Şekil — Çelik Eğilme Elemanı LTB Kontrol Akışı Plastik momentten yanal mesnetsiz uzunluk Lb ve Lp/Lr sınırlarına, Mcr ve χLT üzerinden tasarım momentine kadar tüm LTB kontrol akışı.Şekil — Yanal Burulmalı Burkulma (LTB) Davranışı LTB mekanizması (üst başlık yanal kayma + burulma), Mn-Lb davranış grafiği (3 bölge) ve yanal mesnet çözümleri.
1. Giriş ve Kavramsal Çerçeve
Yanal burulmalı burkulma (LTB), eğilme eksenine dik düzlemdeki rijitliğin (EIz) ve burulma direncinin (GIt+EIw) yeterince sağlanamadığı durumlarda ortaya çıkar. Bu durum özellikle şu hallerde gerçekleşmektedir:
Kirişin ana ekseni (kuvvetli eksen, y-y) etrafında eğilmeye maruz kalması,
Basınç başlığının yanal yönde yeterince desteklenmemesi,
Kirişin desteksiz uzunluğu (Lcr) ve narinlik oranının kritik değerleri aşması.
LTB, beton döşeme ile monolitik çalışmayan kirişlerde (yalnız çelik kirişler), inşaat aşamasında (döşeme henüz dökülmemiş iken) ve açık makaslar veya tek başlıklı kirişlerde sıkça görülmektedir.
Şekil 1 — LTB Analizine Maruz Çelik I-Kirişin Modeli
Desteksiz uzunluk (Lcr), kirişin toplam uzunluğu değil; yanal destek noktaları arasındaki mesafedir. İnşaat aşamasında döşeme henüz dökülmemişken bu uzunluk kirişin tamamına eşit olabilir.
Saha Notu (Türkiye): Montaj aşamasında döşeme henüz dökülmemişse, inşaat aşaması LTB kontrolü ayrıca yapılmalıdır. Türkiye'de çelik endüstriyel yapılarda (fabrika, depo, spor salonu) uzun açıklıklı (L > 12 m) kirişler yaygındır; bu yapılarda yanal destek sıklığının belirlenmesi projenin en kritik kararlarından biridir.
LTB'nin olmadığı durumlar:
Zayıf eksene göre eğilme
Tüm uzunluk boyunca yanal olarak desteklenmiş kirişler
Kare veya dairesel kesitler
Kapalı kutu kesitler (burulma rijitliği çok yüksek)
2. Kesit Sınıflandırması (TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 5.2)
Kesit sınıfı, başlık ve gövde narinlik oranlarına göre belirlenir. Sınıf, hangi moment dayanımının (plastik, elastik veya etkin) kullanılacağını belirler.
Normalize narinlik faktörü:
ε=fy235
S355 çeliği için ε=235/355=0,814.
Tablo 1: Kesit Sınıflandırması (TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 5.2)
Kesit Sınıfı / Hadde I Profili: cf/tf≤c_f/t_f \leqcf/tf≤ / S355'te Limit Değer
Kesit Sınıfı
Hadde I Profili: cf/tf≤
S355'te Limit Değer
Sınıf 1 (Plastik)
9ε
7,32
Sınıf 2 (Kompakt)
10ε
8,14
Sınıf 3 (Elastik)
14ε
11,39
Sınıf 4 (Narin)
>14ε
> 11,39
Gövde narinliği sınırları (saf eğilme):
Tablo 2: Kesit Sınıflandırması (TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 5.2)
Kesit Sınıfı / c/tw≤c/t_w \leqc/tw≤
Kesit Sınıfı
c/tw≤
Sınıf 1
72ε=58,6 (S355)
Sınıf 2
83ε=67,6 (S355)
Sınıf 3
124ε=100,9 (S355)
Not: IPE 360 için cf=(b−tw−2r)/2=(170−8−2×18)/2=63 mm; tf=12,7 mm; cf/tf=63/12,7=4,96<7,32 → Sınıf 1. Bu nedenle Wy=Wpl,y=1019 cm3 kullanılır.
Şekil 2 — Sıcak Haddelenmiş I-Profil (Depo Stoğu)
Türkiye'de yaygın kullanılan yapısal çelik sınıfları: S235JR (düşük mukavemet), S275JR/J0 (orta), S355JR/J0/J2 (yüksek mukavemet). S690 ve üzeri özel uygulamalar için TS EN 10025-6 kapsamındadır.
