Alın Levhası (End Plate) Bağlantısı — Moment Bağlantısı

Özet

Alın levhası (end plate) bağlantısı; kiriş ucuna tam nüfuziyetli (CJP) kaynak veya köşe kaynak ile birleştirilen çelik levhanın, yüksek dayanımlı önceden gerilmiş bulonlar aracılığıyla kolona bağlandığı rijit veya kısmi rijit moment bağlantı sistemidir. Tasarım yöntemi olarak TS EN 1993-1-8:2009 Bölüm 6'da tanımlanan T-stub bileşen yaklaşımı (component method) esastır; her bulon sırası bağımsız bir T-stub olarak modellenir ve üç göçme modu (Mode 1–3) ile değerlendirilir. Türkiye'de moment aktaran çelik çerçevelerde TBDY 2018 Ek 9B hükümleri birincil mevzuat olup, bağlantının en az 0,04 rad (süneklik düzeyi yüksek) dönme kapasitesi sağlaması zorunludur. Bu makale; bağlantı tipolojisi, malzeme standartları, T-stub hesabı, kaynak ve panel zone tasarımı, deprem koşulları ve 3 kademeli sayısal örnekleri kapsamaktadır.

1. Genel Tanım ve Bağlantı Tipolojisi

Alın levhası bağlantısı, kiriş ucuna kaynaklı bir levhanın yüksek mukavemetli bulonlarla kolona bağlandığı rijit veya kısmi rijit moment bağlantısıdır. Deprem bölgelerinde çerçeve kirişlerinde yaygın olarak kullanılır.

Bağlantı türleri:

• Tam dayanımlı (Full-strength): $M_{bağlantı} \geq M_{p,kiriş}$
• Kısmi dayanımlı (Partial-strength): $M_{bağlantı} < M_{p,kiriş}$

Saha Notu: TBDY 2018 Ek 9B kapsamındaki deprem bölgelerinde (DTS=1, 2 için) moment aktaran birleşimlerin tam dayanımlı tasarlanması zorunludur; kısmi dayanımlı bağlantılar yalnızca süneklik düzeyi sınırlı çerçevelerde ve DTS=3, 4 koşullarında kabul edilir.

1.1 Geometrik Tipler

Şekil boyutlarına ve bulon dizilimine göre başlıca üç tip kullanılmaktadır:

Tablo 1: Geometrik Tipler

Dikkat: TBDY 2018 Tablo 9B.1 kapsamında uygulanabilir dört yapılandırma mevcuttur: 4 bulonlu rijitleştirilmemiş, 4 bulonlu rijitleştirilmiş, 8 bulonlu rijitleştirilmemiş ve 8 bulonlu rijitleştirilmiş. Kiriş açıklığı/yüksekliği oranı ≥ 7,0 koşulu tüm tiplerde aranır.

2. Tasarım Esasları (TS EN 1993-1-8, ÇYTHYE 2016, TBDY 2018)

Tasarım esasları hem Türkiye ulusal yönetmeliklerine hem de Avrupa standartlarına dayanmaktadır.

TS EN 1993-1-8:2009 — Çelik yapıların birleşim yerlerinin tasarımı (T-stub bileşen yöntemi, Bölüm 6). Eurocode 3'ün Türkçe adaptasyonu olarak TSE tarafından yayımlanmıştır.

ÇYTHYE 2016 (Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esasları Yönetmeliği) — Türkiye'de yürürlükteki ulusal çelik yapı yönetmeliği; bulon geometri sınırları (Madde 13.3), kaynak tasarımı (Madde 13.2) ve birleşim detayları için temel belge.

TBDY 2018 Ek 9B — Deprem bölgelerinde moment aktaran çelik çerçeveler için özel birleşim koşulları; 18 Mart 2018 tarih, 30364 sayılı Resmî Gazete'de yayımlanmış, 1 Ocak 2019'dan itibaren yürürlüktedir.

