Çelik Yapı Elemanı Tasarım Akış Şeması

Özet

Bu makale, Türkiye mevzuatı çerçevesinde (ÇYTHYE 2016, TBDY 2018, TS EN 1993 serisi) çelik yapı elemanlarının tasarım sürecini kapsamlı bir akış şeması ve adım adım hesap prosedürüyle açıklamaktadır. Yük belirleme, profil seçimi, kesit sınıflandırması, çekme/basınç/eğilme dayanım kontrolleri ile birleşik etki ve sehim kontrolleri ele alınmaktadır. Türkiye'nin yüksek sismik risk bölgesinde konumlanması nedeniyle TBDY 2018 Bölüm 9 kapsamında süneklik düzeyi koşulları da ayrıntılı biçimde incelenmektedir. Makale ayrıca üç farklı zorluk düzeyinde sayısal örnek, sık yapılan hatalar listesi ve kapsamlı bir kalite kontrol kutusu içermektedir.

1. Tasarım Standartları ve Mevzuat Çerçevesi

1.1 Birincil Türk Standartları

Saha Notu: Eski TS 648 "Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları" standardı pratikte artık kullanılmamakta; ÇYTHYE 2016 ve TS EN 1993 serisi geçerlidir.

Dikkat: ÇYTHYE 2016 ile TS EN 1993-1-1 çoğunlukla aynı sonuçları verse de bazı yük katsayıları ve kombinasyonlar farklılık göstermektedir. Projede yalnızca bir yönetmelik esas alınmalı ve tutarlı biçimde uygulanmalıdır.

1.2 Çelik Malzeme Sınıfları (TS EN 10025-2)

Dikkat: Depremli tasarımda TBDY 2018 Madde 9.2.4'e göre S235 sınıfı çelik, süneklik düzeyi yüksek (SDY) sistemlerde kullanılmamalıdır; minimum S275 gereklidir.

2. Tasarım Akış Şeması

3. ⓪ Girdi ve Malzeme Seçimi

3.1 ε Katsayısı Hesabı

ε = √(235/f_y)

3.2 Deprem Tasarımı: TBDY 2018 Bölüm 9

4. ① Yük ve İç Kuvvetler

Temel YDKT Kombinasyonları:

• 1,4G + 1,6Q (Deprem yok)
• 1,2G + 1,0Q ± 1,0E_H ± 0,3E_Z (TBDY 2018 Denk. 4.11)
• 0,9G ± 1,0E_H ± 0,3E_Z (Hafif ölü yük + deprem)

Dikkat: Çelik yapılarda YDKT yöntemi kullanılırken deprem kombinasyonunda 1,2G yerine 1,2×1,2G = 1,44G alınması gerekmektedir (ÇYTHYE 2016 Madde 4.4.4.2a).

5. ② Profil Seçimi ve Kesit Sınıflandırması

5.1 Türkiye'de Kullanılan Profil Tipleri

Saha Notu: TBDY 2018 Tablo 9.3 enkesit koşulları incelendiğinde HEA profillerinin büyük çoğunluğunun SDY koşullarını SAĞLAMAYACAĞI görülmektedir. Depremli tasarımda HEA yerine HEB veya HEM profiller tercih edilmelidir.

5.2 Kesit Sınıflandırması (TS EN 1993-1-1 Tablo 5.2)

5.3 TBDY 2018 Enkesit Koşulları (Depremli Tasarım)

6–9. Dayanım Kontrolleri

6. ③ Çekme Elemanı

N_t,Rd,1 = A · f_y / γ_M0 (γ_M0 = 1,0 — akma) N_t,Rd,2 = 0,9 · A_net · f_u / γ_M2 (γ_M2 = 1,25 — kopma) N_t,Rd = min(N_t,Rd,1; N_t,Rd,2)

7. ④ Basınç + Burkulma

λ̄ = (L_cr/i) / (π√(E/f_y)) φ = 0,5[1 + α(λ̄ - 0,2) + λ̄²] χ = 1 / (φ + √(φ² - λ̄²)) ≤ 1,0 N_b,Rd = χ · A · f_y / γ_M1 (γ_M1 = 1,0) Narinlik sınırı: λ̄_max ≤ 200 (statik); ≤ 120 (depremli)

8. ⑤ Eğilme + LTB

M_b,Rd = χ_LT · W_pl,y · f_y / γ_M1 (λ̄_LT > 0,4 ise) Kesme: V_pl,Rd = A_vz · f_y / (√3 · γ_M0) Kesme–eğilme etkileşimi: V_Ed > 0,5 V_pl,Rd → azaltılmış M kullan

9. ⑥ Birleşik Etki

n = N_Ed / N_pl,Rd > 0,15 → M_N,y,Rd = M_pl,y,Rd · (1-n)/(1-0,5a) Sehim: δ ≤ L/300 (hareketli yük)

10. Birleşim Tasarımı

Dikkat: Depiem etkisi altındaki yapılarda TBDY 2018 Madde 9.1'e göre 8.8 veya 10.9 kalitesinde tam önçekme verilerek HR tipi bulon kullanılması zorunludur.

