Bulon Kaliteleri ve Dayanım Değerleri Tablosu (4.6 – 10.9)

Açıklama

Yapısal çelik bağlantılarda kullanılan mekanik bağlantı elemanlarının kalite sınıfları TS EN ISO 898-1:2013 standardı kapsamında tanımlanmaktadır. Kalite sınıfı iki sayıdan oluşur:

• İlk sayı × 100 = Nominal çekme dayanımı $f_{ub}$ (N/mm²)
• İlk sayı × İkinci sayı × 10 = Nominal akma dayanımı $f_{yb}$ (N/mm²)

Örnek: 8.8 → $f_{ub} = 800$ N/mm²; $f_{yb} = 640$ N/mm²

Saha Notu: Türkiye piyasasında en yaygın kullanılan kaliteler 4.6 (hafif sekonder bağlantılar) ve 8.8 (genel yapısal bağlantılar) olup 10.9 kalitesi ağırlıklı olarak deprem bölgelerindeki moment aktaran çerçeve birleşimlerinde tercih edilmektedir.

Dikkat: Bulon başı üzerindeki kalite damgası (örn. "8.8") zorunludur. Damgasız veya okunaksız bulonlar TS EN 14399-2 Madde 5.3.3 gereğince reddedilmelidir. Galvanizli bulonlarda sürtünme katsayısı Sınıf A yüzeye kıyasla düşer ($\mu \approx 0{,}30$ — Sınıf C); bu durum sürtünme etkili birleşim tasarımını doğrudan etkiler.

1. Bulon Kalite Sınıfları ve Mekanik Özellikler

Tablo 1: Bulon Kalite Sınıfları ve Mekanik Özellikler

Saha Notu: 8.8 ve 10.9 kalitesindeki bulonlar yüksek dayanımlı bulon sınıfına girer; su verilmiş ve temperlenmiş alaşımlı çelikten üretilir (TS EN ISO 898-1:2013 Madde 4). Türkiye'nin soğuk bölgelerinde (İç/Doğu Anadolu) kış montajında malzeme sertliği ve kırılganlık riski göz önünde bulundurulmalıdır.

Çelik malzeme sınıfı ile uyum kritik önem taşır: Bağlanan plaka dayanımı $f_u$, bulon dayanımı $f_{ub}$'den düşük ise yatak (ezilme) dayanımı belirleyici hale gelir. Bu durumda TS EN 1993-1-8:2005 Madde 3.6.1 gereğince ezilme dayanımı ayrıca kontrol edilmelidir.

2. Bulon Gerilme Alanları ($A_s$) ve Delik Çapları

Tablo 2: Bulon Gerilme Alanları () ve Delik Çapları

Dikkat: TS EN 1993-1-8:2005 Madde 3.5'e göre standart (dairesel) delikler montaj açısından tercih edilir; büyük dairesel veya oval delikler yalnızca sürtünme etkili birleşimlerde ve ek koşullar altında kullanılabilir.

3. Bağlantı Kategorileri (TS EN 1993-1-8:2005 Tablo 3.2)

Tablo 3: Bağlantı Kategorileri (TS EN 1993-1-8:2005 Tablo 3.2)

Saha Notu: TBDY 2018 Madde 9.2.3 gereğince Türkiye'de deprem yükleri etkisindeki elemanların birleşimlerinde Kategori C (önçekmeli, nihai yük altında kayma kontrolü) bağlantı kullanılması ve minimum 8.8 kalitesinde TS EN 14399 uyumlu bulonların tam önçekme verilerek uygulanması zorunludur. Yalnızca sabit yük ve servis hareketli yük etkisindeki sekonder bağlantılar Kategori A olarak tasarlanabilir.

4. Tasarım Kayma Dayanımı ($F_{v,Rd}$)

Tek kesme düzlemi, standart dairesel delik, Kategori A bağlantı:

$F_{v,Rd} = \frac{\alpha_v \cdot f_{ub} \cdot A_s}{\gamma_{M2}}$

$\alpha_v = 0{,}6$ (dişli bölge kayma düzleminde); $\alpha_v = 0{,}5$ (başlık bölgesi kayma düzleminde — yalnızca 8.8 ve 10.9 için)

Tablo 4: Tasarım Kayma Dayanımı ()

İki kesme düzlemi için değerleri 2 ile çarpınız. Başlık bölgesi kayma düzleminde ($\alpha_v = 0{,}5$) yukarıdaki değerleri 0,833 ile çarpınız.