AISC 360-16 — Amerikan deprem bölgesi hesap standardı; TS EN 1993-1-8'in tamamlayıcısı olarak kullanılabilir, ancak Türkiye mevzuatında birincil referans TBDY 2018'dir.

Yük kombinasyonları (YDKT — Yük ve Dayanım Katsayıları ile Tasarım):

$$1{,}2G + 1{,}0E + 0{,}5Q \quad \text{(Deprem kombinasyonu — TBDY 2018 Madde 4.4.3)}$$

Saha Notu: Türkiye'de TBDY 2018 kapsamındaki çelik moment çerçevelerinde yalnızca YDKT (LRFD) yöntemi zorunludur; GKT (ASD) kullanımı deprem kombinasyonlarında kabul edilmez (ÇYTHYE 2016 Madde 3.2).

Dikkat: Tüm birleşimlerde dayanım katsayıları $\phi = 0{,}90$ (akma/eğilme) ve $\phi = 0{,}75$ (kırılma/çekme) olarak uygulanır.

3. Malzeme Standartları ve Türkiye'de Kullanılan Çelik Sınıfları

3.1 Yapısal Çelik

Tablo 2: Yapısal Çelik

Saha Notu: TBDY 2018 kapsamında moment aktaran çerçeve kirişlerinde S355 çeliği (TS EN 10025-2:2005) tercih edilmelidir. S235 kullanımı süneklik düzeyi yüksek (SDY) sistemlerde önerilmez; akma dayanımı aşım katsayısı $R_y = 1{,}5$'dir.

Dikkat: Çelik siparişinde CE işareti ve malzeme sertifikası (EN 10204 Tip 3.1 veya 3.2) zorunludur.

3.2 Yüksek Dayanımlı Bulonlar

Deprem bölgelerinde moment aktaran birleşimlerde TS EN 14399 standardına uygun, 8.8 veya 10.9 sınıfı tam önçekme uygulanmış bulonlar zorunludur.

Tablo 3: Yüksek Dayanımlı Bulonlar

Saha Notu: TBDY 2018'e göre DTS=1 ve DTS=2 deprem tasarım sınıflarında moment aktaran birleşimlerde 10.9 sınıfı tam önçekmeli (HR tipi) bulonlar zorunludur. HV tipi bulonlar (kısa dişli gövde) çekme altında sünek olmayan diş sıyrılması riski taşıdığından deprem birleşimlerinde tercih edilmemelidir.

4. Rijitlik Sınıflandırması (TS EN 1993-1-8 Madde 5.2)

Birleşimler TS EN 1993-1-8:2009 Madde 5.2'ye göre dönme rijitlikleri esas alınarak üç sınıfa ayrılır:

Tablo 4: Rijitlik Sınıflandırması (TS EN 1993-1-8 Madde 5.2)

Burada $k_b = 8$ (kirişin yanal ötelemeli olan çerçevelerde), $k_b = 25$ (olmayan çerçevelerde).

Saha Notu: Türkiye'de yaygın hata — birleşimi yapısal modelde "rijit" kabul edip T-stub hesabı yapmamak. TS EN 1993-1-8 Madde 5.2.2.1 uyarınca rijitlik doğrulaması sayısal olarak yapılmalıdır.

5. T-Stub Modeli (TS EN 1993-1-8 Bölüm 6)

T-stub modeli, alın levhası bağlantısının çekme bölgesini modeller. Her bulon sırası ayrı bir T-stub olarak değerlendirilir.

