yaklaĢık üçgen Ģeklinde olan demetlerdir (ġekil 2.11b). (Üçgen demetler, örneğin3x2+3F, K1V-6, K3/9 vb. gibi yapılı merkeze sahip olabilirler). Oval demet (Q), dikey kesiti yaklaĢık oval Ģekilli olan demetlerdir (ġekil 2.11c). Yassı Ģerit demet (P), dikey kesiti yaklaĢık dikdörtgen Ģeklinde olan ve merkezinde herhangi bir tel olmayan demetlerdir (ġekil 2.11d). Tek katlı halat, yalnızca bir hat içeren demetlerdir (ġekil 2.11e). Paralel katlı demet, tamamı tek seferde örülen (yönleri aynı) en az iki kat tel içeren demet (EĢit katlı olarak da bilinir). (Her demetin adım uzunlukları eĢittir ve üst üste gelen herhangi iki demet birbirine paralel olup doğrusal temas halindedir).

(34)

(a)Tek merkezli telli demet 1-6 merkez yapılı yuvarlak demet

(b)Üçgen (V) merkez telli üçgen demet

(c) Oval Ģekilli (d) Düz Ģerit (e)Tek katlı demet

ġekil 2.11 : Demet çeĢitleri.

Seale konstrüksüyonu, her iki katta da aynı sayıda tel içeren paralel katlı demet konstrüksiyonudur (ġekil 2.12a). Warrington konstrüksiyon, en dıĢ katında bir ince bir kalın olmak üzere dizilmiĢ, dıĢ katı iç katın iki misli tel içeren paralel katlı demet konstrüksiyonudur (ġekil 2.12b). Filler konstrüksiyon, dıĢ katı iç katın iki misli tel içeren ve katları arasında boĢlukları doldurmak için dolgu teli kullanılan paralel katlı demet konstrüksiyonudur (ġekil 2.12c). BirleĢik paralel kollu demet, yukarıda açıklanan demet tiplerinin birleĢiminden oluĢan, üç veya daha fazla katın tek iĢlemde sarılmasından meydana gelen paralel katlı demet konstrüksiyonudur (ġekil 2.12d). Katları çok iĢlemle oluĢturulan demet, birden fazla iĢlemle üst üste örülen en az iki kat tel içeren konstrüksiyonlardır. Çapraz sarım (M), tamamı aynı yönde sarılmıĢ birden fazla tel katından oluĢan demet. Üst üste gelen tel katları birbiriyle kesiĢir ve nokta teması yapar. BileĢik sarım (N), en az üç kat telden oluĢan, iç katlarını oluĢturan paralel sarımlı konstrüksiyon üzerine ayrı bir iĢlemle ve diğer katlarla aynı yönde sarılmıĢ olan demettir. Kompakt demet (K), haddeleme, makaralı ezme ve kalıpta dövme gibi herhangi bir sıkıĢtırma iĢlemine tabi tutulan, ancak tellerin metalik enine kesit alanını değiĢtirmeden sadece demet boyutunun ve tellerin Ģeklinin değiĢtirildiği demetlerdir (ġekil 2.12e).

(35)

(a)Seale konstrüksiyon. (b)Warrington konstrüksiyon.

(c) Filler konstrüksiyon.

(d) BirleĢik paralel katlı,

örnek: Warrington-Seale SıkıĢtırmadan önceki SıkıĢtırmadan sonraki (e) Yuvarlak kompakt demet.

ġekil 2.12 : Demet konstrüksiyonları. 2.8 Öz Tipleri

Öz (C), etrafına demetlerin helisel olarak örüldüğü yuvarlak halatın veya halat demetli halatın birim halatlarının merkez elemanıdır. Lif öz (FC), doğal (NFC) veya sentetik (SFC) liflerden oluĢan özdür (Lif özler normalde liften ipliğe, iplikten demete, demetten halata iĢlem sırasıyla üretilir). Çelik öz (WC), tek bir demet olarak (WSC) veya bağımsız halat olarak (IWRC) düzenlenmiĢ çelik tellerden oluĢan özdür (Çelik öz ve/veya çelik özün dıĢ katları lif veya katı bir polimer ile de kaplanabilir). Katı polimer öz (SPC), yuvarlak Ģekilli veya yivli yuvarlak Ģekilli, katı bir polimerden oluĢan özdür. Bu öz, içersinde lif veya tel(ler) de içerebilir.

