Çeliğin Yapısal Tarihi: Küresel Gelişimi ve Türkiye’de Çelik Endüstrisinin Evrimi- Bölüm 2

1. Küresel Ölçekte Çeliğin Evrimi

1.1. Demir Çelik Üretimi ve Kullanımının Başlangıcı

Demir ve çelik malzemeleri, yüzyıllardır kullanılsa da kullanım hayatına savunma araçları ve günlük yaşamda kullanılan eşyalar olarak girmiştir. Demir ve çelik, bol miktarda üretilemediğinden ancak 19. yüzyıldan sonra yapısal anlamda kullanılmaya başlanmıştır.

İlk defa demirin işlenmesini açıklayan iki teori bulunmaktadır. Bunlardan ilki, klasik arkeolojinin teorisi olup, antik çağlarda şimdiki Türkiye’de Kaz Dağları’nda meydana gelen büyük bir orman yangını sonucunda toprağın, içerdiği demire şekil verebilecek kadar ısınması ile oluştuğunu savunmaktadır. İkincisi ise, dünyaya düşen meteorlar sayesinde insanların demire şekil verebilmeyi öğrenmeleridir. Sonuç olarak, her iki teorinin de sadece teoride kaldığını söylemek gerekmektedir.

1.2. Çeliğin Sanayide Kullanımı ve Örnekleri

Çeliğin sanayi düzeyindeki ilk üretiminin temelleri, Benjamin Huntsman’ın 1740 yılında potadan ergitme yöntemini bulmasıyla atılmıştır. 1855’te Henry Bessemer’in, 1878’de Sydney Thomas’ın ve 1856-1864 yılları arasında Pierre Martin ile William Siemens’in gerçekleştirdiği önemli çalışmalar, çeliğin gelişimine büyük katkı sağlamıştır.

Bu buluşlardan sonra, çeliğin mühendislik yapılarında kullanımı için çeşitli araştırmalar ve geliştirmeler yapılmıştır. Çeliğin yapısal anlamda ilk kullanımı ise, özellikle köprü yapılarında “font” adı verilen malzemeyle gerçekleşmiştir.

18. yüzyılda yüksek fırınlar yardımıyla üretilmeye başlanan font (pik), %2 karbon içeren demir-karbon alaşımından oluşmaktadır. Bu alaşım, ilk kez 1778 (bazı kaynaklara göre 1779) yılında İngiltere’nin Severn Nehri üzerinde bulunan 31 metre açıklığa sahip Coalbrookdale Köprüsü’nde kullanılmıştır.

Fontun yüksek basınç mukavemeti sunmasına karşın, çekme mukavemetinin düşük olması, font ile inşa edilen köprülerin kemer formunda olmasını zorunlu hale getirmiştir. Coalbrookdale Köprüsü, hem ilk çelik köprü olma özelliği taşımaktadır hem de küçük boyutları ve büyük taşıma kapasitesi sayesinde, 1975 yılında Severn Nehri’nde meydana gelen sel felaketini hasarsız bir şekilde atlatmayı başarmıştır. Bugün hâlâ kullanılmaya devam etmektedir.

Bir başka örnekte dünyanın ilk inşaat mühendisleri odası başkanı Thomas Telford tarafından 1814 yılında İskoçya’da inşa edilen ve 45 m açıklığa sahip günümüzde baskın kemer formu olarak adlandırılan Craigellachie Köprüsü’dür

Fontun çekme mukavemetinin düşük olması sebebiyle çeliği geliştirme ihtiyacı doğmuş ve ilerleyen zamanlarda dökme çelik kullanıma girmiştir. Dökme çelik ile kafes kirişli ve dolu gövdeli ana kirişli köprülerin yapımına başlanmış, ilk inşa edilen asma köprülerde dökme çeliğe yer verilmiştir. Robert Stephenson tarafından 1850 yılında İngiltere’de Menai Boğazı üzerine inşa edilen yan yana iki tüpten oluşan Britannia Köprüsü iki orta açıklığı 140 m ve kenar açıklığı 70 m olan toplamda 420 m uzunluğuyla o yıllardaki dünyanın en uzun köprüsü unvanını almıştır. 1970 yılına kadar hizmet vermeye devam eden köprüde çıkan yangına bağlı olarak demir strüktürde hasar meydana gelmiş, köprüyü güçlendirmek adına çelik kafes kemerlerle desteklenmesine karar verilerek günümüzdeki hâlini almıştır.

