Çelik Profil Tabloları — IPE, HEA, HEB Serisi

1. Giriş ve Kapsam

1.1 Profil Ailelerine Genel Bakış

Sıcak haddelenmiş I-kesit profiller Türkiye'de endüstriyel yapılar, çok katlı binalar, köprüler ve mühendislik yapılarında yaygın kullanılmaktadır. Üç temel profil ailesi şu şekilde ayrışır:

Tablo 1: Profil Ailelerine Genel Bakış

Saha Notu: Türkiye'de çelik profil tedariki büyük ölçüde ArcelorMittal, Riva, Erdemir ve ithal kaynaklara dayanmaktadır. S275JR kalite profiller standart stok ürünüdür; S355JR için siparişe özel temin gerekebilir. İstanbul, Bursa ve İzmir depolarında IPE 100–IPE 450, HEA 100–HEA 300 aralığı genellikle stokta bulunur.

Dikkat: EN 10365:2017 standardı 2017'de EN 10034'ün yerini almıştır. Türkiye'de TS EN 10034:1994 yürürlüktedir; boyutsal değerler her iki standartta özdeştir; bununla birlikte güncel referans EN 10365:2017 olarak verilmelidir.

1.2 Türkiye Mevzuat Çerçevesi

Tablo 2: Türkiye Mevzuat Çerçevesi

Saha Notu: Türkiye'de çelik yapı projeleri 4708 sayılı Kanun kapsamında Yapı Denetim Kuruluşları tarafından denetlenir. Hesap raporu ÇYTHYE 2018'e uygun şekilde hazırlanmalı ve profil seçimlerine ait enkesit sınıflandırma tabloları rapora eklenmelidir.

2. Boyutsal Parametreler ve Sembol Tanımları

Tablo 3: Notasyon ve Semboller

Temel Formüller (TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.2.5):

Plastik moment dayanımı (Sınıf 1 ve 2 kesitler):

$$M_{c,Rd} = \frac{W_{pl,y} \cdot f_y}{\gamma_{M0}} \quad [\text{kN\cdot m}]$$

Elastik moment dayanımı (Sınıf 3 kesitler):

$$M_{c,Rd} = \frac{W_{el,y} \cdot f_y}{\gamma_{M0}} \quad [\text{kN\cdot m}]$$

Normal gerilme kontrolü:

$$\sigma = \frac{N}{A} \leq \frac{f_y}{\gamma_{M0}} \quad [\text{MPa}]$$

burada $\gamma_{M0} = 1{,}00$ (ÇYTHYE 2018 Madde 5.4.1).

Dikkat: Sınıf 3 kesitlerde plastik kesit modülü $W_{pl}$ kullanımı yasaktır; $W_{el}$ kullanılmalıdır. Yaygın bir proje hatası $W_{pl}$ ile Sınıf 3 kesit boyutlandırmaktır.

3. IPE Serisi — Dar Başlıklı I Profil

IPE profillerde $h/b \approx 2{,}0$–$2{,}6$ aralığındadır; büyük eğilme rijitliği sağladığından kiriş uygulamalarında yaygın kullanılır.

Tablo 4: IPE Serisi — Dar Başlıklı I Profil

Saha Notu: Türkiye'de IPE 200–IPE 400 aralığı en yaygın kullanılan kiriş profilleridir. Kütahya, Konya ve Bursa'daki prefabrik çelik yapı üreticileri bu aralığı standart olarak stoklamaktadır.

4. HEA Serisi — Geniş Başlıklı I Profil (Hafif)

HEA profillerde $h/b \approx 1{,}0$–$1{,}3$; hem kiriş hem kolon uygulamalarında kullanılır. HEB'e kıyasla daha ince başlık → daha hafif → daha ekonomik; ancak moment kapasitesi biraz daha düşük.

Tablo 5: HEA Serisi — Geniş Başlıklı I Profil (Hafif)

Saha Notu: TBDY 2018 deprem hesaplarında büyük HEA profillerinin (HEA 200'ün üzeri) başlık $t_f/b$ oranı TBDY Tablo 9.3 $\lambda_{hd}$ sınırını aşabileceğinden, süneklik düzeyi yüksek sistemlerde enkesit koşulları bilgisayar yazılımı dışında elle de kontrol edilmelidir.