2.9 Halat Tipleri

Demetli halatlar, bir merkez (dönme dirençli veya paralel sarımlı halat) veya bir öz (tek katlı halat) etrafına bir veya birden fazla katın helisel olarak sarıldığı demet topluluğudur (üç veya dört adet dıĢ demetten oluĢan halatlar özlü veya özsüz olabilir). Tek katlı halat, bir öz etrafına demetlerin tek kat halinde helisel olarak sarılmasıyla oluĢan halatlardır (ġekil 2.13a). Dönme dirençli halat, yük

(36)

uygulandığında dönmeyi ve dönme momentini indirgemek amacıyla tasarlanmıĢ halatlardır (ġekil 2.13b). Dönme dirençli halatlar genellikle bir merkez etrafına en az iki kat demetin helisel olarak sarılmasından oluĢur. DıĢ demetlerin sarım yönü alttaki demetlerin sarım yönüne terstir. Üç veya dört demete sahip halatlar dönme dirençli halatların özelliklerini gösterecek Ģekilde tasarımlanabilir. “Dönme dirençli halatlar” daha önceden “çok demetli” ve “dönmeyen halatlar” olarak biliniyordu. Paralel sarımlı halat, demetlerin bir lif merkezin veya bir demetin etrafına en az iki kat halinde helisel olarak tek iĢlemde sarılmasıyla oluĢan halatlardır (ġekil 2.13c).

Tek katlı demetli halatlara örnek.

Dönme dirençli halatlara örnekler. Paralel sarımlı halata

örnek. ġekil 2.13 : Halat çeĢitleri.

Kompakt demetli halat, demetleri örülmeden önce haddeleme, makaralı ezme veya kalıpta dövme gibi herhangi bir sıkıĢtırma iĢlemine tabi tutulan halatlardır. Kompakt kalıpta dövülmüĢ halat, örme iĢleminden sonra çapını küçültmek için bir sıkıĢtırma iĢlemine (genellikle kalıpta dövme) tabi tutulan halatlardır. Halat demetli halat, bir öz etrafına (genellikle 7. Halat) birkaç (genellikle 6 adet) yuvarlak demetli halatın (birim halat) helisel olarak sarılmasıyla oluĢan halatlardır (ġekil 2.14a). Örgülü halat, yuvarlak demetlerin çiftler halinde örülmesiyle oluĢan halatlardır (ġekil 2.14b). Elektro-mekanik halat, elektrik iletkenler içeren demetli veya spiral halatlardır (ġekil 2.14c). Yassı halat, her biri dört demetten oluĢan birim halatlar topluluğu. Genellikle

(37)

sarım sağ ve sol olarak değiĢen 6, 8 veya 10 adet birim halatın yan yana sarılmasıyla ve bağlantı telleriyle veya demetleriyle veya perçinlerle bir arada tutulmasıyla oluĢan halatlardır (ġekil 2.14d).

(a)Halat demetli halata örnek.

(d) Farklı bağlantılı yassı halatlara örnek 1. Tek bağlantılı 2. Çift bağlantılı 3. Perçinli. (b)Örgülü halata örnek.

.

(c)Ġletkenli demetli halata örnek.

ġekil 2.14 : Halat çeĢitleri.

Spiral halat, yuvarlak telli bir merkez, örgülü demet veya paralel sarımlı demet üzerine tellerin en az iki kat olarak sarılmasıyla oluĢan halatlardır. Dönme özelliklerini optimize etmek için tellerin en az bir katı, diğer demet(ler)e ters yönde sarılır. Spiral demetli halat, yalnızca yuvarlak tellerden oluĢan spiral halatlardır (ġekil 2.15a). Yarı kenetli halat, en dıĢ katı bir yuvarlak bir yarı kenetli (H Ģekilli) tellerden oluĢan halatlardır (ġekil 2.15b). Tam kenetli halat, en dıĢ katında tam kenetli ( Z Ģekilli ) teller olan spiral halatlardır (ġekil 2.15c). Katı polimer kaplamalı halat, katı bir polimer ile kaplanmıĢ olan halatlardır. Katı polimer dolgulu halat, iç boĢlukları katı bir polimerle doldurulmuĢ olan halatlardır. Polimer, halatın dıĢ çevresini bir miktar geçmek üzere Ģekillendirilir (ġekil 2.15d). Katı polimer dolgulu

(38)

ve kaplamalı halat, katı bir polimer ile kaplanmıĢ dolgu yapılmıĢ halatlardır. Özü kaplanmıĢ halat, özü katı bir polimer ile kaplanmıĢ veya hem de dolgu yapılmıĢ halatlardır (ġekil 2.15e). Dolgulu halat, bitiĢik demetler arasında bir dolgu oluĢturmak için iç katları, iç demetleri veya öz demetleri katı polimerler veya lifler ile kaplanmıĢ halatlardır [8].

(a)Spiral demetli halata örnek.

(b)Yarı kenetli halata örnek.

(c)Tam kenetli halata örnek.

(d)Katı polimer dolgulu halata örnek. (e) Özü kaplanmıĢ halata örnek. ġekil 2.15 : Halat çeĢitleri.

2.10 Halat Servis DıĢı Bırakma Kriterleri

Bir halat kullanım yerine uygun olmayan tip ve konstrüksiyonda seçilerek kullanılması halinde o halatın fiziksel özelliklerinde bazı bozulmaların olması muhtemeldir. DIN 15 020 standardına göre aĢağıdaki kriterlerden bir veya daha fazlası gerçekleĢtiğinde halat kullanımdan alınmalıdır [9-13].

