Çelik Yangın Dayanım Hesabı

Özet

Çelik yapılarda yangın tasarımı; elemanın yüksek sıcaklık altında azalan dayanımının, belirli bir yangın direnç sınıfı (R30, R60, R90, R120) boyunca tasarım yüklerinin üzerinde tutulmasını hedefler. TS EN 1993-1-2:2005 standardı, çelik için ısıl ve mekanik özellik azalmasını sıcaklığa bağlı katsayılar ($k_{y,\theta }$, $k_{E,\theta }$) ile tanımlar; kritik sıcaklık yaklaşımı veya tam ısıl-mekanik analiz yöntemiyle yangın dayanımı hesaplanır. Türkiye'de yangına dayanım süresi gereksinimleri, Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik (BYKHY) Ek-3/C tablosuna göre bina kullanım sınıfı, bina yüksekliği ve yağmurlama sistemi bulunup bulunmadığına bağlı olarak belirlenir. Korumasız çelik çoğunlukla 30 dakikanın üzerindeki süreleri karşılayamadığından, pasif yangın koruma malzemeleri (mineral yün, alçıpanel, sprey kaplama, intümesans boya) gerekli hâle gelir.

1. Tanım ve Temel İlke

1.1 Yangın Tasarımının Amacı

Çelik yapı elemanlarının yangın altındaki tasarım amacı; belirli bir süre (R30–R120) boyunca yapısal taşıma kapasitesinin (R), bütünlüğün (E) ve/veya ısı yalıtımının (I) korunmasıdır. TS EN 13501-2:2007 (Türkiye'de TSE tarafından kabul edilmiştir) bu direnç sürelerini standartlaştırır. Yangın tasarımında üç temel yaklaşım mevcuttur:

Saha Notu: Türkiye'deki çelik endüstri yapılarının büyük çoğunluğunda Kritik Sıcaklık Yöntemi (Yöntem 2) veya Basit Hesap Modeli (Yöntem 3) kullanılmaktadır. İleri hesap modeli genellikle özel/yüksek riskli yapılarda (havaalanı, AVM, hastane) tercih edilir.

Dikkat: BYKHY Ek-3/C'ye göre yağmurlama sistemi olmayan endüstriyel yapılarda giriş ve üst katlar için gereken yangına dayanım süresi, bina yüksekliği 5 m'den az ise 60, 21,50 m'den az ise 90, 30,50 m'den az ise 120 dakikadır. Bu süreler korumasız çelikle çoğu durumda karşılanamaz; pasif koruma gerekir.

1.2 Standart Yangın Eğrisi ISO 834

Standart yangın eğrisi (ISO 834 / ETK — Etken Termal Kombine), bina yangınlarını temsil eden nominal bir sıcaklık–zaman ilişkisini tanımlar. TS EN 1991-1-2:2002 Madde 3.2.1 kapsamındadır:

$${\theta }_g=20+345{\log }_{10}(8t+1)\text{[°C]}$$

Burada $t$ dakika cinsinden yangın süresidir.

Saha Notu: ISO 834 (TS EN 1991-1-2'deki standart zaman-sıcaklık eğrisi) bina elemanlarının yangın dayanımı sınıflandırmasında temel referanstır. Hidrokarbon eğrisi TS EN 1991-1-2'de ayrıca tanımlıdır; tünellerde RWS gibi özel eğriler kullanılır. BYKHY bir yangın eğrisi formülü vermez; Madde 5'e göre yönetmelikte yeterli hüküm bulunmayan hususlarda Türk Standartları, bunların olmaması hâlinde Avrupa Standartları esas alınır.

2. Türkiye'de Yangın Direnç Gereksinimleri (BYK Ek-3C)

Yangına dayanım süresi gereksinimleri, Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik (BYK) Ek-3C tablosuna göre belirlenir. Yönetmelik Resmi Gazete'de iki tarihte yayımlanmıştır: 19 Aralık 2007 (Sayı: 26735) ve 9 Eylül 2009 (Sayı: 27344).

Saha Notu: Konut (apartman) projelerinde bina yüksekliği 21,50 m'den az ise giriş ve üst katlarda taşıyıcı sistem için 60 dakika istenir (5 m'den alçak binalarda 30 dakika). Sprinklersiz endüstriyel yapılarda bu süre 120 dakikaya kadar çıkar; hedef süre proje başında mimari ve tesisat kararlarıyla birlikte belirlenmelidir.

Dikkat: BYKHY Madde 5'e göre projeler yangına karşı güvenlik bakımından yönetmelik şartlarına uygun değilse yapı ruhsatı verilmez; yeni yapılarda yönetmeliğe göre imalat yapılmadığı tespit edilirse eksiklikler giderilinceye kadar yapı kullanma izin belgesi verilmez. Bu nedenle yangın dayanım hesapları ve pasif koruma detayları proje dosyasında gösterilmelidir.