5. HEB Serisi — Geniş Başlıklı I Profil (Normal)

HEB profiller HEA'ya kıyasla daha kalın başlık ve gövdeye sahiptir → daha yüksek moment kapasitesi, daha ağır yapı. Kolon uygulamalarında eksenel yük+moment etkisi altında tercih edilir.

Tablo 6: HEB Serisi — Geniş Başlıklı I Profil (Normal)

Saha Notu: HEB profiller $h/b = 1{,}0$ oranıyla kare-kesit davranışına yakındır; bu nedenle iki eksenli yükleme altında (çerçeve köşe kolonları) avantaj sağlar. Türkiye'de 4–10 katlı prefabrik çelik ofis binalarında HEB 200–HEB 300 aralığı yaygın kullanılmaktadır.

6. Çelik Malzeme Sınıfları ve Dayanım Değerleri

Tablo 7: Çelik Malzeme Sınıfları ve Dayanım Değerleri

Türkiye'de en yaygın kullanılan sınıflar S235JR ve S275JR'dir. Yüksek dayanımlı S355JR siparişe özel temin edilmektedir.

Normalizasyon faktörü (kesit sınıflandırmasında kullanılır):

$$\varepsilon = \sqrt{\frac{235}{f_y}}$$

S235 için $\varepsilon = 1{,}00$; S275 için $\varepsilon = 0{,}924$; S355 için $\varepsilon = 0{,}814$.

7. Enkesit Sınıflandırması (TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 5.2)

Kesit sınıfı, lokal burkulma sınır durumunu belirler ve hangi kesit modülünün ($W_{pl}$ veya $W_{el}$) kullanılacağını tayin eder.

Tablo 8: Enkesit Sınıflandırması (TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 5.2)

burada $c = (b - t_w - 2r)/2$ (rijitleştirilmemiş başlık parçası uzunluğu).

Sınıf tanımları:

• Sınıf 1: Plastik mafsal oluşabilir → $W_{pl,y}$ kullanılır
• Sınıf 2: Plastik moment dayanımına ulaşılır ancak plastik dönme kapasitesi sınırlı → $W_{pl,y}$ kullanılır
• Sınıf 3: Akma momentine ulaşılır, plastik rezerv yok → $W_{el,y}$ kullanılır
• Sınıf 4: Lokal burkulma akma öncesinde oluşur → etkin kesit hesabı gerekir (EN 1993-1-5)

Dikkat: TBDY 2018 deprem tasarımında yalnızca Sınıf 1 kesitler süneklik düzeyi yüksek (SDY) sistem elemanı olarak kullanılabilir (TBDY 2018 Madde 9.2.7, Tablo 9.3). Sınıf 2–4 kesitler deprem etkisi altındaki süneklik düzeyi yüksek elemanlarda kabul edilmez.

8. TBDY 2018 Enkesit Koşulları

TBDY 2018 Madde 9.2.7'ye göre süneklik düzeyi yüksek (SDY) çelik sistem elemanlarında başlık ve gövde oranları Tablo 9.3 sınır değerlerini aşmamalıdır.

Tablo 9: TBDY 2018 Enkesit Koşulları

Not: TBDY 2018 Tablo 9.3 sınır değerleri Avrupa normalizasyonu ile AISC 360 etkileşiminden türetilmiştir. HEA profillerinin büyük bölümü S275 sınıfında bu $\lambda_{hd}$ sınırını aşmaktadır. Bu durum deprem bölgelerindeki projelerde profil değişikliği veya süneklik düzeyi düşürme gerektirmektedir.

9. Burkulma Eğrisi Seçimi

Tablo 10: Burkulma Eğrisi Seçimi

Not: HEA 320'den büyük profillerde $h > b$ olduğundan $h/b > 1$ olur; burkulma eğrisi seçimi buna göre yeniden kontrol edilmelidir.