AĢınma, bir halatta aĢınma normal iĢletme koĢullarında istenmez. Periyodik bakımı gerçekleĢtiren uzman kiĢinin aĢınma nedeniyle halattan malzeme eksilmesinin halat anma çapını yüzde kaç azalttığını tespit etmesi gereklidir. AĢınma nedeniyle gerçek halat çapı halat anma çapının %7‟si kadar veya daha fazla küçüldüğünde, hiçbir kırık tel görülmese dahi halat servis dıĢı bırakılmalıdır.

(39)

Halat çapındaki azalma, halat çapındaki küçülmeye iç abrasif aĢınma ve halatın yaralanması, özellikle bükülmeye maruz kalındığında, halattaki demetler arasındaki ve teller arasındaki sürtünmeden kaynaklanan iç abrasif aĢınma, çelik özün kopması, çelik özün bozulması, çok demetli halatlarda iç katların kopması sebep olabilir.Bu faktörler halat çapında, dönemeyen halatlar için anma çapının %3‟ü kadar, diğer halatlar için anma çapının %10‟u kadar küçülmeye sebep olursa, hiçbir kırık tel görülmese dahi halat servis dıĢı bırakılmalıdır.

Korozyon, genellikle halatın eksik yağlanması durumunda halat yüzeyünde herhangi bir görünür belirti oluĢmadan önce halat içersinde kendini gösterir. Paslanma nedeniyle halatta oluĢan renk bozulması halatın yağlanmaya ihtiyacı olduğunu gösterir. ġiddetli korozyon tespiti durumunda halat derhal servisten alınmalıdır. Halat tellerin yüzeyleri çok pürüzlü ve çukurlaĢmıĢsa ayrıca teller demet içersinde verilen fireler nedeniyle gevĢek kalmıĢsa halat servis dıĢı bırakılmalıdır.

Demet kopması, bir demet tamamen koparsa halat servis dıĢı bırakılmalıdır.

Tel kırılması; bir tel halattaki kırık tel sayısı eğer DIN 15 020 (Ek A.1Çizelge A.1) standardına göre izin verilebilir sayıya ulaĢmıĢsa veya geçmiĢse kullanımdan alınmalıdır.

ġekil değiĢtirme;

Dalgalanma, tel halatın buyuna ekseninin helis Ģeklini aldığı Ģekil değiĢikliğidir. Mukavemette herhangi bir kayba yol açmamasına rağmen, böyle bir Ģekil değiĢikliği aĢırı derecede ise düzensiz halat tahrikine yol açan darbeler iletebilir. Uzun süre kullanılırsa, aĢınmaya ve tel kırılmalarına sebep olur. Dalgalanma halinde halat çapı,

3 / 4

1 d

d _(2.1) ise halat servis dıĢı bırakılmalıdır. Burada d, halatın anma çapı d1 Ģekil değiĢtiren

halatı saran çaptır. Dikkate alınan halat boyu 25xd‟yi aĢmamalıdır.

Kafes oluĢumu, çelik öze sahip halatlarda, demetlerin dıĢ katları yerlerinden oynadığında veya demetin dıĢ katları, iç katlara nazaran uzadığında meydana gelir. Bu durum halatın gevĢek bir durumda ani olarak yüklenmesi sonucunda oluĢur. Kafes oluĢumu, halatın derhal servis dıĢı bırakılma sebebidir. ġekil 2.16 a‟da çok demetli bir halatta kafes oluĢumu gösterilmiĢtir.

(40)

Demet çıkması, çoğunlukla halattaki dengesizliğin özün çıkması olarak meydana geldiği kafes oluĢumu ile birlikte ani yükleme durumlarında görülür. Demet çıkması halatın derhal servis dıĢı bırakılma sebebidir (ġekil 2.16b).

Tel çıkması durumunda halatın makara yuvasına temas etmeyen dıĢ yüzeyinde, belirli teller veya tel grupları, ilmekler halinde yükselir. Bu durum genellikle Ģok yüklemelerden kaynaklanır. Bozulma aĢırı ise, halat servis dıĢı bırakılmalıdır.

Halat çapının bölgesel büyümesi, halat çapında bölgesel büyümeler oluĢabilir ve halatın nispeten boyunu etkileyebilir. Bu durum genellikle özün bozulmasıyla iliĢkilidir (belirli çevre Ģartlarında bir lif öz nemin etkisiyle ĢiĢebilir) ve neticede dıĢ demetlerin yerleĢimini bozan dengesislik oluĢur. AĢırı durumlarda halat servis dıĢı bırakılmalıdır.

Halat çapındaki bölgesel küçülme çoğunlukla özün kopması ile oluĢur. Böyle bir Ģekil değiĢtirme için, halat uçlarına yakın yerler dikkatlice muayene edilmelidir. AĢırı durumlarda halat servis dıĢı bırakılmalıdır (ġekil 2.16c).