5.1 T-Stub Göçme Modları

Tablo 5: T-Stub Göçme Modları

5.2 T-Stub Dayanımı

Mod 1:

$$F_{T,1,Rd} = \frac{4 M_{pl,1,Rd}}{m}$$

Mod 2:

$$F_{T,2,Rd} = \frac{2 M_{pl,2,Rd} + n \sum F_{t,Rd}}{m + n}$$

Mod 3:

$$F_{T,3,Rd} = \sum F_{t,Rd}$$ $$F_{T,Rd} = \min(F_{T,1,Rd},\ F_{T,2,Rd},\ F_{T,3,Rd})$$

Burada:

• $M_{pl,Rd} = \frac{0{,}25 \sum l_{eff} t_f^2 f_y}{\gamma_{M0}}$ = plastik mafsaldaki bükülme momenti dayanımı
• $m$ = bulon merkezinden kaynak yüzüne yatay mesafe (mm)
• $n$ = bulon merkezinden levha kenarına yatay mesafe; $n \leq 1{,}25m$ (TS EN 1993-1-8 Madde 6.2.2)
• $F_{t,Rd}$ = tek bulon çekme dayanımı $= k_2 f_{ub} A_s / \gamma_{M2}$
• $\gamma_{M0} = 1{,}00$; $\gamma_{M2} = 1{,}25$; $k_2 = 0{,}9$

Dikkat: Mod 1 yönetiminde pry kuvveti $Q$ maksimum değerdedir ve alın levhasında çift plastik mafsal oluşur. Bu durum ince levhalarda şiddetli deformasyona yol açar — süneklik gerektirilen deprem birleşimlerinde kontrol edilmesi zorunludur.

5.3 Etkin Uzunluk $l_{eff}$ Hesabı

Dairesel ve dairesel olmayan akma çizgisi paternleri için (TS EN 1993-1-8 Tablo 6.6):

• Uç bulon sırası: $l_{eff,nc} = 2m + 0{,}625e + e_x$
• İç bulon sırası: $l_{eff,nc} = 4m + 1{,}25e$
• Dairesel patern: $l_{eff,cp} = 2\pi m$

6. Pry Kuvveti (Kaldıraç Etkisi)

İnce alın levhalarında levha ucu kolona dayandığından pry kuvveti $Q$ oluşur:

$$F_{bolt} = \frac{F_T}{2} + Q$$

Pry kuvveti levhayı kalın yaparak azaltılır. Mod 1 yönetiminde pry etkisi tam; Mod 3'te pry yoktur.

Pratik kural: TS EN 1993-1-8 Madde 6.2.4 uyarınca pry kuvvetinin ihmal edilebilmesi için:

$$L_b \leq L_b^* = \frac{8{,}8 m^3 A_s}{l_{eff} t_p^3}$$

Koşul sağlanmazsa pry kuvveti bulon çekme kuvvetine eklenerek kontrol yenilenir.

Saha Notu: Sahada sık karşılaşılan hata — alın levhası kalınlığının hesap yapmadan "kiriş başlığı kalınlığına eşit" alınmasıdır. Bu yaklaşım mühendislik pratiğinde bir başlangıç değeri olarak kullanılabilir; ancak T-stub hesabıyla doğrulanması zorunludur.

7. Alın Levhası Kalınlığı Hesabı

Kiriş başlığının eksenel kuvveti (momentten):

$$F_f = \frac{M_{Ed}}{d_0}$$

Burada $d_0$ = çekme ve basınç başlıkları arasındaki mesafe $(h_b - t_f)$.

Alın levhası minimum kalınlığı (Mod 1 sınırı için):

$$t_{p,min} = \sqrt{\frac{4 M_{pl,Rd}}{0{,}25 \sum l_{eff} f_y / \gamma_{M0}}}$$

Pratik başlangıç değeri: $t_p \geq t_{f,kiriş}$; ardından T-stub hesabıyla doğrulanır.