3. Türkiye'ye Özgü Saha Koşulları

3.1 Deprem–Yangın Etkileşimi

Türkiye, TBDY 2018'e göre yüksek deprem riskine sahip bir ülkedir. Deprem sonrası yangın (Post-Earthquake Fire, PEF) senaryosu özellikle:

• İzmir, İstanbul, Kocaeli gibi deprem riski yüksek bölgelerdeki endüstriyel tesislerde,
• Sıvılaşma riski taşıyan yumuşak zemin (ZD–ZE sınıfı) bölgelerinde

kritik önem taşımaktadır. Deprem hasarı pasif yangın korumasını (kaplama, levha, birleşim bölgeleri) zayıflatabileceğinden, deprem sonrası yangın senaryosu proje özelinde ayrıca değerlendirilmelidir.

3.2 İklimsel ve Zemin Koşulları

Türkiye'nin iklim çeşitliliği, çelik yapılar için aşağıdaki saha koşullarını doğurur:

Saha Notu: Türkiye'de çelik yapılarda yaygın ürün standartları TS EN 10025 (sıcak haddelenmiş yapı çelikleri) ve TS EN 10210 (sıcak bitirilmiş içi boş profiller)'dir; S275 ve S355 sık kullanılan kalitelerdir.

4. Çeliğin Yüksek Sıcaklık Özellikleri

4.1 Akma Gerilmesi Azalma Katsayısı $k_{y,\theta }$

TS EN 1993-1-2:2005 Madde 3.2.1, Tablo 3.1'de sıcaklığa bağlı çelik özellik azalma katsayıları tanımlanmıştır:

Dikkat: TS EN 1993-1-2 Tablo 3.1'e göre $k_{y,\theta }$ 400°C'ye kadar 1,0'dır; 500°C'de 0,78'e, 600°C'de 0,47'ye, 700°C'de 0,23'e düşer. Uygulamada 550°C korumasız çelik için yaklaşık bir kritik sıcaklık olarak anılır; ancak kritik sıcaklık kullanım derecesine bağlıdır ve Denklem 4.22 ile hesaplanmalıdır (bkz. Bölüm 7).

Saha Notu: Türkiye'de S275 çeliği en yaygın yapısal çelik kalitesidir. Bu kalitenin nominal akma dayanımı $f_y=275{\text{N/mm}}^2$'dir (t ≤ 16 mm için, TS EN 10025-2). Yangın hesabında $f_{y,fi,d}=k_{y,\theta }\cdot f_y/{\gamma }_{M,fi}$ (${\gamma }_{M,fi}=1,0$) kullanılır.

5. Enkesit Sınıflandırması (Yangında)

TS EN 1993-1-2:2005, yangın altındaki enkesit sınıflandırmasının normal sıcaklıktaki kurallarla aynı şekilde yapılacağını; ancak $\epsilon$ parametresi için aşağıdaki değiştirilmiş formülün kullanılmasını belirtir:

$$\epsilon =0,85\cdot \sqrt{\frac{235}{f_y}}\text{(Yangın Tasarımı ic¸in)}$$

Dikkat (Sınıf 4): Soğuk biçimlendirilmiş ince kesitlerde (c/t > Sınıf 3 sınırı) sıcaklık arttıkça efektif alan azaldığından, kritik sıcaklık formülü (Denklem 4.22) doğrudan uygulanamaz; bu kesitlerin dayanımı etkin kesit yaklaşımıyla ya da ileri hesap modelleriyle belirlenir.

Saha Notu: IPE profillerin çoğu eğilmede normal sıcaklıkta Sınıf 1 veya 2'dir; yangın tasarımında ε = 0,85√(235/f_y) alındığından sınıf yeniden kontrol edilmelidir; ince cidarlı soğuk biçimlendirilmiş profillerde (çatı kaplamalarında yaygın) Sınıf 4 kontrolü gerekir.

6. Yangın Yük Kombinasyonu

TS EN 1991-1-2:2002 (TS EN 1990 ile birlikte) Madde 2.4.2 kapsamında yangın tasarım yükü:

$$E_{fi,d}={\eta }_{fi}\cdot E_d$$

Burada:

• $E_d$ = normal sıcaklıkta hesaplanan tasarım etkisi
• ${\eta }_{fi}$ = yangın için azaltma faktörü

$${\eta }_{fi}=\frac{G_k+{\psi }_{fi}\cdot Q_{k,1}}{1,35\cdot G_k+1,50\cdot Q_{k,1}}$$

Tipik değer aralığı: ${\eta }_{fi}\approx 0,50\text{–}0,70$. ${\psi }_{fi}$, kazara (yangın) tasarım durumunda asıl değişken yükün sık (${\psi }_{1,1}$) veya yarı kalıcı (${\psi }_{2,1}$) değeridir; seçim millî ekle yapılır. TS EN 1990 Tablo A1.1 önerilen değerleri: A–B kategorilerinde ${\psi }_1=0,5$, ${\psi }_2=0,3$; C–D kategorilerinde ${\psi }_1=0,7$, ${\psi }_2=0,6$; E (depolama) kategorisinde ${\psi }_1=0,9$, ${\psi }_2=0,8$.