YassılaĢmıĢ kısımlar, mekanik hasarlar sonucunda oluĢur. Halatta yassılaĢmıĢ kısımlar büyük çoğunlukla halatın tambur üzerine yanlıĢ sarılmasından dolayı meydana gelir. Halatın iĢletmede çok sıkı gergin olmayan ilk kurulumunun yapılması da halatın hızlı Ģekilde bozulmasına neden olmaktadır. AĢırı derecede yassılaĢma var ise halat servis dıĢı bırakılmalıdır.

Kıvrılmalar ve gerilmiĢ ilmekler, halatın ekseni etrafında dönüĢüne müsaade edilmeden gerilmiĢ bir ilmeğin oluĢturduğu Ģekil değiĢikliğidir. AĢırı aĢınmaya yol açan, sarım adımının dengesizliğidir ve aĢırı durumlarda halat mukavemeti oldukça azdır. Kıvrılmalar veya gerilmiĢ ilmekler, halatın derhal servis dıĢı bırakılma sebebidir (ġekil 2.16d).

Bükülmeler, dıĢ etkilerin sebep olduğu halatın açısal yer değiĢtirmesidir. Bu durum halatın derhal servis dıĢı bırakılma sebebidir.

Tel kırılma durumu ve kırılan tellerin sayısı, halatların emniyetli bir Ģekilde kullanılabilmesi için çeĢitli servis dıĢı bırakma kriterleri belirlenmiĢtir bunlardan biri de halatta kırılan tellerin sayısıdır. Tel kırıklarının servis dıĢı bırakma sayısı, dıĢ demetlerdeki yükü taĢıyan tellerin sayısı ve sınıflandırma grubunun bir fonksiyonu olarak DIN15 020 normunda sunulmuĢtur (EkA.1 Çizelgel A.1).

(41)

Halat deformasyonu; eğer helezon (sarmal) oluĢumu dalga yüksekliği halat çapının 1/3‟üne ulaĢmıĢsa tel halat kullanımdan alınmalıdır (ġekil 2.16e).

(a)Kafes oluĢumu. (b) Demet çıkması.

(c) Halat çapının yer yer düĢmesi. (d) Ġleri derecede kıvrılmıĢ halat.

(e)Helezon oluĢumu.

(42)

(43)

3. HALAT TESTĠ

Bu bölümde Costello tarafından önerilen halatlara uygulanacak mekanik deney yöntemleri ve deneysel çalıĢmalar irdelenmiĢtir.

3.1 Bir Tel Halatın Eksenel Testi

BaĢlangıçta bir yük deformasyon eğrisi 600,000-lb (2666 kN) test makinesinde 6x19 seale IWRC halatı 1.306 inç (33 mm) çap için deneysel olarak elde edilmiĢtir. Yük grafiği deformasyon fonksiyonu olarak ġekil 3.1‟de gösterilmektedir.

ġekil 3.1 : 6x19 Seale IWRC tipi halatta ki yük deformasyonu.

Bu testte

2

i

R

0.727 inç2

(469 mm2) toplam kesit alanında uzunluğu 45 inç (1143 mm) olan numune kullanılmıĢtır. Halatların teoride efektif modülü E=29000000 psi (199926 N/mm2) esas alınarak yaklaĢık 0.7 x E =20,300,000 psi (139948 N/mm2) olmasına rağmen, deneysel efektif modülü yaklaĢık 18400000 psi. (126849 N/mm2)‟dir. Teller arasındaki temas deformasyonlarının ihmal edilmesi nedeniyle teorik olarak belirlenen modül deneysel olarak belirlenenden daha

(44)

yüksektir. Yukarıdaki teoride tel malzemesinin elastiklik modülünün 29000000 psi (199926 N/mm2) olduğu varsayılmıĢtır.

Ek testlere [14] tel malzemesinin elastislik modülünü ve halattaki demetlerin efektif modülünü belirlemek için ½ inç (12.7 mm) çapında 6 x 25 IWRC tel halatlarla devam edilmiĢtir. Tek teldeki birim Ģekil değiĢimini belirleyebilmek için ġekil 3.2 de gösterilen bir nominal gage uzunluğu 1 inç (25.4 mm) olan clip gage ile kullanılmıĢtır.

ġekil 3.2 : Clip gage.

Numune çenelere yüklemiĢ ve tellerde kırılmalar oluĢtuğu görülmüĢtür. Her bir telin çapı mikrometre ile ölçüldü ve tel çaplarına ait veriler Çizelge 3.1‟de verildi. Verilen teller için ölçülen tel çap değerleri istatistiksel analizlere göre 0.00002 inç (0.00508 mm) doğruluğunda olduğu bilinmektedir. Ayrıca çeĢitli teller yaylanma oranı sonuçları ve deneysel olarak belirlenen elastiklik modülleri Çizelge 3.1‟de verilmiĢtir.