11. Türkiye Saha Koşulları

12. Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay 🟢

IPE 240 çekme elemanı, S355, A=39,12 cm², N_Ed=350 kN N_t,Rd,1 = 3912 × 355 / 1,0 = 1388,8 kN N_t,Rd,2 = 0,9 × 3912 × 510 / 1,25 = 1435,7 kN N_t,Rd = 1388,8 kN > N_Ed = 350 kN (oran: 0,25)

Problem 2 — Orta 🟡

HEB 200 kolon burkulma, S355, A=78,08 cm², L=4,0 m (mafsallı-mafsallı) i_z = 4,99 cm → λ̄_z = 1,045 → eğri c → χ_z = 0,483 N_b,Rd,z = 0,483 × 7808 × 355 / 1,0 = 1338,8 kN > N_Ed = 900 kN (oran: 0,67)

Problem 3 — Zor

HEB 300 kolon SDY sistemi, S355, N_Ed=1800 kN, M_y=200 kNm, M_z=50 kNm, L_cr=4,5 m

1. TBDY 2018 Tablo 9.3 enkesit koşulu: başlık c/t_f = 5,55 ≤ 5,87 , gövde d/t_w = 18,9 ≤ 48,0
2. χ_z = 0,679 → N_b,Rd = 3591,7 kN
3. n = 0,340 → M_N,y,Rd = 494,3 kNm
4. 200/494,3 + 50/309,0 = 0,567 ≤ 1,0 (oran: 0,57)

14. Sık Yapılan Hatalar

1. Kesit sınıfı belirlenmeden plastik moment kullanılması
2. Burkulma boyu katsayısı k = 1,0 yanlış varsayılması
3. Yanal burkulmanın (LTB) ihmal edilmesi
4. N–M etkileşiminin atlanması (n > 0,15 kontrolü)
5. HV tipi bulon depremli birleşimlerde kullanılması (HR olmalı)
6. TBDY 2018 Tablo 9.3 koşullarının ihmal edilmesi
7. Sehim hesabında ölü ve hareketli yük birlikte alınması
8. ÇYTHYE 2016 ile TS EN 1993 gerekliliklerinin karıştırılması

Çelik Birleşim Hesap Programında Girdi Güvenilirliği

Bir çelik birleşim hesap programı, taşıyıcı sistem analizinden alınan iç kuvvetlerle seçilen çelik ürün verilerini aynı hesap modelinde buluşturur. Ancak verilen kaynak paketi; bulon, kaynak, birleşim rijitliği veya birleşim dayanımı için doğrulanmış bir tasarım standardı içermediğinden, bu kontrollerin sayısal bağıntıları burada tanımlanmamıştır.

Programdan alınan kapasite oranı tek başına birleşimin doğrulandığını göstermez. Önce kesit geometrisinin, ürün standardının, malzeme dayanımlarının, birimlerin ve iç kuvvet işaretlerinin hesap modeliyle uyumu incelenmelidir.

Malzeme ve Kesit Verisinin Kaynağını Ayırma

TS EN 10025, sıcak haddelenmiş yapı çeliklerinden imal edilen ürünleri konu alır [2]. ArcelorMittal Sections and Merchant Bars 2023 kataloğu ise sıcak haddelenmiş kesitlerin geometrik özellikleri ve kesit tabloları için üretici verisi sunar [3]. Bu iki veri grubu programda aynı amaçla kullanılmamalıdır: biri ürün standardını, diğeri seçilen kesitin katalog geometrisini tanımlar.

TS 708’in kapsamı betonarme için kullanılan donatı çelikleridir [1]. Bu nedenle TS 708’e ait donatı sınıfı veya mekanik özelliklerin, yapısal çelik profil ya da birleşim levhası malzemesi gibi doğrudan programa aktarılması uygun bir veri eşleştirmesi oluşturmaz [1][2].