5. Çekme Dayanımı ($F_{t,Rd}$)

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

$k_2 = 0{,}9$ (normal başlıklı bulon); $k_2 = 0{,}63$ (havşa başlıklı bulon)

Tablo 5: Çekme Dayanımı ()

6. Kesme + Çekme Ortak Etkisi

Hem kesme hem çekme kuvvetine maruz kalan bulonlar için TS EN 1993-1-8:2005 Madde 3.6.1:

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

Saha Notu: Türkiye deprem bölgelerindeki moment aktaran çerçeve kiriş-kolon birleşimlerinde sismik yükler nedeniyle hem kesme hem çekme ortak etkisi sıklıkla gözlemlenir. Bu birleşimlerde TBDY 2018 Madde 9.3.4.2 uyarınca ek dayanım kısıtlamaları uygulanır.

Dikkat: Bu formül Kategori A ve B birleşimler için geçerlidir. Önçekmeli sürtünme etkili birleşimlerde (Kategori C) çekme yükü, sürtünme dayanımını doğrudan azaltır:

$k_{sc} = 1 - \frac{F_{t,Ed}}{D_u \cdot T_b \cdot n_b}$

7. Önçekme Kuvveti ($F_{p,Cd}$) — 8.8 ve 10.9

Minimum önçekme kuvveti = bulonun minimum çekme kuvveti dayanımının %70'i:

$F_{p,Cd} = 0{,}7 \cdot f_{ub} \cdot A_s$

Referans: TS EN 1993-1-8:2005 Madde 3.9.1; TS EN 14399-1:2005 Madde 8.

Tablo 6: Önçekme Kuvveti () — 8.8 ve 10.9

Önçekme Uygulama Yöntemleri (TS EN 14399-1 Madde 8 ve TS EN 1090-2:2018 Madde 8.5):

• Tork Anahtarı Yöntemi: $T = k \cdot F_{p,Cd} \cdot d$ formülü; tork katsayısı $k$ yüzey durumuna bağlı (tipik: 0,10–0,20). Tork doğrulama ölçümü 4 saat içinde yapılmalıdır.
• Somun Döndürme Yöntemi: Bulonlar önce elle sıkılır, ardından ek dönme açısı uygulanır (TS EN 14399-4:2005).
• Doğrudan Gerilim Göstergeli (DTI) Yöntemi: Yassı pullar vasıtasıyla görsel kontrol sağlanır.

Saha Notu: Türkiye sahalarında tork anahtarı yöntemi en yaygın kullanılan yöntemdir. Tork anahtarlarının yılda en az bir kez kalibrasyonu TS EN 26789 gereğince yapılmalıdır. Islak veya yağlı yüzeylerde önçekme uygulanmamalıdır.

8. Sürtünme Etkili Birleşimler — Yüzey Sınıfları

Önçekmeli bulonlarla sürtünme etkili birleşimlerde kayma dayanımı:

$F_{s,Rd} = \frac{\mu \cdot F_{p,Cd} \cdot n_s \cdot D_u \cdot h_f}{\gamma_{M3}}$

Tablo 7: Sürtünme Etkili Birleşimler — Yüzey Sınıfları

Dikkat: Türkiye'de sıkça galvanizli bulon kullanılmaktadır. Galvanizleme dayanımı etkilemez ancak sürtünme katsayısını Sınıf C değerine ($\mu = 0{,}30$) düşürür. Sürtünme etkili (Kategori B/C) tasarımlarda bu değer kullanılmalıdır.

9. AISC 360-16 Nominal Dayanım Değerleri (Karşılaştırmalı)

Tablo 8: AISC 360-16 Nominal Dayanım Değerleri (Karşılaştırmalı)

Saha Notu: Türkiye'de yabancı menşeli çelik yapı projelerinde zaman zaman AISC bulonları kullanılmaktadır. AISC LRFD tasarımında $\phi = 0{,}75$ ile nominal değer çarpılarak tasarım dayanımı elde edilir.