10. Pratik Hesap Notları

10.1 Çelik Kalitesi ve Dayanım Katsayısı

ÇYTHYE 2018 kapsamında dayanım katsayıları:

• YDKT: $\phi = 0{,}90$ (eğilme için $\phi_b = 0{,}90$)
• GKT: $\Omega_b = 1{,}67$ (eğilme için)

TS EN 1993-1-1 kapsamında: $\gamma_{M0} = 1{,}00$, $\gamma_{M1} = 1{,}00$

10.2 Kayma Alanı

I-profillerde kayma alanı yaklaşımı (TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.2.6):

$$A_v \approx A - 2bt_f + (t_w + 2r)t_f \quad \text{ama en az } \eta \cdot h_w \cdot t_w$$

Pratik yaklaşım: $A_v \approx t_w \cdot h$ (I-profiller için konservatif tahmin).

Plastik kesme dayanımı:

$$V_{pl,Rd} = \frac{A_v \cdot f_y / \sqrt{3}}{\gamma_{M0}}$$

10.3 Sehim Kontrolü (Kullanılabilirlik Sınır Durumu)

Tablo 11: Sehim Kontrolü (Kullanılabilirlik Sınır Durumu)

Dikkat: Türkiye'de TS 498:1987 kapsamındaki hareketli yük değerleri ile TS EN 1991-1-1:2002 değerleri bazı kullanım sınıflarında farklılık göstermektedir. Ofis yapıları için TS 498'de 2,0 kN/m², TS EN 1991'de 3,0 kN/m² alınmaktadır. Projeye uygulanacak standart baştan belirlenmeli ve tutarlılık sağlanmalıdır.

10.4 Yangın Tasarımı

TS EN 1993-1-2:2008 kapsamında bölüm faktörü $A_m/V$ (ısıya maruz yüzey alanı / enkesit hacmi) ile kritik çelik sıcaklığı $\theta_{cr}$ belirlenir. IPE profillerin ince gövdeleri nedeniyle bölüm faktörü yüksektir → yangın kaplaması (sıva, boya, levha) genellikle zorunludur.

Saha Notu: Türkiye'de 4708 sayılı Yapı Denetim Kanunu kapsamında çelik yapıların yangın dayanımı belgesi Yapı Denetim Kuruluşu tarafından kontrol edilmektedir. TS EN 13381-8 belgeli reaktif yangın boyaları en yaygın kullanılan koruma yöntemidir.

11. Türkiye'ye Özgü Saha Koşulları

11.1 Deprem Bölgesi ve TBDY 2018

Tablo 12: Deprem Bölgesi ve TBDY 2018

11.2 Türkiye İklim Koşulları ve Don Etkisi

Tablo 13: Türkiye İklim Koşulları ve Don Etkisi

11.3 Birim Fiyat Referansı

Tablo 14: Birim Fiyat Referansı

12. Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay

Veriler:

• Profil: IPE 270, çelik sınıfı S275 ($f_y = 275$ N/mm²)
• Enkesit özellikleri (EN 10365:2017): $W_{pl,y} = 484$ cm³, $A = 45{,}9$ cm²
• $\gamma_{M0} = 1{,}00$ (TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.1)
• Kiriş tam yanal destekli (yanal burkulma yok)

İstenen: Tasarım plastik moment dayanımı $M_{c,Rd}$ (kN· m)

Çözüm:

Adım 1 — Kesit sınıfı kontrolü:

$\varepsilon = \sqrt{235/275} = 0{,}924$

Başlık: $c = (135 - 6{,}6 - 2 \times 15)/2 = 49{,}2$ mm; $c/t_f = 49{,}2/10{,}2 = 4{,}82 < 9\varepsilon = 8{,}32$ — Sınıf 1

Gövde: $h_w = 270 - 2 \times 10{,}2 - 2 \times 15 = 219{,}6$ mm; $h_w/t_w = 219{,}6/6{,}6 = 33{,}3 < 72\varepsilon = 66{,}5$ — Sınıf 1

Kesit sınıfı = 1 → $W_{pl,y}$ kullanılır.