Program Seçiminde Hesap Motorundan Önce Sorulacak Sorular

Bir program karşılaştırılırken yalnızca “bulonlu” veya “kaynaklı” birleşim çözebilmesi yeterli bir ölçüt değildir. Malzeme kayıtlarının TS EN 10025 kapsamındaki ürünlerle ilişkilendirilebilmesi [2] ve profil geometrisinin kullanılan katalog sürümüyle izlenebilir olması [3], model denetimini kolaylaştırır.

Aşağıdaki kontroller seçim sürecinde kayıt altına alınabilir:

• Kesit kütüphanesinde profil serisiyle birlikte katalog adı ve sürümü görülebiliyor mu [3]?
• Yapısal çelik ürün tanımı TS EN 10025 kaydıyla ilişkilendirilebiliyor mu [2]?
• TS 708 kapsamındaki donatı verileri, yapısal profil ve birleşim levhası kayıtlarından ayrılıyor mu [1][2]?
• Kullanıcı tarafından değiştirilen malzeme ve geometri değerleri raporda işaretleniyor mu?
• Hesap raporu; girdi değerlerini, birimleri, varsayımları ve kullanılan veri kaynağını birlikte gösterebiliyor mu?

Mühendislik kontrol notu: Kaynak paketindeki üç doküman, birleşim geometrisi ve dayanım kontrollerinin tamamını tarif etmez. Bu nedenle bir yazılımın bulon, kaynak, levha, ankraj veya birleşim rijitliği sonuçları yalnız bu kaynaklara dayanılarak teknik bakımdan doğrulanamaz.

Uygulama: Bir Profil Kaydının Programa Aktarılması

Örnek iş akışında önce projede kullanılan yapısal çelik ürün tanımı TS EN 10025 kaydıyla eşleştirilir [2]. Ardından profil adı ve geometrik özellikler ArcelorMittal 2023 kataloğundaki ilgili kesit satırıyla karşılaştırılır [3]. TS 708 kaydı bu eşleştirmeye dahil edilmez; çünkü kaynak, donatı çeliklerini kapsar [1].

Bu aşamadan sonra iç kuvvetler, birleşim geometrisi ve bileşen özellikleri programa girilebilir. Kaynak paketinde birleşim dayanımı bağıntıları bulunmadığı için kapasite hesabına geçmeden önce yazılımın kullandığı bulon, kaynak, levha ve ankraj tasarım esasları proje özelinde ayrıca doğrulanmalıdır.

Hata Yakalamaya Yönelik Çapraz Kontroller

Çelik birleşim hesap programı çıktısında en erken yakalanabilecek hatalar, çoğunlukla malzeme ve kesit tanımlarındaki tutarsızlıklardır. Örneğin katalogdaki kesit adı doğru görünürken farklı bir kesit serisinin geometrik değerleri seçilmiş olabilir; bu durum katalog satırıyla doğrudan karşılaştırma yapılarak incelenebilir [3].

Malzeme adının benzerliği de tek başına yeterli değildir. TS 708 donatı çeliğini [1], TS EN 10025 ise sıcak haddelenmiş yapı çeliği ürünlerini ele aldığından [2], program kütüphanesindeki standardın adı ve kapsamı birlikte kontrol edilmelidir.

Sık Sorulan Sorular

Çelik birleşim hesap programı tek başına proje onayı sağlar mı?

Hayır. Bu kaynak paketi yalnızca donatı çeliği, sıcak haddelenmiş yapı çeliği ürünleri ve profil katalog verilerini kapsar [1][2][3]. Bulon, kaynak, levha, ankraj ve birleşim rijitliği kontrollerinin doğrulanması için programın kullandığı tasarım esaslarının ayrıca incelenmesi gerekir.

Profil özellikleri hangi kaynaktan kontrol edilmelidir?

Kesit adı, ölçüler ve katalogda verilen kesit özellikleri ArcelorMittal Sections and Merchant Bars 2023 dokümanıyla karşılaştırılabilir [3]. Malzeme ürün tanımı ise kesit geometrisinden ayrı olarak TS EN 10025 kapsamında değerlendirilir [2].

TS 708, çelik profil veya birleşim levhası seçiminde kullanılabilir mi?

TS 708 betonarme donatı çeliklerini kapsar [1]. Sıcak haddelenmiş yapısal çelik ürünlerinin tanımı için verilen kaynak paketi içindeki ilgili referans TS EN 10025’tir [2].

Yazılım raporunda hangi bilgiler görünmelidir?