Çelik köprülerden sonra (1797 ana bina) 1876 yılında Charles Bage tarafından inşa edilen Ditherington Flaz Mill (Shrewsbury Flaxmill Maltings) dünyanın ilk çelik çerçeveli binası olarak kayıtlara geçmiştir. Yeni binanın inşaatından önce gökdelenlerin atası olarak tariflenen ana değirmen binası keten fabrikası olarak inşa edilmiş ancak II. Dünya Savaşı sırasında geçici ordu kışlası olarak kullanılmıştır. 1987 yılında da fabrikalar kapatılmıştır. Uzun yıllar terk edilmiş olan tarihi bina 2005 yılında Historic England tarafından satın alınarak Shropshire Council ve Friends of the Flaxmill Maltings ortaklığında yeniden hayata kazandırılmıştır.

Endüstriyel bileşenlerin birleşimiyle tasarlanmış ve büyük ölçüde standartlaşmayı sağlayan bir yapı örneği olan The Crystal Palace, 1851 yılında Londra’nın Hyde Park bölgesinde inşa edilmiştir. Bu eşsiz yapının inşası, yalnızca 4 ay gibi kısa bir sürede tamamlanmış ve 70.000 m²’lik geniş bir alana kurulmuştur.

11 Ekim 1851’de düzenlenen Uluslararası Endüstri Fuarı’nın sona ermesinin ardından, The Crystal Palace 1852 yılında sökülerek Sydenham’da tekrar inşa edilmiştir. Bu olay, çelik yapıların endüstriyel anlamdaki önemini vurgulayan önemli bir dönüm noktası olmuştur.

Çelik yapılar tarihinin en önemli örneklerinden biri olan The Crystal Palace, ne yazık ki 1936 yılında çıkan büyük bir yangında tamamen yanarak yok olmuştur. Ancak, bu yapı, endüstriyel yapılar ve çelik kullanımı açısından tarihteki önemli yerini korumaktadır.

Çelik iskeleye sahip ilk gökdelenin tasarımını William Le Baron Jenney’in üstlendiği 1885 yılında Chicago’da inşa edilen Home Insurance Binası olduğu söylenebilir. 12 kat (bazı kaynaklarda ilk olarak 10 katlı inşa edildiği, 1891 yılında 12 kata çıkarıldığı yer almaktadır) ve 55 metreden oluşan bina silindir şeklindeki dökme demir kolonlar ve I profillerden yapılmış çelik kirişlerden oluşmaktadır. (1931 yılında Marshall Field’s tarafından LaSalle, Adams ve Clark caddelerini kapsayan büyük bir ofis binası inşa etmek amacıyla yıkıldı.) Yine William Le Baron Jenney’in tasarladığı ve 1891 yılında tamamlanan bir başka bina olan Fair Store Binası da çelik taşıyıcı sisteme sahip öncü yapılardan biridir.

2. Türkiye’de Yapısal Çeliğin Başlangıcı

2.1. İlk Yapısal Kullanımlar ve Galata Köprüsü

Dünyada 1778 yılında başlayan yapısal anlamda çelik kullanımı Türkiye’de ancak 1872 yılında bir İngiliz firmasının imal ve monte ettiği, orta açıklığı 60 m toplam uzunluğu 480 m olan Galata Köprüsü’yle başlamaktadır.

2.2. Karabük Demir Çelik Fabrikalarının Kuruluşu

Türkiye’de çelik konstrüksiyon imalatı 1939-1940 yıllarında Karabük Demir Çelik Fabrikaları’nın işletmeye alınmasıyla başlayabilmiştir. 1952 yılında Karabük’te Savurma Boru Fabrikası kurulma ihtiyacı üzerine çelik yapı kısmının yabancı firmalar tarafından hazırlanan projelere göre Karabük atölyelerinde imal edilmesi kararlaştırılmıştır. Savurma Boru Fabrikası’na ait çelik konstrüksiyon imalatlarının başarıyla tamamlanması Türkiye için çelik yapı sektöründe bir dönüm noktası oluşturmuştur.

1957-1966 yılarında mevcut işletmeye ek olarak Çelikhane, 3. Yüksek Fırın, Haddehane gibi tesisler ilave edilmiştir. Döviz ve kredi sağlamadaki problemler bu tesislere ait tüm çelik aksamının dış firmaların vereceği detaylara göre Karabük’te imal edilmesi zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Bu doğrultuda merkez atölyedeki soğuk demir kısmı genişletilerek ek teçhizat ve işçi alımı yapılmıştır. İlave tesisler için 25.000 ton çelik imalatı başarıyla tamamlanmıştır.