(45)

Çizelge 3.1 : Elastisite modülü. Tel anma çapı

(in.)

Gerçek tel çapı (in.)

Gerçek kesit alanı (in2

)

Yay oranı (lb) Elastisite modülü (psi) 0.015 0.0149 0.1744x10-3 5.240 5.190 30.0x106 29.8x106 0.032 0.0322 0.8143x10-3 22.500 24.900 27.6x106 30.6x106 0.035 0.0349 0.95656x10-3 28.900 29.200 30.2x106 30.5x106 0.037 0.0379 1.128x10-3 32.500 28.8x106

Yaylanma oranı F/ _{bir veya daha fazla yeniden yükleme/ yük boĢaltma}

eğimleri alınarak belirlenmiĢtir. ġekil 3.3‟te 2 ve 3 eğrilerinin oranları gibi yük-eğilme (sapma) oranları verilmektedir.

ġekil 3.3 : Yük eğilme (sapma) eğrisi.

Çizelge 3.1 de ki sonuçlara bakılarak çeliklerin elastiklik modülünün yaklaĢık 29.6 x 106 psi (204062 N/mm2) olduğu sonucuna varılabilir. %0.2 paralelinden tel malzemenin akma gerilmesinin yaklaĢık 280x103+-30x103 psi (1930.32+-206.82N/mm2) olduğu gözlemlenir. Nihai dayanım doğru bir Ģekilde tanımlanamaz çünkü hiçbir zaman çenelerden uzakta kopma gerçekleĢemedi.

Eğilme (inç)

Yük (

P

(46)

BaĢlangıçta düz demet formunda 0.037inç (0.93 mm) çapında bir öz etrafına sol sarımlı 6 adet 0.035 inç (0.889 mm) çapında teller sarılmıĢ ve 6 adet 0.015 inç (0.381 mm) çapında dolgu telleri ve 12 adet 0.032 inç (0.8128mm) teller ġekil 3.4 te gösterilen Richle 200000-lb (888 kN) çekme/basma test cihazında test edilmiĢtir. Numunelerde ki eksenel birim Ģekil değiĢtirmeyi belirleyebilmek için 12 inç (304 mm) lik kiriĢ tipi clip gage kullanılmıĢtır.

ġekil 3.4 : 200000-lb (888kN) test cihazı.

Bu test makinelerinde ġekil 3.5‟te görüldüğü gibi sıkma bileziği V kanallı çeneler arasına sabitlenmiĢtir

(47)

ġekil 3.5 : Halat demeti sonu bağlantısı.

Demet için karakteristik bir yük-eğilme (sapma) eğrisi ġekil 3.6‟da gösterilmiĢtir. Bu testte yükleme eğrisinin orjinin sağında hafif nonlineer olduğu gösterilmektedir. Orjin yakınlarında yaylanma etkisinin F/ _{yaklaĢık 0.42 x106 lb (1886 kN)‟dir.}

Demetlerin metalik alanı As= 0.01768 inç2 (11.4mm2)‟dir. Efektif modülü

01768 . 0 / 10 42 . 0 /A x 6 F

Ee s _24x106 _psi _(165456kN) _dir. _Tel

malzemesinin E değerinin yaklaĢık %81‟i hesaplanarak Ee değerinin bulunabilir.

ġekil 3.6 : Bir demet için yük eğilme (sapma) eğrisi. Eğilme (inç)

Yük (

P

(48)

6 adet sol sarımlı demetten oluĢan ½ inç (12.7mm) çapında 6x 25 F IWRC düz sarımlı halat test edildi. IWRC nin toplam metal alanı A= 0.026 inç2

(16.77mm2) olarak hesaplandı. Halatın toplam metal alanı A= 0.132 inç 2

(85.16 mm2 )olarak hesaplandı.

Aynı Richle 200,000-lb (888kN)test makinesinde ½ inç çaplı halatların demetleri çekilmeye devam edilmiĢtir. Eksenel sapmaları belirleyebilmek için aynı 12 inçlik (304 mm) clip gage ler kullanılmıĢtır. Halat numune sonları dönmeyi engellemek için silindirik soketlere çinko dökülerek V kanallı çeneler arasına yerleĢtirilmiĢtir. ġekil 3.7‟de halat ve clip gage arasındaki temas detayı görülmektedir. clip gage halat içindeki aynı demetle temas etmemelidir.

ġekil 3.7 : Tel halat üzerinde clip gage.