Dikkat: Yangın, TS EN 1990'da kazara tasarım durumu olarak ele alınır ve deprem tasarım durumundan ayrı bir yük birleşimiyle incelenir. TBDY 2018 Madde 2.3.3 yerel zemin etki katsayılarını tanımlar; yangın için yük katsayısı vermez. Deprem sonrası yangın, proje özelinde ayrı bir senaryo olarak değerlendirilir.

7. Kritik Sıcaklık Yöntemi

7.1 Kullanım Derecesi (Degree of Utilization)

$${\mu }_0=\frac{E_{fi,d}}{R_{fi,d,0}}$$

Burada $R_{fi,d,0}$, 20°C'de hesaplanan tasarım dayanımıdır.

Yangın tasarım yükü:

$$E_{fi,d}={\eta }_{fi}\cdot E_d\approx {\eta }_{fi}\cdot (1,35\cdot G_k+1,50\cdot Q_{k,1})$$

Denklem 4.22 ile hesaplanan örnek değerler (TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.4):

• ${\mu }_0=0,65$ → ${\theta }_{cr}\approx 540$°C
• ${\mu }_0=0,50$ → ${\theta }_{cr}\approx 585$°C
• ${\mu }_0=0,30$ → ${\theta }_{cr}\approx 664$°C

7.2 Kritik Sıcaklık Formülü

Sınıf 1–3 enkesitler için (TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.4, Denklem 4.22):

$${\theta }_{a,cr}=39,19\cdot \ln \left[\frac{1}{0,9674\cdot {\mu }_0^{3,833}}-1\right]+482\text{[°C]}$$

Dikkat: Bu formül yalnızca tek eksenli eğilme veya salt eksenel kuvvete maruz, Sınıf 1–3 enkesit için geçerlidir. Birleşik kuvvet durumunda veya Sınıf 4 enkesitte daha kapsamlı analiz gerekir.

8. Isı Transferi — Korumasız Çelik Kesit

8.1 Kesit Faktörü ($A_m/V$)

Korumasız çelik kesit için birim uzunluktaki ısıya maruz yüzey alanının, birim uzunluktaki kesit hacmine oranı (TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.5.1):

Not: Büyük $A_m/V$ → Kesit ince, yüzey/hacim yüksek → Çelik daha hızlı ısınır.

8.2 Isı Artışı Formülü — Korumasız Kesit

Korumasız çelik eleman için sıcaklık artışı (TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.5.1, Denklem 4.25):

$$\Delta {\theta }_{a,t}=k_{sh}\cdot \frac{A_m/V}{c_a\cdot {\rho }_a}\cdot {\dot{h}}_{net,d}\cdot \Delta t$$

Semboller ve tipik değerler:

Not: $c_a$ değeri 20–600°C arasında değişmektedir (bkz. TS EN 1993-1-2:2005 Tablo 3.3). Hesap kolaylığı için 600 J/kgK sabit alınabilir. Daha hassas analizde değişken $c_a$ kullanılır.

Saha Notu: Türkiye'deki endüstri yapılarında $A_m/V$ değeri genellikle 150–300 m⁻¹ aralığındadır. Gölge etkisiyle düzeltilmiş kesit faktörü ($k_{sh}\cdot A_m/V$) 150–200 m⁻¹ olan korumasız profiller ISO 834 altında μ₀ ≈ 0,60 için (θ_cr ≈ 554°C) yaklaşık 10–12 dakikada kritik sıcaklığa ulaşır; bu durum R30'u bile karşılayamayacakları anlamına gelir.

9. Pasif Yangın Koruması — Kaplamalı Kesit

9.1 Sıcaklık Artışı Formülü — Korumalı Kesit

Yangın koruma malzemesi ile kaplanmış çelik eleman için sıcaklık artışı (TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.5.2, Denklem 4.27):

$$\Delta {\theta }_{a,t}=\frac{{\lambda }_p\cdot (A_p/V)}{d_p\cdot c_a\cdot {\rho }_a}\cdot \frac{{\theta }_{g,t}-{\theta }_{a,t}}{1+\phi /3}\cdot \Delta t-(e^{\phi /10}-1)\cdot \Delta {\theta }_{g,t}$$

Burada:

$$\phi =\frac{c_p\cdot {\rho }_p\cdot d_p\cdot (A_p/V)}{c_a\cdot {\rho }_a}$$

9.2 Yangın Koruma Malzemeleri

*İntümesans boyalarda koruma performansı sabit bir ${\lambda }_p$ ile ifade edilemez; ürünün TS EN 13381-8'e göre değerlendirmesindeki kuru film kalınlığı–kesit faktörü–kritik sıcaklık tabloları kullanılır.

Dikkat: İntümesans boyanın etkinliği $A_m/V$ değerine kritik biçimde bağlıdır. Ürün değerlendirmesindeki (TS EN 13381-8) kesit faktörü ve kritik sıcaklık sınırları dışında kullanılmamalıdır; yapı denetim kuruluşu, 4708 sayılı Kanun Madde 2 uyarınca malzemelerin proje, teknik şartname ve standartlara uygunluğunu kontrol eder.