TBDY 2018 Tablo 9B.1 alın levhası kalınlık sınırları:

• 4 bulonlu rijitleştirilmemiş: $12 \leq t_p \leq 40$ mm
• 8 bulonlu rijitleştirilmiş: $18 \leq t_p \leq 65$ mm

8. Bulon Çekme Kuvveti ve Dayanımı

TS EN 1993-1-8:2009 Madde 3.6.1 (Tablo 3.4):

$$F_{t,Rd} = \frac{k_2 \cdot f_{ub} \cdot A_s}{\gamma_{M2}} \quad (k_2 = 0{,}9;\ \gamma_{M2} = 1{,}25)$$

Çekme + Kesme etkileşimi (Madde 3.6.1 Tablo 3.4):

$$\frac{F_{v,Ed}}{F_{v,Rd}} + \frac{F_{t,Ed}}{1{,}4 \cdot F_{t,Rd}} \leq 1{,}0$$

Tablo 6: Bulon Çekme Kuvveti ve Dayanımı

Saha Notu: TBDY 2018 kapsamında moment aktaran birleşimlerde bulonların tam önçekme ile sıkılması zorunludur. Sıkma yöntemi olarak tork anahtarı (torque control), dönme kontrolü veya doğrudan gerilme göstergesi yöntemi kullanılabilir (TS EN 1090-2 Madde 8.5).

9. Kolon Başlığı Kontrolleri

Alın levhası bağlantısı kolona çekme kuvveti uygular; kolon başlığı T-stub olarak değerlendirilir.

Kolon başlığı T-stub hesabı: TS EN 1993-1-8 Madde 6.2.4 — aynı üç mod (1-2-3) kolon başlığı için de uygulanır; $t_f$ yerine kolon başlığı kalınlığı $t_{cf}$ alınır.

Yetersizlik durumlarında çözümler:

Tablo 7: Kolon Başlığı Kontrolleri

Süreklilik levhası kalınlığı (minimum):

$$t_{st} \geq \frac{t_{bf}}{2} \quad \text{ve} \quad t_{st} \geq 10 \text{ mm}$$

10. Kayma Bölgesi (Panel Zone) Tasarımı

Kolon gövdesinin kiriş-kolon bağlantı bölgesindeki kesme aktarım kapasitesi panel zone (kayma bölgesi) ile sağlanır.

10.1 Panel Zone Kesme Talebi

$$V_{u,panel} = \frac{M_{Ed}}{d_0} - V_{col}$$

Burada $V_{col}$ = kolona etkiyen kesme kuvveti.

10.2 Panel Zone Kesme Dayanımı

TBDY 2018 Madde 9.3.4.2b (güçlendirme levhası olmadan):

$$\phi R_v = 0{,}60 \phi F_y A_{web} \left(1 + \frac{3 b_{cf} t_{cf}^2}{d_b d_c t_w}\right)$$

Burada:

• $A_{web} = d_c \cdot t_w$ = kolon gövde alanı
• $b_{cf}$ = kolon başlık genişliği; $t_{cf}$ = kolon başlık kalınlığı
• $d_b$ = kiriş yüksekliği; $d_c$ = kolon yüksekliği

Minimum kayma bölgesi gövde kalınlığı (TBDY 2018 Madde 9.3.4.2b):

$$t_{min} \geq \frac{u}{180}$$

Saha Notu: Türkiye'deki çelik yapı projelerinde panel zone hesabının sıklıkla atlandığı gözlemlenmektedir. Özellikle büyük kiriş kesitlerinin ince gövdeli kolonlara bağlandığı durumlarda panel zone yetersizliği kritik hata kaynağı olabilir.

11. Kaynak Tasarımı

11.1 Kiriş–Levha Kaynak Arayüzü

Kiriş başlık–alın levhası kaynağı: TBDY 2018 Tablo 9B.1'e göre CJP (Tam Nüfuziyetli) kaynak zorunludur. CJP kaynağın dayanımı ana metalin dayanımından büyük kabul edilir; ayrı kontrol gerekmez.