Halat yük-eğilme (sapma) grafiği ġekil 3.8‟de görülmektedir. Yük-eğilme (sapma) eğrisinde baĢlangıç yüklemesi boyunca yaylanma oranı oldukça küçüktür. Lineer bölge boyunca boĢaltma eğrisi (20 x103

lb ve 10 x103lb arasında) f / yaklaĢık 2.3x106 lb (10222kN)‟dir. Bu halat için efektif elastiklik modülü

132 . 0 / 10 3 . 2 /A x 6 F Ee s 17400000psi (119955 N/mm 2_{) olarak hesaplanır.}

(49)

ġekil 3.8 : Halat yük-eğilme (sapma) eğrisi 3.2 Halat Dayanımı Üzerinde Halat Boyutunun Etkisi

Düz halat numuneleri farklı boyutlarda düĢünülebilir. Daha büyük numunelerde oldukça büyük kusurların oluĢma olasılığı daha yüksektir. Çünkü onlar daha büyük hacme ve daha büyük yüzey alanına sahiptirler ve hatalı bölge yakınlarında yerel gerilme daha yüksek olacaktır. Ayrıca tellerde soğuk Ģekillendirme ile malzemenin çekme dayanımının artacağı söylenebilir. Bu nedenle daha büyük çaplı teller genellikle çatlak oluĢma ihtimali daha düĢüktür. AĢağıdaki örnekte daha büyük çaplı halatların küçük çaplı halatlardan daha küçük nominal dayanımı olduğu gösterilecektir [15-17].

Nominal dayanım S ise ) , , , , , ( 1 d v E n K halattipi f S , (3.1) burada d halat çapı, v standart malzemenin (stock material) possion oranı, E standart malzemenin elastisite modülü, n standart malzemenin katılaĢma katsayısı ve K standart malzeme sabiti, gerçek gerilme ve gerçek birim Ģekil değiĢiminde 1 olarak tanımlanır. Standart malzeme terimi tel üretiminin ham malzemesi olarak

Eğilme (inç)

Yük (

P

(50)

tanımlanıyor. Standart malzeme ile ilgili diğer özellikler Denklem (3.1)‟de verilebilir. Fakat verilmeyecek, sonuçlarının etkisi aĢağıda gösterildiği gibidir. (3.1) ifadesinde verilen ölçüsel analiz [18].

) , , , ( 2 2 halattipi E K n v f Ed S (3.2) Bu nedenle aynı standart malzeme ve aynı tip halat için Denklem (3.2)

2 CEd

S (3.3) Burada C sabittir. Denklem (3.3)‟te S değeri tel halat çapının karesi ile artırılmalıdır. Bu durumda 2 m p m p d d S S (3.4)

burada alt indis p ve m model ve prototipi iĢaret eder.

Çizelge 3.2‟de iki tip halat dayanımı hesapları verilmiĢtir. Mevcut nominal dayanımı [19] referansından alınmıĢtır. En düĢük dayanım ½ in. (12.7mm) çaplı tel halatta dm= ½ in.(12.7mm) iken Sm =23000 1b (102 kN) olarak Denklem (3.4)‟e göre

hesaplanmıĢtır. AĢağıdaki denklem ile yüzde değiĢim değeri hesaplanır. Yüzde değiĢimi = ((hesaplanan S- Mevcut S) / Mevcut S) x100 (3.5) Ayrıca tüm halatlar aynı malzemeden yapılmıĢtır.

m

p d

d / ‟nin daha yüksek değeri için yüzde değiĢimi daha yüksek olacağı söylenmelidir. Ayrıca yüzde değiĢimi halatın tipinden bağımsızdır [20].

ġimdi boyut etkisinin hesabını yapalım. Verilen halat tipi için en düĢük dayanım S

) , , , , , ( ₀ 3 d v E n K d f S (3.6) burada d0 referans olarak belirtilen halat çapıdır ve boyut etkisini açıklamak amacıyla koyulmuĢtur.

(51)

Çizelge 3.2 : Ġki tip halat için mevcut ve hesaplanan dayanım değerleri

6x19, 6x37 IWRC 6x25, 6x30 fiber özlü düz demet

dp (in.) Gerçek S (lb) Hesaplanan S (lb) Fark (%) Gerçek S (lb) Hesaplanan S (lb) Fark (%) 1/4 5,880 5,750 -2.2 3/8 13,120 12,994 -1.4 1/2 23,000 23.000 0.0 23,600 23,600 0.0 5/8 35,800 35,940 0.4 36,600 36,870 0.7 3/4 51,200 51,750 1.1 52,400 53,100 1.3 7/8 69,200 70,440 1.8 70,800 72,700 2.1 1 89,800 92,000 2.4 92,000 94,400 2.6 1 1/4 138,800 143,750 3.6 142,000 147,500 3.9 1 1/2 197,800 207,000 4.6 202,000 212,400 5.1 1 3/4 266,000 281,750 5.9 272,000 239,100 6.3 2 344,000 368,000 7.0 352,000 7.3 2 1/2 524,000 575,000 9.7 3 740,000 828,000 11.9 3 1/2 982,000 1.127,000 14,8 4 1,254,000 1,472,000 17.4

Denklem (3.6)‟nın ölçüsel analizi

E K h v d d f Ed S , , , 0 4 2 (3.7) verilen standart malzeme için (3.7) denklemi,

0 5 2 0 0 2 d d f Ed S Ed S (3.8)

Halinde yazılabilir. S₀/ Ed₀2 bir sabittir ve halatın çapı d₀ için nominal dayanımS0‟dır.