9.3 Teknik Kesit — Mineral Yün Kaplamalı IPE Profili

10. Yangın Altında Dayanım Kontrolü

10.1 Gerilme Sınırı Kontrolü

Yangın tasarım dayanımı (TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.3):

$$f_{y,fi,d}=k_{y,\theta }\cdot \frac{f_y}{{\gamma }_{M,fi}}({\gamma }_{M,fi}=1,0)$$

Eğilme dayanımı (Sınıf 1–2):

$$M_{fi,t,Rd}=k_{y,\theta }\cdot M_{Rd}\cdot \left(\frac{{\gamma }_{M0}}{{\gamma }_{M,fi}}\right)$$

Eksenel basınç — burkulma:

$$N_{fi,b,Rd}={\chi }_{fi}\cdot A\cdot k_{y,\theta }\cdot \frac{f_y}{{\gamma }_{M,fi}}$$

Burada ${\chi }_{fi}$ yangın burkulma azaltma faktörüdür; TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.3.2 uyarınca sıcaklığa bağlı boyutsuz narinlik ${\bar{\lambda }}_{\theta }=\bar{\lambda }\cdot \sqrt{k_{y,\theta }/k_{E,\theta }}$ ile belirlenir.

Kullanım koşulu:

$$E_{fi,d}\le R_{fi,d,t}\iff {\theta }_{a,t}\le {\theta }_{a,cr}$$

11. Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay

Veriler:

• Profil: IPE 240, Çelik: S275 ($f_y=275{\text{N/mm}}^2$)
• Yangın direnç sınıfı: R60
• Kullanım derecesi: ${\mu }_0=0,60$
• Korumasız durum analizi

İstenen: Kritik sıcaklığı hesaplayın ve korumasız IPE 240'ın R60'ı karşılayıp karşılamadığını belirleyin.

Çözüm:

Adım 1: Kritik Sıcaklık Hesabı (TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.4, Denklem 4.22)

$${\theta }_{a,cr}=39,19\cdot \ln \left[\frac{1}{0,9674\times 0,60^{3,833}}-1\right]+482$$ $$=39,19\cdot \ln \left[\frac{1}{0,9674\times 0,1411}-1\right]+482$$ $$=39,19\cdot \ln \left[\frac{1}{0,1365}-1\right]+482=39,19\cdot \ln (6,33)+482$$ $$=39,19\times 1,845+482=72,3+482\approx 554°C$$

Adım 2: Korumasız Kesitin 60 Dakikadaki Sıcaklığı

IPE 240, 4 yüzden ısınma: boyutlardan $A_m/V\approx 236{\text{m}}^{-1}$, kutu değeri $[A_m/V{]}_b=2(b+h)/A=2(0,12+0,24)/0,00391=184{\text{m}}^{-1}$. I kesitte gölge etkisi katsayısı:

$$k_{sh}=0,9\cdot \frac{[A_m/V{]}_b}{A_m/V}=0,9\times \frac{184}{236}=0,702\Rightarrow k_{sh}\cdot A_m/V=0,702\times 236\approx 166{\text{m}}^{-1}$$

Denklem 4.25 ile ISO 834 altında adım adım hesap ($\Delta t=2$ s, $c_a$ sıcaklığa bağlı, ${\epsilon }_m=0,7$):

$${\theta }_{a,60}\approx 940°C\text{(korumasız IPE 240 ic¸in)}$$

Adım 3: Karşılaştırma

$${\theta }_{a,cr}=554°C<{\theta }_{a,60}\approx 940°C$$

Sonuç: Korumasız profil yetersizdir → Pasif yangın koruması gereklidir.

Kontrol: 940°C > 554°C → R60 sağlanamıyor. Aynı hesapta kesit kritik sıcaklığa yaklaşık 11 dakikada ulaşır; korumasız çeliğin dayanım süresi kesit faktörüne ve kullanım derecesine bağlı olarak çoğunlukla 30 dakikanın altında kalır.

Problem 2 — Orta

Veriler:

• Profil: IPE 240, Çelik: S275
• Yangın direnç sınıfı: R60
• Kullanım derecesi: ${\mu }_0=0,60$ → ${\theta }_{cr}=554°C$ (Problem 1)
• Pasif koruma malzemesi: Mineral yün levha (örnek malzeme verisi; tasarımda üretici verisi esas alınır)
  • ${\lambda }_p=0,12\text{W/mK}$
  • ${\rho }_p=140{\text{kg/m}}^3$
  • $c_p=1000\text{J/kgK}$
• Korumalı kesit faktörü (3 yüzden kutu biçiminde levha koruma — üst yüzey döşemeye bitişik): $A_p/V=(2h+b)/A$; $h=240$ mm, $b=120$ mm, $A=3910$ mm² için $A_p/V\approx 153,5{\text{m}}^{-1}$

İstenen: R60 koşulunu sağlayacak mineral yün kaplama kalınlığını $d_p$ belirleyin.

Çözüm:

Adım 1: Gereklilik

60 dakika sonunda çelik sıcaklığı ${\theta }_{a,cr}=554°C$'yi aşmamalıdır.