Kiriş gövde–alın levhası kaynağı (köşe kaynak):

$$F_{w,Rd} = \frac{f_u}{\sqrt{3} \cdot \beta_W \cdot \gamma_{M2}} \cdot a \cdot l_{eff}$$

Burada $\beta_W$ = korelasyon katsayısı (S275: 0,85; S355: 0,90 — TS EN 1993-1-8 Tablo 4.1), $a$ = efektif boğaz kalınlığı.

Minimum kaynak boyutu (ÇYTHYE 2016 Tablo 13.4):

Tablo 8: Kiriş–Levha Kaynak Arayüzü

Dikkat: Kalın plakalarda ($t > 30$ mm) kaynak öncesi ön tavlama (preheating) uygulanması zorunludur; aksi hâlde soğumada çatlak oluşabilir. TS EN ISO 13916 ve AWS D1.1 rehber değerleri kullanılabilir.

12. ÇYTHYE 2016 ve TBDY 2018 Koşulları (Deprem Tasarımı)

TBDY 2018 Ek 9B Madde 9B.3 — Moment aktaran birleşimler için gereksinimler:

• Bağlantı, kirişin plastik moment dayanımının 1,0 katını aktarabilmelidir
• Minimum dönme kapasitesi:
  • Süneklik düzeyi sınırlı (SDL): $\theta_p \geq 0{,}02$ rad
  • Süneklik düzeyi yüksek (SDY): $\theta_p \geq 0{,}04$ rad
• Bağlantı birleşim bölgesinde kiriş kesiti değiştirilmez (veya azaltılmış kesit RBS kullanılır)

Kiriş ucundaki olası moment kapasitesi:

$$M_{pr} = C_{pr} \cdot R_y \cdot F_y \cdot Z_p$$

Burada:

• $C_{pr} = (F_y + F_u)/(2F_y)$ = deformasyon sertleşmesi katsayısı
• $R_y$ = olası akma dayanımı artış katsayısı (S355 için $R_y = 1{,}1$, AISC 358-16)
• $Z_p$ = kiriş plastik atalet momenti

TBDY 2018 Tablo 9B.1 — 8 Bulonlu Rijitleştirilmiş Alın Levhası Uygulama Sınırları:

Tablo 9: ÇYTHYE 2016 ve TBDY 2018 Koşulları (Deprem Tasarımı)

Saha Notu: TBDY 2018 Tablo 9B.1 sınırları deneysel kalibrasyona dayalıdır. Bu sınırlar dışındaki geometriler için doğrulama analizi (FEM veya fiziksel deney) gerekmektedir; yalnızca EN 1993-1-8 T-stub hesabı yeterli değildir.

13. Tasarım Akış Süreci

14. Tasarım Adımları (Özet)

1. Md, Vd, Nd belirle (TBDY 2018 Madde 9.2.5)
2. Çekme başlık kuvveti: Ff = Md / d0
3. Alın levhası boyutlandır (uzunluk, genişlik, kalınlık başlangıcı)
4. Bulon sırasını belirle (çekme bölgesi)
5. Her bulon sırası için T-stub kontrolü (Mod 1-2-3)
6. Alın levhası kalınlığını doğrula
7. Pry kuvveti kontrolü
8. Kolon başlık yeterlilik kontrolü
9. Panel zone (kayma bölgesi) kontrolü — TBDY 2018 Madde 9.3.4.2b
10. Kaynak hesabı (kiriş-levha arayüzü — CJP ve köşe kaynak)
11. TBDY 2018 Tablo 9B.1 uygulama sınırları son kontrolü

15. Türkiye'ye Özgü Saha Koşulları

15.1 Deprem Riski ve DTS Sınıfları

TBDY 2018 kapsamında Türkiye, farklı seismik tehlike düzeylerine sahip bölgelere ayrılmaktadır. Moment aktaran çelik çerçevelerin tasarım sınıfı (DTS) ve süneklik düzeyi bu bölgeden belirlenir.