Adım 2 — Plastik moment dayanımı:

$$M_{c,Rd} = \frac{W_{pl,y} \cdot f_y}{\gamma_{M0}} = \frac{484 \times 10^3 \times 275}{1{,}00} \times 10^{-6} = \mathbf{133{,}1 \text{ kNm}}$$

Sonuç: $M_{c,Rd} = 133{,}1$ kNm

Kontrol: Elastik moment $M_y = W_{el,y} \times f_y = 429 \times 10^3 \times 275 \times 10^{-6} = 118{,}0$ kNm $< M_{c,Rd}$ — Şekil faktörü $\alpha_{pl} = 484/429 = 1{,}13$

Problem 2 — Orta

Veriler:

• Profil: IPE 300, çelik S275 ($f_y = 275$ N/mm², $f_u = 430$ N/mm²)
• Mesnet koşulu: Her iki uçtan mafsallı kiriş, açıklık $L = 5{,}0$ m
• Tasarım yayılı yük: $w_d = 30$ kN/m (ölü + hareketli yük birleşimi)
• Kiriş tam yanal destekli

İstenen: (a) Eğilme dayanımı kontrolü, (b) Kesme dayanımı kontrolü, (c) Sehim kontrolü ($L/350$)

Çözüm:

a) Eğilme dayanımı:

$M_{Ed} = w_d \cdot L^2/8 = 30 \times 5{,}0^2/8 = 93{,}75 \text{ kNm}$

IPE 300 için $W_{pl,y} = 628$ cm³:

$M_{c,Rd} = 628 \times 10^3 \times 275 \times 10^{-6} / 1{,}00 = 172{,}7 \text{ kNm}$

Kontrol: $M_{Ed} = 93{,}75$ kNm $< M_{c,Rd} = 172{,}7$ kNm — UK = 0,54

b) Kesme dayanımı (TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.2.6):

$V_{Ed} = w_d \cdot L/2 = 30 \times 5{,}0/2 = 75{,}0 \text{ kN}$

$A_v = 5380 - 2 \times 150 \times 10{,}7 + (7{,}1 + 2 \times 15) \times 10{,}7 = 2569{,}8 \text{ mm}^2 \approx 25{,}7 \text{ cm}^2$

$V_{pl,Rd} = \frac{A_v \cdot f_y / \sqrt{3}}{\gamma_{M0}} = \frac{2569{,}8 \times 275 / 1{,}732}{1{,}00} \times 10^{-3} = 408{,}3 \text{ kN}$

Kontrol: $V_{Ed} = 75{,}0$ kN $< V_{pl,Rd} = 408{,}3$ kN — UK = 0,18

$V_{Ed} = 75{,}0$ kN $< 0{,}5 \times V_{pl,Rd} = 204{,}2$ kN → Eğilme-kesme etkileşimi kontrolü gerekmez.

c) Sehim kontrolü:

Sehim sınırı = $L/350 = 5000/350 = 14{,}3$ mm

Karakteristik hareketli yük: $w_k \approx 20$ kN/m; $I_y = 8360$ cm⁴:

$\delta = \frac{5 \cdot w_k \cdot L^4}{384 \cdot E \cdot I_y} = \frac{5 \times 20 \times 5000^4}{384 \times 210000 \times 8360 \times 10^4} = 9{,}4 \text{ mm}$

Kontrol: $\delta = 9{,}4$ mm $< 14{,}3$ mm

Sonuç: IPE 300, S275, $L = 5{,}0$ m, $w_d = 30$ kN/m için eğilme (UK=0,54), kesme ve sehim koşullarını sağlamaktadır.

Problem 3 — Zor

Veriler:

• Profil: HEB 200, çelik S275 ($f_y = 275$ N/mm²)
• $A_g = 78{,}1$ cm², $i_y = 8{,}54$ cm, $i_z = 5{,}07$ cm, $I_y = 5696$ cm⁴, $I_z = 2003$ cm⁴
• Tasarım eksenel basınç kuvveti: $N_{Ed} = 500$ kN
• Burkulma boyları: $L_{cr,y} = L_{cr,z} = 4{,}0$ m

İstenen: Burkulma dayanımı kontrolü (TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.3.1)

Çözüm:

Adım 1 — Ezilme dayanımı:

$N_{c,Rd} = A_g \cdot f_y / \gamma_{M0} = 78{,}1 \times 10^2 \times 275 \times 10^{-3} = 2147{,}8 \text{ kN} > 500 \text{ kN} \quad \checkmark$

Adım 2 — Elastik burkulma yükleri:

$N_{cr,y} = \frac{\pi^2 E I_y}{L_{cr,y}^2} = \frac{9{,}870 \times 210000 \times 5696 \times 10^4}{(4000)^2} = 7383 \text{ kN}$

$N_{cr,z} = \frac{\pi^2 E I_z}{L_{cr,z}^2} = \frac{9{,}870 \times 210000 \times 2003 \times 10^4}{(4000)^2} = 2596 \text{ kN}$

Adım 3 — Normalize narinlikler:

$\bar{\lambda}_y = \sqrt{\frac{A_g f_y}{N_{cr,y}}} = \sqrt{\frac{2147{,}8}{7383}} = 0{,}539$

$\bar{\lambda}_z = \sqrt{\frac{A_g f_y}{N_{cr,z}}} = \sqrt{\frac{2147{,}8}{2596}} = 0{,}909$

Adım 4 — Burkulma eğrisi ve imperfeksiyon faktörü:

HEB 200: $h/b = 1{,}0$ → y-y ekseni: Eğri b ($\alpha_y = 0{,}34$), z-z ekseni: Eğri c ($\alpha_z = 0{,}49$)

Adım 5 — $\Phi$ faktörleri:

$\Phi_y = 0{,}5[1 + 0{,}34(0{,}539 - 0{,}2) + 0{,}539^2] = 0{,}5 \times 1{,}406 = 0{,}703$

$\Phi_z = 0{,}5[1 + 0{,}49(0{,}909 - 0{,}2) + 0{,}909^2] = 0{,}5 \times 2{,}173 = 1{,}087$

Adım 6 — Burkulma azaltma katsayıları:

$\chi_y = \frac{1}{0{,}703 + \sqrt{0{,}703^2 - 0{,}539^2}} = \frac{1}{0{,}703 + 0{,}451} = 0{,}867$

$\chi_z = \frac{1}{1{,}087 + \sqrt{1{,}087^2 - 0{,}909^2}} = \frac{1}{1{,}087 + 0{,}597} = 0{,}594$

Belirleyici eksen: z-z ($\chi_z = 0{,}594 < \chi_y = 0{,}867$)

Adım 7 — Tasarım burkulma dayanımı:

$N_{b,Rd} = \chi_z \cdot A_g \cdot f_y / \gamma_{M1} = 0{,}594 \times 7810 \times 275 \times 10^{-3} = 1275 \text{ kN}$

Kontrol:

$N_{Ed} = 500 \text{ kN} < N_{b,Rd} = 1275 \text{ kN} \quad \checkmark \quad \text{UK} = 500/1275 = \mathbf{0{,}39}$

Sonuç: HEB 200 profili, S275 çeliği ile $N_{Ed} = 500$ kN eksenel basınç altında $L_{cr} = 4{,}0$ m burkulma boyunda güvenledir. Belirleyici eksen z-z'dir.

13. Sık Yapılan Hatalar

Tablo 15: Sık Yapılan Hatalar

Kaynaklar

1. EN 10365:2017 — Hot rolled steel channels, I and H sections. Dimensions and masses. CEN, Brussels.
2. TS EN 10034:1994 — Yapısal çelik I ve H profiller. Ölçüler ve toleranslar. TSE, Ankara.
3. TS EN 1993-1-1:2005 — Eurocode 3: Çelik yapıların tasarımı — Bölüm 1-1: Genel kurallar. TSE, Ankara.
4. TS EN 1993-1-2:2008 — Eurocode 3: Çelik yapıların tasarımı — Bölüm 1-2: Yangın tasarımı. TSE, Ankara.
5. ÇYTHYE 2018 — Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik. R.G. 30333 — 15.02.2018.
6. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. R.G. 30364 — 18.03.2018.
7. TS 498:1987 — Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak yüklerin hesap değerleri. TSE, Ankara.
8. TS EN 10025-2:2004 — Sıcak haddelenmiş yapısal çelik ürünler. TSE, Ankara.
9. ÇYTHYE Uygulama Kılavuzu (2018) — Örnek hesaplar. T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara.
10. ArcelorMittal (2023) — Sections & Merchant Bars: Sales Programme. Luxembourg.

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.