Adım 2: $\phi$ Parametresi

$$\phi =\frac{c_p\cdot {\rho }_p\cdot d_p\cdot (A_p/V)}{c_a\cdot {\rho }_a}=\frac{1000\times 140\times d_p\times 153,5}{600\times 7850}$$ $$\phi =\frac{\mathrm{21.490.000}\cdot d_p}{\mathrm{4.710.000}}=4,56\cdot d_p(d_p\text{ metre cinsinden; }{c}_a=600\text{J/kgK ile go¨sterim})$$

Adım 3: İteratif Hesap ile Kalınlık

Denklem 4.27 ile ISO 834 altında adım adım hesap (TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.5.2; $\Delta t=2$ s, $c_a$ sıcaklığa bağlı):

$$d_p=15\text{mm}\Rightarrow {\theta }_{a,60}\approx 518°C<554°C✓\text{ UYGUN}$$ $$d_p=10\text{mm}\Rightarrow {\theta }_{a,60}\approx 626°C>554°C\times \text{ YETERSI˙Z}$$

Adım 4: Kontrol

Seçilen kaplama: Mineral yün levha, $d_p=15$ mm

$${\theta }_{a,60}\approx 518°C\le {\theta }_{cr}=554°C\Rightarrow \text{R60 sag˘landı}$$

Sonuç: Bu malzeme verileriyle IPE 240 kirişinin R60 koşulu için 15 mm mineral yün levha yeterli çıkar. Mineral yünün ısıl iletkenliği sıcaklıkla arttığından, uygulamada kalınlık üreticinin yangın koruma ürünü değerlendirmesindeki (TS EN 13381-4) tablolardan seçilir.

Kontrol: Sıcaklık farkı marjı: 554 − 518 = 36°C (yaklaşık %6,5); kalınlık üretici değerlendirmesiyle doğrulanmalıdır.

Problem 3 — Zor

Veriler:

• Profil: IPE 600 çerçeve kirişi, Çelik: S355 ($f_y=355{\text{N/mm}}^2$, t ≤ 40 mm)
• Sistemde: Serbest mesafeli, 8 m açıklık kiriş
• Yangın direnç sınıfı: R90 (sprinklersiz endüstriyel yapı, bina yüksekliği 5–21,50 m arası — BYKHY Ek-3/C)
• Normal sıcaklık tasarım yükleri: $G_k=40\text{kN/m}$, $Q_k=20\text{kN/m}$
• ${\psi }_{fi}={\psi }_{1,1}=0,9$ (depolama, kategori E; TS EN 1990 Tablo A1.1 önerilen ${\psi }_1$ değeri)
• ${\gamma }_{M0}=1,0$, ${\gamma }_{M,fi}=1,0$
• IPE 600 — $W_{pl,y}=3512{\text{cm}}^3$, $A=156{\text{cm}}^2$, $I_y=92080{\text{cm}}^4$
• Kesit faktörleri (3 yüzden ısınan, boyutlardan): profil $A_m/V\approx 115{\text{m}}^{-1}$; kutu değeri $[A_m/V{]}_b=A_p/V=(2h+b)/A\approx 91{\text{m}}^{-1}$

İstenen: R90 için gerekli pasif yangın koruma kalınlığını ve 90. dakikadaki dayanım oranını hesaplayın.

Çözüm:

Adım 1: Yangın Yük Kombinasyonu

$$E_{fi,d}={\eta }_{fi}\cdot E_d$$ $${\eta }_{fi}=\frac{G_k+{\psi }_{fi}\cdot Q_{k,1}}{1,35\cdot G_k+1,50\cdot Q_{k,1}}=\frac{40+0,9\times 20}{1,35\times 40+1,50\times 20}=\frac{58}{54+30}=\frac{58}{84}=0,690$$

Normal sıcaklıkta maksimum eğilme momenti (basit mesnetli kiriş):

$$M_{Ed}=\frac{(1,35\times 40+1,50\times 20)\times 8^2}{8}=\frac{84\times 64}{8}=672\text{kNm}$$

Yangın tasarım momenti:

$$M_{fi,d}={\eta }_{fi}\cdot M_{Ed}=0,690\times 672=463,7\text{kNm}$$

Adım 2: Kullanım Derecesi

Normal sıcaklıkta plastik dayanım:

$$M_{pl,Rd}=\frac{W_{pl,y}\cdot f_y}{{\gamma }_{M0}}=\frac{3512\times 10^3{\text{mm}}^3\times 355{\text{N/mm}}^2}{1,0}=1246,8\text{kNm}$$ $${\mu }_0=\frac{M_{fi,d}}{M_{pl,Rd}}=\frac{463,7}{1246,8}=0,372$$

Not: Döşemeye bitişik, 3 yüzden ısınan korumalı kirişte ${\kappa }_1=0,85$ uyarlama katsayısı dayanımı artırır; burada ihmal edilmesi güvenli taraftadır.