Tablo 10: Deprem Riski ve DTS Sınıfları

Saha Notu: Kütahya ili 2. derece deprem riskli bölgededir ve tipik çok katlı çelik binalarda DTS=2 sınıfı uygulanır. Bu durumda süneklik düzeyi tasarım seçeneğine (SDY veya SDL) bağlı olarak belirlenir.

15.2 Türkiye'de Çelik Yapı İmalatı ve Saha Pratikleri

• İmal toleransları: TS EN 1090-2:2011 EXC2/EXC3 imalat toleransları; levha düzlüğü, delik toleransı ve kaynak kalitesi denetimleri zorunludur.
• Yüzey hazırlığı: Sürtünmeli (slip-critical) birleşimlerde temas yüzeyleri Sa 2,5 standardında (TS EN ISO 8501-1) kumlama yapılmış ve boyasız bırakılmış olmalıdır.
• Korozyon koruması: Türkiye kıyı bölgelerinde (İstanbul, İzmir) korozyon sınıfı C3–C4 uygulanır; iç bölgelerde C2 yeterlidir (TS EN ISO 12944).

15.3 Birim Fiyat Referansı

Çevre ve Şehircilik Bakanlığı 2024 Birim Fiyatları:

• Poz 15.165.1003: Her çeşit profil çelik çubuk ve çelik saclarla karkas imalat ve tespiti → 58.777,49 TL/ton (01.01.2024)
• Y.23.101 poz kapsamı: S235 profil + düz sac + imalat + montaj (vinç, işçilik dahil)

Not: Alın levhası bağlantısı için ek kaynak ve bulon maliyeti ayrıca analiz edilmelidir; yüksek dayanımlı bulon seti (M24/10.9) 2024 yılı piyasa değeri yaklaşık 85–120 TL/adet civarındadır.

16. Sayısal Örnek Problemler

Problem 1 — Basit

Veriler:

• Bulon: M24 sınıf 10.9 ($f_{ub} = 1000$ MPa, $A_s = 353$ mm²)
• $k_2 = 0{,}9$; $\gamma_{M2} = 1{,}25$

İstenen: Tek bulon çekme dayanımı $F_{t,Rd}$

Çözüm:

Adım 1 — Bulon çekme dayanımı formülü (TS EN 1993-1-8 Tablo 3.4):

$$F_{t,Rd} = \frac{k_2 \cdot f_{ub} \cdot A_s}{\gamma_{M2}}$$

Adım 2 — Değerleri yerine koy:

$$F_{t,Rd} = \frac{0{,}9 \times 1000 \times 353}{1{,}25} = \frac{317.700}{1{,}25} = 254{,}2 \text{ kN}$$

Sonuç: $F_{t,Rd} = 254{,}2$ kN/bulon

Kontrol: Tablo 5'teki referans değer (M24/10.9) = 254,2 kN — doğrulandı.

Problem 2 — Orta

Veriler:

• IPE 360 kiriş, S275 çelik: $f_y = 275$ MPa, $f_u = 430$ MPa
• Alın levhası: S275, $t_p = 15$ mm, $b_p = 160$ mm
• Bulonlar: 2 × M20 sınıf 8.8 ($f_{ub} = 800$ MPa, $A_s = 245$ mm²)
• Geometri: $m = 40$ mm; $n = 45$ mm; $e = 30$ mm
• Efektif uzunluk: $l_{eff,1} = l_{eff,2} = 145$ mm (Tablo 6.6'dan)

İstenen: T-stub 3 mod dayanımı ve yönetici mod

Çözüm:

Adım 1 — Plastik mafsaldaki bükülme momenti (Mod 1):

$$M_{pl,1,Rd} = \frac{0{,}25 \cdot l_{eff,1} \cdot t_p^2 \cdot f_y}{\gamma_{M0}} = \frac{0{,}25 \times 145 \times 15^2 \times 275}{1{,}0} = 2.243{,}4 \text{ N\cdot mm/mm} \rightarrow 2{,}24 \text{ kN\cdot m}$$ $$F_{T,1,Rd} = \frac{4 M_{pl,1,Rd}}{m} = \frac{4 \times 2.243{,}4}{40} = 224{,}3 \text{ kN}$$