10. Deprem Bölgelerinde Bulon Kullanım Koşulları (TBDY 2018)

TBDY 2018 Bölüm 9, Madde 9.2.3 uyarınca Türkiye'deki deprem etkisindeki binalarda yapısal çelik birleşimler için:

Tablo 9: Deprem Bölgelerinde Bulon Kullanım Koşulları (TBDY 2018)

HR tipi vs. HV tipi bulonlar: TS EN 14399 kapsamında iki farklı sistem bulunmaktadır. Araştırmalar (Çıtıpıtıoğlu vd., 2021), HV bulon sisteminin çekme yükleri altında diş sıyrılmasıyla sünek olmayan bir kopma gösterebildiğini ortaya koymuştur. TBDY 2018 kapsamında deprem yükleri etkisindeki birleşimlerde HR tipi bulon takımlarının tercih edilmesi önerilmektedir.

11. Bulon Aralık ve Kenar Uzaklığı Kuralları

Tablo 10: Bulon Aralık ve Kenar Uzaklığı Kuralları

Saha Notu: Türkiye'de TS 4561 (Çelik Yapıların Montajına İlişkin Kurallar) da inşaat sahasında uyulması gereken teknik koşulları düzenlemektedir. Delik açma işlemi TS EN 1090-2:2018 Madde 6.6 uyarınca tercihen delme (kaburga açma değil) yöntemiyle yapılmalıdır.

12. Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay

Veriler:

• Bulon kalitesi: M20 – 8.8
• Kesme düzlemi sayısı: 1 (tek tesirli)
• $f_{ub} = 800$ MPa, $A_s = 245$ mm²
• Dişli bölge kayma düzleminde: $\alpha_v = 0{,}6$
• $\gamma_{M2} = 1{,}25$

İstenen: Bir bulonun tasarım kayma dayanımı $F_{v,Rd}$

Çözüm:

TS EN 1993-1-8:2005 Madde 3.6.1:

$F_{v,Rd} = \frac{\alpha_v \cdot f_{ub} \cdot A_s}{\gamma_{M2}} = \frac{0{,}6 \times 800 \times 245}{1{,}25} = \frac{117{.}600}{1{,}25} = \mathbf{94{,}1 \text{ kN}}$

Sonuç: M20 – 8.8 bulon için tek kesme düzlemli tasarım kayma dayanımı = 94,1 kN (Tablo 4 ile uyumlu)

Problem 2 — Orta

Veriler:

• Levha kalınlıkları: $t_1 = 16$ mm, $t_2 = 18$ mm; S235 → $f_u = 360$ MPa
• Bulon: M20 – 8.8; dişler kayma düzleminde; standart dairesel delik
• Bulon sayısı: $n = 5$
• Kenar bulonları için açıklık mesafesi: $l_c = 78$ mm

İstenen: Birleşimin tasarım dayanımını YDKT'ye göre hesaplayınız.

Çözüm:

Adım 1 — Kesme dayanımı (TS EN 1993-1-8:2005 Madde 3.6.1):

$R_{nv} = 0{,}45 \times 800 \times 245 \times 10^{-3} = 88{,}2 \text{ kN}$

Adım 2 — Ezilme dayanımı:

• Kenar bulon: $R_{ne,1} = 2{,}4 \times 20 \times 16 \times 360 \times 10^{-3} = 276{,}5$ kN
• İç bulon: $R_{ne,2} = 1{,}2 \times 78 \times 16 \times 360 \times 10^{-3} = 539{,}1$ kN
• Belirleyici: $R_{ne} = \min(276{,}5;\ 539{,}1) = 276{,}5$ kN

Adım 3 — Bir bulonun karakteristik dayanımı:

$R_{nb} = \min(R_{nv};\ R_{ne}) = \min(88{,}2;\ 276{,}5) = \mathbf{88{,}2 \text{ kN}}$

Adım 4 — Birleşimin tasarım dayanımı (YDKT, $\phi = 0{,}75$):

$R_d = \phi \times n \times R_{nb} = 0{,}75 \times 5 \times 88{,}2 = \mathbf{330{,}8 \text{ kN}}$

Sonuç: Birleşimin tasarım dayanımı = 330,8 kN. Kayma kırılması belirleyicidir (88,2 kN < 276,5 kN).