Adım 3: Kritik Sıcaklık (TS EN 1993-1-2:2005 Denklem 4.22)

$${\theta }_{cr}=39,19\cdot \ln \left[\frac{1}{0,9674\times 0,372^{3,833}}-1\right]+482$$ $$0,372^{3,833}=e^{3,833\times \ln (0,372)}=e^{3,833\times (-0,989)}=e^{-3,791}=0,0226$$ $${\theta }_{cr}=39,19\cdot \ln \left[\frac{1}{0,9674\times 0,0226}-1\right]+482=39,19\cdot \ln (44,74)+482$$ $$=39,19\times 3,801+482=149,0+482\approx 631°C$$

Adım 4: Korumasız Durum — 90 Dakikada Sıcaklık

IPE 600, 3 yüzden ısınan: $A_m/V\approx 115{\text{m}}^{-1}$, $[A_m/V{]}_b\approx 91{\text{m}}^{-1}$; $k_{sh}=0,9\times 91/115=0,712$, $k_{sh}\cdot A_m/V\approx 82{\text{m}}^{-1}$. Denklem 4.25 ile adım adım hesap:

$${\theta }_{a,90}\approx 1000°C\text{(korumasız; kritik sıcaklıg˘a yaklas¸ık 20 dakikada ulas¸ılır)}$$ $${\theta }_{a,90}\approx 1000°C>{\theta }_{cr}=631°C\Rightarrow \text{Koruma zorunlu}$$

Adım 5: Mineral Yün Kaplama Kalınlığı (R90)

$A_p/V\approx 91{\text{m}}^{-1}$ (3 yüzden kutu biçiminde levha koruma — üst yüzey döşemede), mineral yün: ${\lambda }_p=0,12\text{W/mK}$, ${\rho }_p=140{\text{kg/m}}^3$, $c_p=1000\text{J/kgK}$.

Denklem 4.27 ile adım adım hesap (TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2.5.2; $\Delta t=2$ s, $c_a$ sıcaklığa bağlı):

Seçim: $d_p=15$ mm mineral yün levha

Adım 6: 90. Dakikada Dayanım Kontrolü

${\theta }_{a,90}=520°C$ için $k_{y,\theta }$ (interpolasyon, Tablo 3.1):

$$k_{y,\theta }=0,780-(0,780-0,470)\times \frac{520-500}{600-500}=0,780-0,062=0,718$$ $$M_{fi,90,Rd}=k_{y,\theta }\cdot M_{pl,Rd}=0,718\times 1246,8=895,2\text{kNm}$$

Kontrol:

$$M_{fi,d}=463,7\text{kNm}\le M_{fi,90,Rd}=895,2\text{kNm}✓$$

Kullanım oranı:

$$\frac{M_{fi,d}}{M_{fi,90,Rd}}=\frac{463,7}{895,2}=0,518\le 1,00✓$$

Sonuç: Bu malzeme verileriyle IPE 600 kirişi, 15 mm mineral yün levha korumasıyla R90 yangın direnç sınıfını karşılar; kullanım oranı 0,518. Mineral yünün ısıl iletkenliği sıcaklıkla arttığından kalınlık uygulamada üretici değerlendirme tablolarıyla (TS EN 13381-4) doğrulanmalıdır.

Kontrol: ${\theta }_{a,90}\approx 520°C<{\theta }_{cr}=631°C$ → Sıcaklık kriteri de sağlanmaktadır. BYKHY Ek-3/C uyarınca bu endüstriyel yapı için gereken 90 dakika karşılanmıştır.

12. Sık Yapılan Hatalar

13. İlgili Makaleler

14. Kaynaklar

1. TS EN 1993-1-2:2005 — Çelik yapıların tasarımı — Bölüm 1-2: Yangına karşı genel kurallar. TSE, Ankara. (Kabul Tarihi: 03.04.2007)
2. TS EN 1991-1-2:2002 — Yapılara etkiyen yükler — Yangın. TSE, Ankara.
3. TS EN 13501-2:2007 — Yangın sınıflandırması: Yapı ürünleri ve yapı elemanları — Yangın direnci deneyleri. TSE, Ankara.
4. Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik (BYK) — T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı; R.G. Tarih: 19.12.2007, Sayı: 26735; Değişiklik: R.G. 09.09.2009, Sayı: 27344.
5. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara.
6. Franssen, J.M. & Vila Real, P. (2010) — Fire Design of Steel Structures. ECCS Eurocode Design Manuals, Ernst & Sohn, Berlin.
7. SCI P375 (2010) — Fire Design of Steel Structures. Steel Construction Institute, Ascot.
8. Işık, N. (2020) — Çelik Endüstri Yapılarının Yangın Güvenliği. Yüksek Lisans Tezi, FSM Vakıf Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, İstanbul.
9. TS EN 13381-8:2013 — Yapı elemanlarının yangın direncine katkısı — İntümesans boya ürünler. TSE, Ankara.
10. 4708 Sayılı Yapı Denetimi Hakkında Kanun — R.G. Tarih: 13.07.2001, Sayı: 24461.