3. Elastik Kritik Eğilme Momenti (Mcr)
Çift simetri eksenli kirişler için genel NCCI SN003b-EN-EU formülü:
Lcr = Yanal ötelenmeye karşı desteksiz uzunluk [mm]
C1, C2 = Yük dağılımı ve mesnet koşullarına bağlı katsayılar (NCCI SN003b)
Tablo 3: Elastik Kritik Eğilme Momenti ()
Yükleme Durumu / Moment Diyagramı / C1C_1C1 / C2C_2C2
Yükleme Durumu
Moment Diyagramı
C1
C2
Düzgün yayılı yük (UDL)
Parabolik
1,127
0,454
Orta noktada tekil yük
Üçgen
1,348
0,630
Saf eğilme (ψ=+1,0)
Dikdörtgen
1,000
0
ψ=0 (tek tarafta moment)
Üçgen
1,770
0
ψ=−1,0 (ters çift moment)
S şekli
2,550
0
Şekil 3 — Tam Uzunluk ile Desteksiz Uzunluk Arasındaki Fark Lcr; yanal destek noktaları arasındaki uzunluktur; kirişin toplam uzunluğu değildir. Türkiye şantiyelerinde sıkça yapılan hata: Lcr'yi kirişin tüm açıklığı olarak almak.
Saha Notu:Lcr; yanal destek noktaları arasındaki uzunluktur — kirişin toplam uzunluğu değil. Bu hata aşırı güvenli (ekonomisiz) veya ara destekler dikkate alınmadığında güvensiz hesap üretir.
Dikkat: Yük başlıktan etki ettiğinde (üstten yükleme, zg>0 → destabilize edici), C2⋅zg terimi negatif katkı sağlar ve Mcr düşer. Aşağı flanştan asılı yükleme (zg<0) ise Mcr'yi artırır (stabilize edici etki).
4. Eurocode 3 Yöntemi (TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.3.2)
4.1 Bağıl Narinlik Oranı
λˉLT=McrWyfy
4.2 Hesap Adımları
Adım 1: Burkulma eğrisi seçimi (TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 6.4)
Tablo 4: Hesap Adımları
4.2 Hesap Adımları
Kesit Türü
h/b
Burkulma Eğrisi
αLT
Hadde I profil
≤ 2
b
0,34
Hadde I profil
> 2
c
0,49
Kaynaklı I profil
≤ 2
c
0,49
Kaynaklı I profil
> 2
d
0,76
Diğer kesitler
—
d
0,76
Şekil 4 — TS EN 1993-1-1 LTB Burkulma Azaltma Faktörü Eğrileri λˉLT=0,40 plato narinliğinin ötesinde her eğri farklı bir χLT azaltma faktörü verir; hadde I profillerde h/b≤2 için Eğri b, h/b>2 için Eğri c kullanılır.
Adım 2: ΦLT faktörü (Türkiye NA — Denklem 6.57)
ΦLT=0,5[1+αLT(λˉLT−λˉLT,0)+βλˉLT2]
Türkiye NA parametreleri (Madde NA.2.16):
λˉLT,0=0,40 (plato narinliği)
β=0,75
Adım 3: χLT azaltma faktörü (Türkiye NA — Hadde profiller için Denklem 6.57)
χLT=ΦLT+ΦLT2−βλˉLT21≤min(1,0,λˉLT21)
Adım 4: f-faktörü ile düzeltme (Madde 6.3.2.3(2), isteğe bağlı)
χLT,mod=fχLT≤1,0
f faktörü, moment diyagramının kirişin burkulma açısından daha elverişli olan durumlarını hesaba katar. Uniform moment (C1=1,0) dışındaki yükleme durumlarında f<1,0, dolayısıyla χLT,mod>χLT olur.
Adım 5: Yanal burkulma eğilme dayanımı
Mb,Rd=γM1χLT,mod⋅Wy⋅fy
Türkiye NA: γM1=1,00 (EN 1993-1-1:2005 NA.2.14)
Kontrol:MEd≤Mb,Rd
Saha Notu: Türkiye NA'da γM1=1,00 olarak belirlenmiştir. Avrupa'nın bazı ülkeleri (Almanya, Avusturya) γM1=1,10 kullanmaktadır; ithal yazılım veya yabancı kaynaklı hesap raporları ile çalışırken bu farka dikkat edilmelidir.