Adım 2 — Tek bulon çekme dayanımı:

$$F_{t,Rd} = \frac{0{,}9 \times 800 \times 245}{1{,}25} = 141{,}1 \text{ kN/bulon}; \quad \sum F_{t,Rd} = 2 \times 141{,}1 = 282{,}2 \text{ kN}$$

Adım 3 — Mod 2 dayanımı:

$$M_{pl,2,Rd} = M_{pl,1,Rd} = 2.243{,}4 \text{ N\cdot mm/mm}$$ $$F_{T,2,Rd} = \frac{2 \times 2.243{,}4 + 45 \times 282{,}2 \times 10^3}{40 + 45} = \frac{4.486{,}8 + 12.699 \times 10^3}{85} \approx 203{,}7 \text{ kN}$$

Adım 4 — Mod 3 dayanımı:

$$F_{T,3,Rd} = \sum F_{t,Rd} = 282{,}2 \text{ kN}$$

Adım 5 — Yönetici mod:

$$F_{T,Rd} = \min(224{,}3;\ 203{,}7;\ 282{,}2) = 203{,}7 \text{ kN} \quad \textbf{(Mod 2 yönetici)}$$

Sonuç: $F_{T,Rd} = 203{,}7$ kN (Mod 2: yarı-plastik göçme)

Kontrol: $n = 45$ mm $\leq 1{,}25 \times 40 = 50$ mm — koşul sağlandı.

Problem 3 — Zor

Veriler:

• Kiriş: IPE 450, S355 ($f_y = 355$ MPa, $f_u = 510$ MPa)
  • $h = 450$ mm, $b = 190$ mm, $t_f = 14{,}6$ mm, $t_w = 9{,}4$ mm
  • $Z_x = 1702 \text{ cm}^3$; $R_y = 1{,}1$
• Tasarım yükleri: $M_{Ed} = 450$ kN· m; $V_{Ed} = 120$ kN
• Alın levhası: $t_p = 25$ mm, $b_p = 215$ mm, S275
• Bulonlar: 4 sıra × 2 = 8 adet M24 10.9 ($A_s = 353$ mm², $f_{ub} = 1000$ MPa)
• Bulon geometrisi: $p_{fi} = 40$ mm, $p_{fo} = 40$ mm, $p_b = 90$ mm, $g = 130$ mm

İstenen:

1. Plastik moment ve olası moment kontrolü (TBDY 2018 Ek 9B)
2. Çekme başlık kuvveti ve bulon yeterliliği
3. Panel zone kalınlık kontrolü

Çözüm:

ADIM 1 — Plastik Moment ve M_pr (TBDY 2018 Ek 9B)

$$M_{pr} = C_{pr} \cdot R_y \cdot F_y \cdot Z_x = \frac{F_y + F_u}{2 F_y} \cdot R_y \cdot F_y \cdot Z_x$$ $$C_{pr} = \frac{355 + 510}{2 \times 355} = 1{,}218 \leq 1{,}2 \rightarrow C_{pr} = 1{,}2 \text{ (üst sınır)}$$ $$M_{pr} = 1{,}2 \times 1{,}1 \times 355 \times 1702 \times 10^3 = 797{,}6 \text{ kN\cdot m}$$

ADIM 2 — Çekme Başlık Kuvveti

$$d_0 = h - t_f = 450 - 14{,}6 = 435{,}4 \text{ mm}$$ $$F_f = \frac{M_{Ed}}{d_0} = \frac{450 \times 10^6}{435{,}4} = 1033{,}2 \text{ kN}$$