Önemli Güvenlik Uyarısı: Yangın yönetmeliği can güvenliğiyle doğrudan ilgilidir. Buradaki açıklamalar ön tasarım ve kontrol amaçlıdır; nihai tasarım, uygunluk denetimi ve uygulama kabulü yetkili inşaat/statik mühendisi, ilgili disiplin projecileri, yapı denetim kuruluşu ve ruhsat vermeye yetkili idarenin sorumluluğundadır.

Uzman incelemesi: İnşaat mühendisliği editör kontrolüyle hazırlanmıştır. Son güncelleme: 08.06.2026.

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

Yangın Yönetmeliği Çelik Taşıyıcı İçin Neyi Düzenler?

Yangın yönetmeliği, binanın tasarım, yapım, işletim, bakım ve kullanım safhalarında yangın riskini ve can-mal kaybını azaltmaya yönelik tedbirlerin usul ve esaslarını belirler [1]. Çelik taşıyıcı açısından pratik sonuç şudur: önce binanın kullanım sınıfı, tehlike sınıfı, yüksekliği, yangın bölmeleri ve söndürme senaryosu belirlenir; sonra çelik elemanın sağlaması gereken yangın dayanımı hedefi hesapta doğrulanır [1], [3], [4].

Önceki Sürümden Farklar / Değişiklikler

01.07.2025 tarihli değişiklikle mevcut binalarda malzeme temini için süreç gerektiren eksikliklerin giderilmesi amacıyla Geçici Madde 4 eklenmiştir; bu eksikliklerin 31.12.2025 tarihine kadar tamamlanması ve sürenin sonunda yetkili idare tarafından denetlenmesi öngörülmüştür [2]. 08.06.2026 itibarıyla bu tarih geçmiş olduğundan, mevcut bina dosyalarında “tamamlanacak” beyanı yerine tamamlanmış iş, ürün belgesi, uygulama kaydı ve idare denetimi izi aranmalıdır [2].

İlgili Maddeler

BYKHY Madde 1 ve 2, yönetmeliğin amacını ve kapsamını bina yaşam döngüsü boyunca yangın öncesi ve yangın sırasındaki tedbirler olarak kurar [1]. Bu nedenle çelik yangın dayanımı yalnızca statik hesap çıktısı değil, mimari, mekanik, elektrik, kaçış ve işletme kararlarıyla birlikte ele alınan bir uygunluk konusudur [1].

BYKHY Madde 18, karışık kullanım amaçlı binalarda bölümlerin birbirinden yeterli yangın bölmesiyle ayrılamaması hâlinde daha yüksek koruma gerektiren sınıflandırmanın bütün bina için uygulanabileceğini belirtir [1]. Bu madde özellikle zemin katta ticaret, bodrumda otopark, üstte konut bulunan çelik veya kompozit taşıyıcılı yapılarda kritik kontrol noktasıdır [1], [6].

BYKHY Madde 19, bina veya bölüm tehlike sınıfının binanın özelliklerine ve yürütülen faaliyetin niteliğine göre belirleneceğini düzenler [1]. Aynı binada farklı tehlike sınıfına sahip bölümler varsa söndürme sistemleri ve kompartıman tasarımında en yüksek tehlike sınıfı etkisi dikkate alınabilir [1].

BYKHY Madde 20, yangın çıkması hâlinde binanın yük taşıma kapasitesinin belirli süre korunmasını, yangın ve duman yayılımının sınırlandırılmasını, kullanıcıların tahliyesini ve itfaiye-kurtarma ekiplerinin emniyetini tasarım hedefleri arasına koyar [1]. Çelik yangın dayanım hesabındaki temel kontrol bu taşıyıcı kapasite hedefiyle ilişkilidir [1], [4].

Tasarıma ve Uygulamaya Etkisi

Çelik eleman için yangın doğrulaması, hedef süre boyunca yangın etkisi altındaki tasarım dayanımının yangın durumundaki tasarım etkisini karşılaması prensibine dayanır [3], [4]:

$$R_{fi,d,t}\ge E_{fi,d,t}$$

Burada $R_{fi,d,t}$ yangın süresi $t$ anındaki tasarım dayanımını, $E_{fi,d,t}$ ise yangın durumundaki tasarım etkisini ifade eder [3], [4]. Yönetmelik hedef süreyi ve bina bağlamını belirler; EN 1991-1-2 yangın etkilerini, EN 1993-1-2 çelik taşıyıcı doğrulamasını tarif eder [1], [3], [4].

Ruhsat Dosyasında Eksik Bırakılmaması Gerekenler

Çelik yangın hesabı dosyasında yalnızca “R60 sağlandı” gibi sonuç cümlesi yeterli değildir. Hesap raporu; hedef dayanım süresini hangi yönetmelik kararından aldığını, hangi çelik elemanların kontrol edildiğini, korumasız ve korumalı sıcaklık varsayımlarını, koruma sisteminin uygulama detayını ve kontrol sorumluluğunu açıkça göstermelidir [1], [4], [5].