5. ÇYTHYE-2016 Yöntemi (AISC 360-16 Madde F2)
Türkiye'de 01.09.2016 tarihinde yürürlüğe giren ÇYTHYE-2016 (RG Sayı 29614), AISC 360-16'yı temel almaktadır. Yönetmelik üç bölgede hesap yapar:
5.1 Bölge Sınırları
Plastik sınır uzunluk:
Lp=1,76⋅ryFyE
Elastik sınır uzunluk (kompakt gövdeli I-kesit için):
Moment dağılım katsayısı Cb (AISC 360-16 / ÇYTHYE-2016 Denklem 9.5):
Cb=2,5Mmax+3MA+4MB+3MC12,5Mmax
Burada Mmax = destuksuz bölgedeki maksimum mutlak moment; MA, MB, MC = sırasıyla 1/4, 1/2, 3/4 noktasındaki mutlak moment değerleridir.
Saha Notu:Cb=1,0 almak her zaman güvenli taraftadır; ancak ekonomik olmayabilir. Gerçek moment diyagramı ile Cb hesaplanması, özellikle açıklık ortasında konsantre yük olan kirişlerde dayanımı %20–40 artırabilir.
6. TBDY 2018 Yanal Destek Koşulları
Deprem bölgesinde çelik yapılar için TBDY 2018 Bölüm 9 ek yanal destek koşulları öngörmektedir:
Tablo 6: TBDY 2018 Yanal Destek Koşulları
6. TBDY 2018 Yanal Destek Koşulları
Süneklik Düzeyi
Koşul (Denklem)
Limit
Yüksek Süneklik (YDCC)
Madde 9.3.1.2
Lb≤0,086⋅ry⋅FyE
Orta Süneklik (ODCC)
Madde 9.4.1.2
Lb≤0,17⋅ry⋅FyE
IPE 360, S355 için:
ry=37,0 mm
YDCC: Lb≤0,086×37,0×(210000/355)=1882 mm≈1,88 m
ODCC: Lb≤0,17×37,0×(210000/355)=3723 mm≈3,72 m
Dikkat: TBDY sınırları Eurocode 3 veya ÇYTHYE-2016 sınırlarından çok daha kısıtlayıcıdır. Deprem bölgesinde tasarım yaparken, statik LTB kontrolü yeterliyse bile TBDY yanal destek koşulu ayrıca sağlanmalıdır.
Saha Notu (Türkiye): Türkiye'nin tamamına yakını 1. veya 2. Deprem Bölgesi kapsamındadır (AFAD). İstanbul, İzmir, Erzincan, Adapazarı, Hatay gibi yüksek sismik tehlikeli şehirlerde çelik kiriş tasarımında YDCC koşulları sıklıkla belirleyici olmaktadır. IPE 360 için YDCC sınırı yalnızca 1,88 m'dir; bu uzunluk endüstriyel yapılar için çok sık ara destek gerektirmektedir.
Şekil 5 — LTB Deney Düzeneği (Laboratuvar)
Dört noktalı eğilme deneyi ile çelik kirişin yanal burulmalı burkulma kapasitesi doğrudan ölçülmektedir; burkulma eğrileri bu tür deneysel verilerden istatistiksel olarak türetilmiştir.
Erzurum İklimi — Çentik Tokluğu Kontrolü (EN 1993-1-10):
Minimum hava sıcaklığı: −35°C (TS EN 1991-1-5 Türkiye harita verileri, Erzurum bölgesi)
Tasarım referans sıcaklığı: Ted=Tmin+ΔT=−35+15=−20°C
Sonuç: Hem statik (Lcr≤4 m) hem çentik tokluğu (S355NL) açısından revizyon zorunludur.
Şekil 6 — İnşaat Aşamasında Desteksiz Çelik Kirişler
Döşeme dökülmeden önce kirişler tüm uzunlukları boyunca yanal desteksizdir; bu aşamada inşaat yüklerine göre ayrı bir LTB kontrolü yapılmalıdır.