ADIM 3 — Bulon Dayanımı Kontrolü

Tek bulon çekme dayanımı:

$$F_{t,Rd} = \frac{0{,}9 \times 1000 \times 353}{1{,}25} = 254{,}2 \text{ kN}$$

Çekme bölgesindeki toplam bulon dayanımı (2 sıra × 2 bulon = 4 bulon):

$$\sum F_{t,Rd} = 4 \times 254{,}2 = 1016{,}8 \text{ kN} < F_f = 1033{,}2 \text{ kN}$$

4 bulon yetersiz. T-stub Mod 2 kontrolüyle birlikte tüm 4 sıra değerlendirilir ya da bulon çapı artırılır.

Alternatif: M27 (10.9) → $F_{t,Rd} = \frac{0{,}9 \times 1000 \times 459}{1{,}25} = 330{,}5$ kN → 4 bulon = 1322 kN > 1033 kN — yeterli.

ADIM 4 — Panel Zone Kalınlık Kontrolü

Kolon: HEB 280, $d_c = 280$ mm, $t_w = 10{,}5$ mm, çevre $u = 2(280 + 280) = 1120$ mm

$$t_{min} = \frac{u}{180} = \frac{1120}{180} = 6{,}22 \text{ mm} \leq t_w = 10{,}5 \text{ mm} \quad \checkmark$$

ADIM 5 — TBDY 2018 Tablo 9B.1 Uygulama Sınırları Kontrolü

Tablo 11: Problem 3 — Zor

Sonuç: M24 bulon ile Adım 3'te yetersizlik tespit edilmiş; M27 (10.9) ile birleşim kapasitesi sağlanmaktadır. TBDY 2018 Tablo 9B.1 sınırları sağlanmaktadır.

17. Sık Yapılan Hatalar

Tablo 12: Sık Yapılan Hatalar

Kaynaklar

1. TS EN 1993-1-8:2009, Eurocode 3: Çelik Yapıların Tasarımı — Bölüm 1-8: Birleşim Yerlerinin Tasarımı, TSE, Ankara.
2. TBDY 2018, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Ek 9B — Çelik Yapılar; 18 Mart 2018 tarih, 30364 sayılı Resmî Gazete.
3. ÇYTHYE 2016, Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esasları Yönetmeliği, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, 2016.
4. AISC 360-16, Specification for Structural Steel Buildings, Chapter J, AISC, Chicago.
5. AISC 358-16, Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames, AISC.
6. SCI P398, Joints in Steel Construction: Moment-resisting Joints to Eurocode 3, 2013.
7. TS EN 14399-1:2015, Yüksek Dayanımlı Yapısal Cıvatalama Takımları — Bölüm 1: Genel Özellikler, TSE.
8. TS EN 10025-2:2005, Sıcak Haddelenmiş Yapısal Çelik Ürünler — Bölüm 2, TSE.
9. Çıtıpıtıoğlu, A.M. (2021). Deprem Yükleri Etkisindeki Çelik Yapı Elemanların Birleşim ve Ekleri için Önçekmeli Yüksek Dayanımlı Yapısal Bulon Koşullarının Değerlendirilmesi, Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. DOI: 10.7212/karaelmasfen.896626
10. Akgönen, A.İ. (2017). Alın Levhalı Moment Birleşimlerin Sonlu Elemanlar ile Analizi, Afyon Kocatepe Üniversitesi FMB Dergisi. DOI: 10.5578/FMBD.57564
11. ideCAD, Rijitleştirilmiş Alın Levhalı 8 Bulonlu Birleşim Tasarımı, help.idecad.com.tr (AISC 358-16 / TBDY 2018 referanslı).
12. Dlubal Engineering Software, Calculation Example of Rigid End Plate Connection According to EN 1993-1-8 (2017). dlubal.com/en/support-and-learning/support/knowledge-base/001497
13. IDEA StatiCa, Learning Module – T-stub in Tension, ideastatica.com/support-center.

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.