(52)

Örneğin d₀ ½ inç(12.7mm) olarak seçilsin ġekil 3.9‟da 6x19 IWRC tel halat için f5fonksiyonu grafiği görülmektedir. Yine burada da bütün veriler [19] referanstan alınmıĢtır. Lineer gerileme (dönüĢ) tekniği kullanıldığında

0 5 1.029 0.02519 d d f , (3.9) Burada d₀ 1/2in.(12.7mm)‟tir.

ġekil 3.9 : d/d0 f5 fonksiyonu grafiği.

Denklem (3.8) ve (3.9)‟da verilen standart malzemeler herhangi bir tip halat için geçerlidir. Denklem (3.8) ve (3.9) Ģimdi 6 x 25 fiber özlü düz demetli tel halata uygulanabilir. Bunun sonuçları Çizelge 3.3‟te gösterilmektedir. Çizelge 3.3 gösteriyor ki Denklem (3.8) ve (3.9) ile nominal dayanım değeri çok doğru tahmin edilebiliyor. Bu sonuçlar gösteriyor ki tel halatların testinde d0 birincil

(53)

Çizelge 3.3 : 6x25 fiber özlü düz demetli tel halatın nominal gerilmesi.

d (in.) d/d0 Gerçek S (lb) Hesaplanan S

(lb) Fark (%) ½ 1.00 23,600 23,686 0.36 5/8 1.25 36,600 36,778 0.49 ¾ 1.50 52,400 52,626 0.43 7/8 1.75 70,800 71,174 0.53 1 2.00 92,000 92,368 0.40 1 ¼ 2.50 142,000 142,467 0.33 1 ½ 3.00 202,000 202,477 0.24 1 ¾ 3.50 272,000 271,952 -0.02 2 4.00 352,000 350,477 -0.44 3.3 Sonuç

Deney düzeneğinde halat uçlarının tespit edilmesi gerekliliği ve halat boyutunun seçiminde dikkat edilmesi gerektiği sonuçları elde edilmiĢtir.

(54)

(55)

4. TEL HALATLARDA ELASTĠSĠTE MODÜLÜ

4.1 Tanım

Mekanik gerilme etkileri altında malzemenin uzama davranıĢı elastisite modülü olarak tanımlanır. Halatların uzaması tel malzemesinin elastisite modülüne bağlıdır, fakat tel halat elastisite modülü tel elastisite modülünden farklı tel halat uzaması olarak açıklanır. Halata ait gerilme-birim Ģekil değiĢimi diyagramı lineer değildir. Bu nedenle belli bir tel halat için tel halat elastisite modülü sabit olmayıp, çekme gerilmesine bağlıdır.

Demet ve helisel halatlar irdelendiğinde sadece küçük bir non-lineerlik görülür ve bu çoğu zaman ihmal edilebilir. Tel halat elastisite modülü analitik metotlar kullanılarak yaklaĢık olarak hesaplanabilir. Fakat bu demetli halatlar için doğru sonuçlar vermez. Onların elastisite modülü gerilme-birim Ģekil değiĢimi eğrisi non lineer olduğu için sadece ölçme yöntemiyle değerlendirilebilir. Bu ölçümler sonucunda elde edilen tel halat elastisite modülü sadece doğru yüklemede doğru sonucu verebilir.

Tel halat gerilmeleri tel halat kuvveti S ve tüm halat tellerinin kesit alanı A olmak üzere z=S/A ile bulunur.

Halat elastisite modülü baĢka bir Ģekilde açıkça tarif edilmediği sürece daima bu yolla tanımlanır. Burada önemli olan baĢlangıç gerilmesine ters bir gerilme oluĢmasıdır. Halat gerilme-uzama eğrisi üzerindeki iki nokta arasında kalan elastislik modülünün (baĢlangıçta ters gerilme olmaksızın) pratikte bir önemi yoktur.

Elastiklik modülü teğeti gerilme-birim Ģekil değiĢimi eğrisinin teğetinden tanımlanır ve sadece özel durumlarda kullanılır. Fakat daha sonra bu teğet üzerinde elastiklik modülü Et gerilme-birim Ģekil değiĢtirme eğrisini değerlendirmek ve halat elastiklik

modülünü bulabilmek için yardımcı parametre olarak kullanılacak Es ( alt, üst).

Gerilme-birim Ģekil değiĢimi eğrisinin ölçümü daima alt gerilme alt=0 ile üst

gerilme üst=800N/mm2 arasındadır. Bu yüzden elastislik modülü teğeti sembolünde

(56)

parametre gibi) gerilme-birim Ģekil değiĢimi eğrisinde halat çekme gerilmesi aĢağı yukarı yönde 0 ve 800 N/mm2

arasındadır. Bu nedenle sembol sadece çekme gerilmesi tanjant noktası için verilmiĢtir.