8. Sık Yapılan Hatalar
Tablo 8: Sık Yapılan Hatalar
8. Sık Yapılan Hatalar
Hata
Sonuç
Doğrusu
Lcr = kirişin toplam uzunluğu
Aşırı güvenli (ekonomisiz)
Lcr = yanal destek noktaları arası mesafe
Beton döşemeyi her durumda yanal destek sayma
Korozif ortam, inşaat aşaması gözardı
Döşeme-kiriş bağlantısının rijitliği kontrol edilmeli
Hadde kesitin eğrisini yanlış seçme
Aşırı/yetersiz güvenli
h/b≤2 → Eğri b; h/b>2 → Eğri c
Kaynaklı kesitin hadde eğrisi ile hesabı
Güvensiz sonuç
Kaynaklı: h/b≤2 → c; h/b>2 → d
γM1=1,10 kullanmak
Yurt dışı yazılım çıktısından kopyalama
Türkiye NA: γM1=1,00
TBDY yanal destek kontrolünü ihmal
Deprem performans kaybı
YDCC/ODCC koşulları ayrıca kontrol edilmeli
Cb (veya C1) = 1,0 almak
Aşırı güvenli, ekonomisiz
Gerçek moment diyagramından Cb/C1 hesapla
Çentik tokluğu kontrolünü ihmal
Soğuk iklimde gevrek kırılma riski
Erzurum, Ağrı, Kars bölgelerinde S355NL/ML seçilmeli
Kaynaklı kesitte kalıntı gerilmeleri gözardı
Erken LTB
Eğri d kullanılacak; ön-gerilme/sıcaklık etkisi dikkate alınmalı
9. Referanslar ve Standartlar
Tablo 9: Referanslar ve Standartlar
9. Referanslar ve Standartlar
Standart / Yönetmelik
Konu
Referans Madde/Tablo
TS EN 1993-1-1:2005+NA (Türkiye)
LTB kontrolü, kesit sınıflandırması
Madde 6.3.2, Tablo 5.2, Tablo 6.4, NA.2.14–16
ÇYTHYE-2016 (RG 29614)
AISC esaslı moment dayanımı
Madde 9.2, 9.3, 9.4; Denklem 9.3, 9.5
TBDY 2018
Yanal destek koşulları
Madde 9.3.1.2, 9.4.1.2
TS EN 10034
IPE, HEA, HEB profil boyutları
Tüm seriler
TS EN 10025-2:2019
Yapısal çelik — kimyasal ve mekanik özellikler
Tablo 1–5
NCCI SN003b-EN-EU
Mcr hesabı, C1-C2 katsayıları
Tablo 3.1, 3.2
EN 1993-1-10
Çentik tokluğu ve kırılma mekaniği
Tablo 2.1
Kaynakça
İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar
Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.
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.
Yanal burulmalı burkulma (LTB) hangi durumlarda oluşmaz?+
LTB; zayıf eksene göre eğilme, tüm uzunluk boyunca yanal olarak desteklenmiş kirişler, kare veya dairesel kesitler ve kapalı kutu kesitler (yüksek burulma rijitliği nedeniyle) için söz konusu değildir.
Türkiye'de LTB hesabında hangi standartlar birlikte uygulanır?+
TS EN 1993-1-1:2005+NA (Eurocode 3 Türk Ulusal Eki) ve ÇYTHYE-2016 (RG 04.02.2016 Sayı 29614) birlikte uygulanır. Deprem bölgelerinde ek olarak TBDY 2018 Bölüm 9 yanal destek koşulları da sağlanmalıdır.
Türkiye NA'da γ_M1 katsayısı ne kadardır ve neden önemlidir?+
Türkiye NA'da γ_M1 = 1,00 olarak belirlenmiştir. Almanya ve Avusturya gibi bazı Avrupa ülkeleri γ_M1 = 1,10 kullanmaktadır; yabancı yazılım çıktılarında bu fark hesabı güvenli tarafa çekebilir.
TBDY 2018 kapsamında IPE 360 / S355 için YDCC yanal destek sınırı nedir?+
IPE 360 / S355 için r_y = 37,0 mm değeriyle YDCC sınırı L_b ≤ 1,88 m, ODCC sınırı ise L_b ≤ 3,72 m'dir. Bu sınırlar Eurocode 3 ve ÇYTHYE-2016 değerlerinden çok daha kısıtlayıcı olabilmektedir.
Soğuk iklim bölgelerinde (örn. Erzurum) çelik seçiminde ne dikkat edilmelidir?+
Minimum hava sıcaklığı −35°C olan Erzurum için tasarım referans sıcaklığı −20°C hesaplanmaktadır. S355J2 bu sınırda yetersiz kalmakta; TS EN 10025-2:2019 kapsamında S355NL (T_40J @ −50°C) veya S355M/ML tercih edilmelidir.
Bu Makaleyi Alıntıla
Akademik ve mesleki kullanım için hazır atıf formatları.