Tesisin tamamlanmasının ardından çelik yapıların yapılması adına çalışmalar yürütülmüş, Çelik Konstrüksiyon Bürosu Şefliği oluşturularak birçok devlet kuruluşuna ve firmalara çelik konstrüksiyon kapsamında proje, imalat ve montaj hizmeti verilmiştir.

Karabük Demir ve Çelik İşletmeleri’nde yaşanan gelişmelerin ardından 1970’li yıllarda özel sektörde Ronamak (1965), Temsan (1972), Çimtaş (1973), Tabosan (1979) gibi donanımlı imalat atölyelerinin kurulmasına başlanmıştır. Bu gelişmeler neticesinde son 50 yıl içerisinde önemli ilerlemeler kaydedilmiş; IPE, HEA, HEB, HEM gibi profiller üretilmeye başlanmıştır. 1980’li yıllarda bilgisayar destekli 2D çizimler, 1990’lı yıllarda Tekla Structures (Xsteel) ile 3D hesap (kapsamlı değil) ve çizimler, CNC kontrollü tezgahlar kullanılarak tamamen otomatik kesimler yapılmaya, 1950’li yılların sonunda kaynak uygulamasına ve 1990’lı yıllardan sonra yüksek mukavemetli ve öngermeli cıvataların üretilmesine başlanmıştır.

30 Aralık 1994 tarihinde büyük borç yükü, aşırı istihdam, yüksek maliyetli üretim ve teknolojik gerilikten dolayı özelleştirme kararı alınmış, 30 Mart 1995 tarihinde tüm hisseler Kardemir Karabük Demir Çelik Sanayi ve Ticaret A.Ş.’ye devredilmiştir. Kardemir A.Ş. hâlen varlığını sürdürmektedir

2.3. Çelik İhracat ve İthalat Verileri

Sürdürülebilir Ekonomi ve Finans Araştırmaları Derneği (SEFİA) tarafından 2022 yılında hazırlanan rapora göre Türkiye çelik ticaretinde toplam ihracatta 12. sıradayken toplam ithalatta 4. sırada yer almaktadır. 2019 yılında AB’nin çelik ihracatı açısından, Türkiye %20,04 payla ilk sırada, ithalatta %11,72 payla ikinci sırada yer almaktadır.

2024 yılı Aralık ayında, çelik ürünleri ihracatı, miktar yönünden %16 oranında bir artışla 1,3 milyon ton olarak gerçekleştirilmiştir. Değer yönünden ise, ihracat %11,9 artış göstererek 888 milyon dolar seviyesine ulaşmıştır.

2024 yılı boyunca, çelik ihracat miktarı %27,6 oranında bir artışla 13,4 milyon ton seviyesine yükselmiş, değer yönünden ise, ihracat %17,7 artarak 9,7 milyar dolar seviyesinde gerçekleşmiştir. Bu veriler, çelik sektörü için güçlü bir ihracat performansını yansıtmaktadır.

2024 yılı Aralık ayında, çelik ithalatı, 2023 yılının aynı ayına göre miktar yönünden %73,8 oranında bir artışla 1,8 milyon ton olarak gerçekleşmiş, değer yönünden ise ithalat, %37,8 artarak 1,2 milyar dolar seviyesine çıktmıştır.

2024 yılı boyunca, ithalat miktarı, yıllık %1,7 artışla 17,4 milyon ton seviyesine yükselmiş ancak değer yönünden ithalat %9,9 azalarak 13,2 milyar dolar seviyesine gerilemiştir.

Sonuç

Çelik, insanlık tarihinin dönüm noktalarında savunmadan sanayiye, mühendislikten mimariye kadar her alanda etkili olmuş bir malzemedir. 18. yüzyılda sanayi devrimiyle birlikte köprü, fabrika ve gökdelen gibi yapıların taşıyıcısı haline gelen çelik; Coalbrookdale, Crystal Palace ve Home Insurance gibi ikonik projelerle küresel yapı teknolojisinin temeli olmuştur.

Türkiye’de ise bu dönüşüm, 1872’de Galata Köprüsü ile başlamış, 1937’de Karabük Demir Çelik Fabrikaları’nın kurulmasıyla hız kazanmıştır. Sonraki yıllarda özel sektörün katılımıyla yapısal çelik üretimi çeşitlenmiş, modern yazılım ve otomasyon sistemleriyle dünya standartlarına ulaşılmıştır.

Bugün Türkiye, güçlü üretim kapasitesi ve ihracat artışıyla küresel çelik piyasasında söz sahibi bir ülke konumundadır. Geçmişten günümüze uzanan bu gelişim çizgisi, çeliğin sadece bir yapı malzemesi değil, aynı zamanda bir kalkınma aracı olduğunu açıkça göstermektedir.