Geçiş Hükümleri ve Mevcut Binalar

2025 değişikliğindeki Geçici Madde 4, mevcut binalarda malzeme temini için süreç gerektiren eksikliklere 31.12.2025 tarihine kadar süre tanımıştır [2]. Bu hüküm, yeni yapılarda yangın dayanımı hedefini düşüren veya çelik taşıyıcı hesabını erteleyen bir muafiyet değildir [1], [2].

Mevcut çelik yapılarda yangın dayanımı kontrolü yapılırken önce mevcut kullanım, mevcut tehlike sınıfı ve varsa kullanım değişikliği belirlenmelidir [1]. Deprem performansı, yangın dayanımı yerine geçmez; TBDY ve Türkiye Deprem Tehlike Haritası deprem etkileri için ayrı tasarım ve değerlendirme çerçevesi oluşturur [7], [8].

Sık Sorulan Sorular

Yangın yönetmeliği çelik yapılarda neyi zorunlu kılar?

Binanın yangın sırasında belirli süre yük taşıma kapasitesini koruyacak, yangın ve duman yayılımını sınırlandıracak, tahliyeye imkân verecek ve müdahale ekiplerinin emniyetini dikkate alacak şekilde tasarlanmasını ister [1]. Çelik elemanda bu gereklilik EN 1993-1-2’ye göre yangın dayanımı hesabına dönüşür [4].

R30, R60 veya R90 değerini kim belirler?

Hedef süre, binanın kullanım sınıfı, tehlike sınıfı, yüksekliği, yangın bölmeleri ve söndürme sistemi kararlarıyla birlikte yönetmelik üzerinden belirlenir [1]. Statik hesap bu hedefi seçmez; seçilmiş hedefin çelik eleman tarafından sağlanıp sağlanmadığını doğrular [3], [4].

2025 geçiş süresi bugün hâlâ kullanılabilir mi?

Hayır. Geçici Madde 4’te belirtilen süre 31.12.2025 tarihinde sona ermiştir; 08.06.2026 itibarıyla mevcut binalarda bu kapsamdaki eksikliklerin tamamlanmış ve idare denetimine hazır olması gerekir [2].

Otopark bulunan çelik yapılarda ayrı kontrol gerekir mi?

Evet. Otopark Yönetmeliği otopark düzenini belirler; yangın güvenliği açısından kullanım sınıfı, tehlike sınıfı, yangın bölmesi ve taşıyıcı dayanım hedefi ayrıca BYKHY’ye göre değerlendirilir [1], [6].

Deprem hesabı yapılmışsa yangın hesabı gerekli midir?

Evet. TBDY ve Türkiye Deprem Tehlike Haritası deprem etkileri için kullanılır; yangın etkileri ise ayrı bir olağan dışı ısıl etki olarak değerlendirilir [3], [4], [7], [8].

Pasif yangın koruması sonradan seçilebilir mi?

Koruma sistemi proje sonunda yalnızca maliyet kalemi gibi seçilmemelidir. R hedefi, çelik kesitler, kesit faktörü, kritik sıcaklık ve uygulama detayı birlikte kontrol edilmelidir [1], [4], [5].

İlgili Hesaplama Araçları

• Yangın dayanımı

yangın yönetmeliği — Ek Kaynaklar1. Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik (BKK 2007/12937; R.G. 19.12.2007/26735) — Cumhurbaşkanlığı Mevzuat Bilgi Sistemi — Mevzuat Bilgi Sistemi (mevzuat.gov.tr)

2. Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelikte Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik (Karar Sayısı: 10026; R.G. 01.07.2025/32943) — Resmî Gazete — Resmî Gazete (resmigazete.gov.tr)
3. EN 1991-1-2:2002, Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-2: Actions on structures exposed to fire — CEN / European Commission JRC — Avrupa Komisyonu JRC — Eurocodes (eurocodes.jrc.ec.europa.eu)
4. EN 1993-1-2:2005, Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-2: Structural fire design — CEN / European Commission JRC — Avrupa Komisyonu JRC — Eurocodes (eurocodes.jrc.ec.europa.eu)
5. Planlı Alanlar İmar Yönetmeliği (R.G. 03.07.2017) — ÇŞİB / Resmî Gazete — Resmî Gazete (resmigazete.gov.tr)
6. Otopark Yönetmeliği (R.G. 22.02.2018) — ÇŞİB / Resmî Gazete — Resmî Gazete (resmigazete.gov.tr)
7. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, TBDY 2018 (R.G. 18.03.2018) — ÇŞİB — Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı (webdosya.csb.gov.tr)
8. Türkiye Deprem Tehlike Haritası Yönetmeliği (R.G. 22.01.2018) — AFAD — AFAD — Türkiye Deprem Tehlike Haritası (tdth.afad.gov.tr)
9. Afetler Sonrası Bina Hasar Tespiti Yönetmeliği (R.G. 22.06.2025) — AFAD / Resmî Gazete — Resmî Gazete (resmigazete.gov.tr)

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.

yapidan (2026). Çelik Yangın Dayanım Hesabı. Yapıdan — İnşaat Mühendisliği Bilgi Portalı. https://yapidan.com/kategoriler/ce/celik-yangin-dayanim-hesabi