Denetlenebilir bir raporda en azından kullanılan malzeme kaydı, kesit tanımı, katalog sürümü, kullanıcı tarafından değiştirilen girdiler ve birimler görünmelidir. Kesit verisinin sürüm bilgisi ArcelorMittal 2023 kataloğuyla [3], ürün standardı kaydı ise TS EN 10025 ile [2] karşılaştırılabilir.

çelik birleşim hesap programı — Ek Kaynaklar

1. TS 708 — Çelik Donatı Standardı (TS 708) — Türk Standardları Enstitüsü (TSE) — https://www.colakoglu.com.tr/uploads/file/tse-ts708-2024-1.pdf
2. TS EN 10025 — Yapısal Çelik Sıcak Haddelenmiş Ürünler (TS EN 10025) — Türk Standardları Enstitüsü (TSE) — https://www.tse.org.tr/standart-satis/
3. ArcelorMittal Sections and Merchant Bars 2023 (2023) — ArcelorMittal Europe - Long Products — https://constructalia.arcelormittal.com/files/catalogues/Sections_MB_EN_LR_2023-03-17--094912.pdf

İlgili Hesaplama Araçları

• Çelik Birleşim Tasarımı
• Kaynaklı Birleşim
• Bulonlu Birleşim
• Çelik Kolon Taban Plakası

Demir Çelik Seçiminde Malzeme Kimliği Kontrolü

Demir çelik seçimi, yalnızca hesap sonucunda bulunan kesit alanına göre yapılamaz. Tasarım akışına; ürün türü, çelik sınıfı, kesit geometrisi, teslim durumu ve ürün belgesinin birbiriyle uyumunu doğrulayan bir malzeme kimliği kontrolü eklenmelidir [1][2][3].

Donatı çeliği ile yapısal çeliği ayırın

TS 708 kapsamındaki nervürlü çubuklar betonarme yapılarda kullanılan donatı çelikleridir. Doğrulanmış uygunluk belgesinde S 420, B 420B, B 420C, B 500B ve B 500C sınıfları ile bunlara ait çap aralıkları tanımlanmıştır [1].

Sıcak haddelenmiş I, H ve U profiller ise yapısal çelik ürün ailesindedir. Bu ürünlerin seçimi TS EN 10025 serisindeki ürün gerekleri ile uyumlu yapılmalı; kesit ölçüleri ve geometrik özellikler ayrıca üretici kataloğundan denetlenmelidir [2][3].

Kontrol noktası: “Demir” veya “çelik” biçimindeki genel malzeme tanımı satın alma için yeterince ayırt edici değildir. Projede ürün ailesi, sınıf ve boyut birlikte belirtilmelidir [1][2][3].

Kesit adı ile çelik sınıfını ayrı girdiler olarak yönetin

IPE veya HE gibi bir ifade kesitin geometrik ailesini; S sınıfı ise malzeme niteliğini tanımlar. ArcelorMittal kataloğu IPE, IPN, HE, HLZ, HL, HD, HP, UPE ve UPN ailelerini ayrı tablolar altında sunar; tablolarda kütle, alan, atalet momenti, elastik ve plastik kesit modülü gibi kesit özellikleri yer alır [3].

Bu nedenle hesap modelindeki kesit adı, malzeme sınıfı ve katalog revizyonu üç ayrı alan olarak tutulmalıdır. Böylece aynı geometrik profilin farklı malzeme sınıflarıyla değerlendirilmesi sırasında özelliklerin birbirine karışması önlenebilir [2][3].

Katalog Verisini Hesap Modeline Aktarma Protokolü

Profil kataloğu, kesit ön seçimini ve model girdilerinin çapraz kontrolünü destekler; ürün standardının veya proje hesabının yerine geçmez [2][3]. Hesaba aktarılan her özellik, katalogdaki eksen ve birim tanımıyla birlikte kaydedilmelidir.

Üçlü eşleştirme kaydı oluşturun

Her profil için “hesap modeli–proje paftası–satın alma kaydı” eşleştirmesi yapılması, kesit değişikliklerinin izlenmesini kolaylaştırır. Örneğin hesap modelinde seçilen HE kesitinin paftada başka bir seriyle gösterilmesi veya sipariş belgesinde yalnızca profil yüksekliğinin yazılması, aynı eleman için farklı ürünlerin değerlendirilmesine yol açabilir [3].