Sık Sorulan Sorular (SSS)

1. Çelik yapılar ilk olarak ne zaman ve nerede kullanılmaya başlandı?
   • Çelik yapılar, sanayi devrimiyle birlikte 18. yüzyılın sonlarında İngiltere’de ortaya çıkmış, ilk örneklerinden biri 1779’da inşa edilen Coalbrookdale Köprüsü olmuştur. Bu köprü, yapısal anlamda demir alaşımlarının kullanıldığı ilk projelerden biridir.
2. Türkiye’de yapısal çeliğin kullanımı nasıl başladı?
   • Türkiye’de çelik yapılar ilk olarak 1872 yılında İngilizler tarafından inşa edilen Galata Köprüsü ile kullanılmaya başlanmıştır. Bu yapı, Türkiye’nin çelikle tanışmasında önemli bir dönüm noktasıdır.
3. Karabük Demir Çelik Fabrikası’nın önemi nedir?
   • 1937’de kurulan Karabük Demir Çelik Fabrikaları (KARDEMİR), Türkiye’deki ilk entegre demir-çelik üretim tesisidir. Yerli üretimin temellerini atan bu tesis, çelik yapı sektörünün gelişmesine büyük katkı sağlamıştır.
4. Türkiye günümüzde çelik sektöründe nasıl bir konumda?
   • 2024 itibarıyla Türkiye, çelik ihracatında dünyada 12., ithalatında ise 4. sıradadır. Üretim teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte Türkiye, hem bölgesel hem de küresel pazarda rekabetçi bir aktör haline gelmiştir.
5. Yapısal çelik neden geleceğin inşaat teknolojisinde önem taşıyor?
   • Yapısal çelik; yüksek dayanıklılığı, esnekliği, geri dönüştürülebilirliği ve sürdürülebilir yapılarla uyumu sayesinde modern mimaride ve altyapı projelerinde öncelikli tercih edilmektedir. Ayrıca karbon ayak izinin azaltılmasında da önemli bir rol oynamaktadır.

Bir sonraki bilgi selinde ve yorumlarda görüşmek üzere…😉

Yararlanılan Kaynaklar

1. Yüksekova, U. (2011). Çelik yapılardaki bulonlu birleşimlerin davranışları ile ilgili araştırmaların incelenmesi (Yüksek lisans tezi). Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
2. Ünver, H. (2003). Çelik yapı detaylarının taşıyıcı sistemler açısından irdelenmesi (Yüksek lisans tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
3. Uz, A. (2020). Çok katlı bir çelik yapının TBDY-2019 ve Çelik Yapılar Yönetmeliği-2016 kullanılarak modellenmesi (Yüksek lisans tezi). Eskişehir Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü.
4. Ağaoğlu, M. S. (2009). 2000’li yıllara girerken dünyada ve Türkiye’de gerçekleştirilen bazı önemli çelik yapılar (Yüksek lisans tezi). Haliç Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
5. Mickledore. (2017, 14 Eylül). Craigellachie Bridge. https://www.mickledore.nl/blog-nl/craigellachie-bridge/
6. FreeImages. (2023). Premium Britannia Köprüsü antik çizimi [Stok fotoğraf]. https://www.freeimages.com/tr/premium/antique-illustration-of-britannia-bridge-94588
7. Hardy Travel. (2023). 37 best images after completing the 125 mile Anglesey Coastal Path. https://hardytravel.co.uk/2017/09/10/37-best-images-after-completing-the-125-mile-anglesey-coastal-path/
8. Shrewsbury Flaxmill Maltings. (2023). A history of innovation and evolution. https://www.english-heritage.org.uk/visit/places/shrewsbury-flaxmill-maltings/
9. Çeltikçi, N. (2020). Dünden bugüne Türkiye’de çelik yapılar. Türk Yapısal Çelik Derneği. https://tucsa.org/tr/celik_yapilar_yazi.aspx?yazi=1015
10. Kardemir A.Ş. (2023). Kilometre taşları. https://www.kardemir.com/kilometre_taslari
11. SEFİA. (2022). Türkiye çelik sektörü raporu: Üretim, ticaret ve karbonsuzlaştırma. https://celik.org.tr/turkiye-celik-ureticileri-dernegi-basin-bulteni-85/
12. SEFİA. (2022). Türkiye çelik sektörü raporu: Üretim, ticaret ve karbonsuzlaşma süreci. https://sefia.org/arastirmalar/turkiye-celik-sektoru-raporu-uretim-ticaret-ve-karbonsuzlasma-sureci/