Et,yukarı ( z) halat elastiklik modülü halat çekme gerilmesinde z gerilme-birim Ģekil

değiĢtirme eğrisine yukarı yönde teğet.

Et, aĢağı ( z) halat elastiklik modülü halay çekme gerilmesinde z gerilme-birim Ģekil

değiĢtirme eğrisine aĢağı yönde teğet.

ġekil 4.1 da burada kullanılan halat elastiklik modülünün değiĢik tanımları görülmektedir.

ġekil 4.1 : Kullanılan tel halat elastiklik modülü. 4.2 Helisel Halatlarda ve Demetlerde Elastisite Modülü Hesapları

Helisel halatlarda ve demetlerde non-lineer gerilme-birim Ģekil değiĢimi eğrisi nispeten küçüktür. Sadece yükleme sayısı ile halat elastiklik modülünde küçük artıĢlar vardır. Bu daha büyük olasılıkla daha küçük halat tellerinde doğru olmaktadır. Buchholz ve Eichmüller E=600N/mm2

göre çok küçük farklarla birinci ikinci ve üçüncü ölçümlerinde neredeyse sabit bir elastiklik modülü Es= 198,000

N/mm2 bulmuĢlardır [22]. Tüm bu gözlemleri dikkate alarak küçük telli helisel halatlar ve demetlerin halat elastiklik modülü için güvenilir hesaplar yapmak mümkündür. Hesap metodu ilk kez Hudler tarafından bulunmuĢtur [23].

Hesaplar aĢağıda verilen denklem yardımı ile yapılabilir. Halat birim Ģekil değiĢimi

Ha lat ç ekm e ge rilmesi z

(57)

Halat elastiklik modülü z

s

E (4.1) Demet birim Ģekil değiĢimi ve çekme gerilmesi için

s s

l l

(4.2) Helisel halatlar ve demetler için halat elastisite modülü,

. . . sin . 1 cos . 1 0 2 3 i i n i i i i i s E A v z A E (4.3) Poison oranı v vi 0.3 tüm tel çapları için ve helisel çelik halatlarda kullanılabilir. Halat elastisite modülü helisel halat ve demetler için halat çekme gerilmesinden bağımsız Denklem (4.3)‟ten hesaplanmıĢtır. Ama gerçekte halat elastisite modülü gerilme seviyesine bağlıdır ve bu daima yapılan hesaplardan biraz küçüktür. Bunun anlamı daha küçük gerilme seviyelerinde ve daha yüksek halat teli sayısında daha büyük farklar vardır. Hesaplanan halat elastiklik modülü sadece güçlü ön gerilmelerle yaklaĢık olarak ulaĢabilir.

Köprülerde kullanılan ön gerilmesi olmayan kapalı tip helisel halatlarda elastisite modülü için bir referans değer ġekil 4.2‟ de DIN 18809 verilmiĢtir. Bu elastisite modülünün değiĢik tanımları olabileceğini gösterir.

(58)

Eg ilk yüklemede kalıcı yük için halat elastislik modülü,

Ep gidiĢli geliĢli yüklemelerde halat elastisite modülü,

EA tanımlı halat uzunluğu için halat elastisite modülü,

EB köprü yapımı sırasında halat elastisite modülüdür.

4.3 Demetli Halatlarda Elastisite Modülü

Yanal daralma nedeniyle demetli halatlarda, halat elastisite modülü helisel halat ya da demetlerde olduğu gibi aynı yolla hesaplanamaz. Yanal daralma çekme gerilme seviyesinde demetli halatlarda bilinmeyen miktardadır. Bu nedenle demetli halatlarda elastisite modülü sadece ölçüm alınarak değerlendirilebilir.

Wyss ve Jehmlich birçok ölçüm yapmıĢlardır [24,25]. Onlar ilk yükleme 0 olduğu baĢlangıç durumunda toplam halat elastisite modülünü ve uzun bir halat çalıĢma zamanında iki gerilme arasında ki elastisite modülünü ayırmıĢlardır. Halat elastisite modülü hakkında bilinenlere önemli bir katkı Hankus tarafından yapıldı [26-28]. O fiber özlü ve çelik özlü olmak üzere birçok değiĢik konstrüksiyonlara sahip halatların uzamasını yukarı ve aĢağı yönlü tekrarlı yüklemeler yaparak ölçtü. Halat elastisite modülünü değerlendirebilmek için çok boyutlu lineer gerileme hesaplarıyla ( z

=0‟dan baĢlayarak) bu ölçümleri yaptı. Ayrıca halat uzun süre yüklendikten sonra halat uzamasını da değerlendirmiĢtir.

Halat elastisite modülü ile ilgili düĢünceleri çoğunlukla Stuttgart‟ta Feyrer ve Jahne (1990) tarafından yapılmıĢtır [29]. Bu testler neredeyse her türden demetli tel halatlara yapıldı. Birçok test önceki makalede listelenen öğrenciler tarafından yürütüldü