Eşleştirme kaydında en az şu bilgiler bulunabilir:

• Eleman poz numarası ve yapısal işlevi
• Profil ailesi ile tam kesit tanımı
• Çelik sınıfı ve esas alınan TS EN 10025 bölümü
• Katalog adı ve yayın yılı
• Hesapta kullanılan kesit özellikleri ve birimleri
• Tasarım revizyonu ile satın alma revizyonu

Tasarımdan Satın Almaya Demir Çelik İzlenebilirliği

Hesapta uygun bulunan bir demir çelik ürününün sahadaki karşılığı, belge kapsamı üzerinden kontrol edilmelidir. TS 708 uygunluk belgesi; üretici, üretim yeri, çelik sınıfı, çap aralığı ve belge geçerlilik bilgilerini birlikte gösteren bir örnektir [1].

Yapısal profillerde ise standart metnine erişim ve güncellik kontrolü TSE sistemi üzerinden yürütülebilir. TSE, tekil standart satın alma ve abonelik seçeneklerini; erişim ile revizyon bildirim kapsamlarını ayrı biçimde tanımlar [2].

Sık Sorulan Sorular

Demir çelik ifadesi tek başına teknik ürün tanımı mıdır?

Hayır. Tasarım ve satın alma kaydında ürün ailesi, çelik sınıfı ve boyut birlikte belirtilmelidir. TS 708 donatı çeliklerini; TS EN 10025 ise sıcak haddelenmiş yapısal çelik ürünlerini ele alan farklı kaynaklardır [1][2].

Profil kataloğundaki kesit özellikleri doğrudan hesapta kullanılabilir mi?

Katalogdaki alan, atalet momenti ve kesit modülü gibi veriler model girdisi olarak kullanılabilir; ancak profil serisi, eksen, birim ve katalog revizyonu kontrol edilmelidir. Malzeme sınıfı ve ürün gerekleri ayrıca ilgili standart metninden doğrulanmalıdır [2][3].

TS 708 belgesinde hangi donatı sınıfları görülür?

Doğrulanmış belgede S 420, B 420B, B 420C, B 500B ve B 500C sınıfları yer alır. Her sınıf için belge kapsamında bulunan çaplar ayrıca listelenmiştir [1].

IPE ve HE ifadeleri çelik dayanım sınıfını gösterir mi?

Hayır. IPE ve HE, sıcak haddelenmiş profil ailelerini tanımlar. Malzeme sınıfı kesit adından ayrı belirlenir ve ilgili ürün standardıyla doğrulanır [2][3].

Standart revizyonu tasarım dosyasında nasıl izlenebilir?

Kullanılan standardın numarası, erişim tarihi ve revizyon bilgisi hesap kapağında veya malzeme kabul planında kaydedilebilir. TSE’nin tekil satış ve abonelik seçenekleri, standart metnine erişim ile revizyon takibi bakımından farklı kapsamlar sunar [2].

demir çelik — Ek Kaynaklar

1. TS 708 — Çelik Donatı Standardı (TS 708) — Türk Standardları Enstitüsü (TSE) — https://www.colakoglu.com.tr/uploads/file/tse-ts708-2024-1.pdf
2. TS EN 10025 — Yapısal Çelik Sıcak Haddelenmiş Ürünler (TS EN 10025) — Türk Standardları Enstitüsü (TSE) — https://www.tse.org.tr/standart-satis/
3. ArcelorMittal Sections and Merchant Bars 2023 (2023) — ArcelorMittal Europe - Long Products — https://constructalia.arcelormittal.com/files/catalogues/Sections_MB_EN_LR_2023-03-17--094912.pdf

İlgili Hesaplama Araçları

• Taban plakası
• Çelik gerilme
• Çelik profil
• Birleşim tasarımı

Kaynakça

1. İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
2. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
3. İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar

Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.

Kaynaklar

1. ÇYTHYE 2016 — Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik (R.G. 04.02.2016/29614). https://www.resmigazete.gov.tr
2. TS EN 1993-1-1:2005 — Eurocode 3: Çelik yapıların tasarımı. CEN / TSE. https://www.tse.org.tr
3. TBDY 2018 Bölüm 9 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Çelik Bina Taşıyıcı Sistemleri (R.G. 18.03.2018). https://www.resmigazete.gov.tr
4. Tasarım Akış Şemaları.

İlgili Hesaplama Araçları

Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:

• Çelik Kolon Burkulma Hesaplama
• Çelik Kiriş Sehim Hesaplama
• Çelik Profil Ağırlığı Hesaplama

Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.

bilgiportali (2026). Çelik Yapı Elemanı Tasarım Akış Şeması. Yapıdan — İnşaat Mühendisliği Bilgi Portalı. https://yapidan.com/kategoriler/as/celik-yapi-elemani-tasarim-akis-semasi