Problem 3 — Zor

Verilen: Sürtünme etkili bulonlu birleşim; sabit ve hareketli yükler altında $P_G = 200$ kN ve $P_Q = 480$ kN eğik kuvvetler ($\theta = 30°$).

Veriler:

• S275 → $f_u = 430$ MPa; Bulon: M24 – 10.9; standart dairesel delik
• $f_{ub} = 1000$ MPa; Minimum önçekme: $T_b = 247$ kN (M24-10.9, Tablo 6)
• Bulon sayısı: $n = 10$; sürtünme yüzeyi: Sınıf C ($\mu = 0{,}30$)
• $n_s = 1$; $D_u = 1{,}0$; $h_f = 1{,}0$

İstenen: Birleşimin YDKT'ye göre yeterliliğini kontrol ediniz.

Çözüm:

Adım 1 — Gerekli dayanım (YDKT):

$P_u = 1{,}2 \times 200 + 1{,}6 \times 480 = 1008 \text{ kN}$

$V_u = 1008 \times \cos 30° = 873 \text{ kN}; \quad T_u = 1008 \times \sin 30° = 504 \text{ kN}$

Adım 2 — Çekme kuvveti etkisiyle azaltılmış katsayı:

$k_{sc} = 1 - \frac{T_u}{D_u \cdot T_b \cdot n_b} = 1 - \frac{504}{1{,}0 \times 247 \times 10} = 0{,}796$

Adım 3 — Sürtünme dayanımı (Sınıf C, $n = 10$):

$R_{ds} = 1{,}00 \times 0{,}796 \times 0{,}30 \times 1{,}0 \times 1{,}0 \times 247 \times 1 \times 10 = 590 \text{ kN} < V_u = 873 \text{ kN}$

Yetersiz → Sınıf B ($\mu = 0{,}40$) ile $n = 12$ bulon deneniyor:

Adım 4 — $n = 12$ bulon, Sınıf B:

$k_{sc,12} = 1 - \frac{504}{247 \times 12} = 0{,}830$

$R_{ds} = 0{,}830 \times 0{,}40 \times 247 \times 12 = \mathbf{987 \text{ kN}} > 873 \text{ kN} \quad \checkmark$

Adım 5 — Kesme dayanımı ($A_s = 353$ mm²):

$R_{dv} = 0{,}75 \times 12 \times 450 \times 353 \times 10^{-3} = 1435 \text{ kN} > 873 \text{ kN} \quad \checkmark$

Adım 6 — Çekme dayanımı azaltılmış:

$f_{rv} = 873 \times 10^3 / (12 \times 353) = 206 \text{ MPa} < F_{nv} = 450 \text{ MPa} \quad \checkmark$

Sonuç: 12 adet M24-10.9 bulon, Sınıf B yüzey hazırlığı ile birleşim tüm kontrolleri sağlamaktadır. Sürtünme, kesme ve çekme kontrolleri geçerlidir.

13. Sık Yapılan Hatalar

Tablo 11: Sık Yapılan Hatalar

Kaynaklar

1. TS EN ISO 898-1:2013 — Bağlama elemanlarının mekanik özellikleri — Bölüm 1: Belirtilen mukavemet sınıfına sahip cıvatalar, vidalar ve saplamalar. TSE, Ankara.
2. TS EN 1993-1-8:2005 — Çelik yapıların tasarımı — Bölüm 1-8: Bağlantıların tasarımı. TSE, Ankara.
3. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. R.G. 18.03.2018 – 30364. Bölüm 9, Madde 9.2.3.
4. TS EN 14399-1:2005 — Ön yükleme için yüksek mukavemetli yapısal cıvatalama tertibatları. TSE, Ankara.
5. TS EN 1090-2:2018 — Çelik yapısal bileşenler için teknik gereksinimler. TSE, Ankara.
6. AISC 360-16 — Specification for Structural Steel Buildings, Table J3.2. AISC, Chicago.
7. Bickford, J.H. (2008) — Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints. 4th ed., CRC Press.
8. Çıtıpıtıoğlu, A.M. vd. (2021) — Deprem Yükleri Etkisindeki Çelik Yapı Elemanlarının Birleşim Koşulları. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 11(2).

İlgili Hesaplama Araçları

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

• Kaynak Boyu Hesaplama
• 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.