Çelik Yapı Tasarımında Sık Sorulan 20 Soru (FAQ)

Özet

Bu sayfa, çelik yapı tasarımı ve uygulamasında mühendislerin sıklıkla karşılaştığı 20 teknik soruya yanıt vermektedir. Yanıtlar; TS EN 1993-1-1:2005, TBDY 2018 Bölüm 9, ÇYTHYE 2018 ve TS EN 1090-2:2018 madde referansları ile desteklenmektedir. Türkiye deprem bölgesi koşulları, sismik profil seçimi (TBDY 2018 Tablo 9.3), EXC sınıfı, yangın dayanımı (TS EN 1993-1-2), korozyon koruması (TS EN ISO 12944), bileşik yapı (TS EN 1994-1-1) ve RBS bağlantı detayları kapsamlı biçimde ele alınmaktadır. Makale sonunda güvenilir kaynaklardan derlenen 3 adet örnek problem ve kapsamlı kontrol listesi yer almaktadır.

Birincil standartlar: TS EN 1993-1-1:2005 | TBDY 2018 | ÇYTHYE 2018 | TS EN 1090-2:2018 Türkiye mevzuatı: 3194 İmar Kanunu | 4708 Yapı Denetimi | 6331 ISG | Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik

S1: Çelik profil enkesit sınıfı nasıl belirlenir?

Enkesit sınıfı, basınç altındaki plak elemanların yerinde burkulma kapasitesine göre 1–4 arası sınıflandırılır. TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 5.2'ye göre sınır değerler belirlenirken önce düzeltme katsayısı hesaplanır:

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

S355 çeliği için $\epsilon =\sqrt{235/355}=0,814$; S235 için $\epsilon =1,0$'dir. Kalın flanşlı profiller (HEB serisi) genellikle Sınıf 1–2, ince gövdeli profiller (IPE serisi) ise Sınıf 1–3 arasında yer alır.

Aşağıdaki akış şeması enkesit sınıfı belirleme adımlarını özetlemektedir:

Saha Notu (Türkiye): TBDY 2018 Madde 9.2.7'ye göre süneklik düzeyi yüksek veya sınırlı olarak tasarlanan sistem elemanlarında başlık genişliği/kalınlığı, gövde yüksekliği/kalınlığı ve çap/et kalınlığı oranları Tablo 9.3'teki sınır değerleri aşmamalıdır. Bu sınırlar TS EN 1993-1-1 enkesit sınıflarıyla aynı değildir: $\sqrt{E/F_y}$ cinsinden verilir ve süneklik düzeyi yüksek elemanlar (${\lambda }_{hd}$) için sınırlı elemanlara (${\lambda }_{md}$) göre daha sıkıdır. Bu nedenle Eurocode'a göre Sınıf 1 çıkan bir profilin Tablo 9.3'ü de sağladığı ayrıca kontrol edilmelidir.

Dikkat: Sınıf 4 enkesitlerde yerel burkulma, brüt kesit yerine etkili (efektif) enkesit özellikleriyle hesaba katılır; etkili alan ve modül TS EN 1993-1-5 esaslarına göre bulunur. Sınıf 1–3 için kullanılan brüt kesit bağıntıları bu kesitlere doğrudan uygulanamaz ve yanlış sınıflandırma kapasitenin güvensiz tarafta tahmin edilmesine yol açabilir.

Bkz. CE-001 (Burkulma kontrolü ve enkesit sınıfları)

S2: S235 ile S355 arasında hangi durumda S355 tercih edilmelidir?

S355, S235'e kıyasla %51 daha yüksek akma gerilmesi ($f_y$: 355 vs 235 N/mm²) sunar; dayanıma göre tasarlanan yapılarda kesit boyutunu küçültür ve ağırlık tasarrufu sağlar. Elastisite modülü her iki çelik için özdeş ($E=210.000{\text{ N/mm}}^2$) olduğundan rijitlik ve deformasyon kritik durumlarda kesit değişmez.

Saha Notu (Türkiye): Soğuk bölgelerde ve kalın levhalarda gevrek kırılma riskine karşı çelik kalite sınıfı (JR, J0, J2, K2 gibi darbe deneyi sıcaklığına göre tanımlanan kaliteler), en düşük servis sıcaklığına ve levha kalınlığına göre seçilir ve proje şartnamesinde belirtilir. Deprem yükü taşıyan sistemlerde TBDY 2018 Madde 9.2.3.1(b), başlık kalınlığı en az 40 mm olan hadde profillerde ve kalınlığı en az 50 mm olan levhalarda 21 °C'de en az 27 J çentik tokluğu ister.

Referans: TS EN 10025-2:2004 Tablo 7; TS EN 1993-1-1:2005 Madde 3.2.

S3: Burkulma boyunun hatalı seçimi ne tür sonuçlara yol açar?

Burkulma boyu $L_{cr}=K\cdot L$, mesnet koşuluna bağlı olarak kuramsal olarak $K=0,5$ (her iki uç ankastre) ile $K=2,0$ (bir uç ankastre, diğer uç serbest) arasında değişir. Yatay ötelenmesi serbest (sway) çerçevelerde $K\ge 1,0$, yatay ötelenmesi önlenmiş (non-sway) çerçevelerde $K\le 1,0$ olur.

Sway çerçevelerde $K=1,0$ yerine $K<1,0$ seçilmesi burkulma dayanımını %20–50 oranında abartır ve güvensiz tasarıma yol açar.

Saha Notu (Türkiye): Çok katlı çelik binalarda ikinci mertebe etkilerinin gerekip gerekmediği hesapla gösterilmelidir. TS EN 1993-1-1:2005 Madde 5.2.1'e göre elastik kritik yük çarpanı ${\alpha }_{cr}$ hesaplanır (düzenli çerçevelerde yaklaşık olarak ${\alpha }_{cr}=(H_{Ed}/V_{Ed})\cdot (h/{\delta }_{H,Ed})$); elastik analizde ${\alpha }_{cr}\ge 10$ ise birinci mertebe analiz yeterlidir, aksi durumda ikinci mertebe etkileri hesaba katılır. Deprem hesabında ayrıca TBDY 2018 Madde 4.9.2'deki ikinci mertebe gösterge değeri kontrolü yapılır.

Referans: TS EN 1993-1-1:2005 Madde 5.2.1, Şekil 6.4; ÇYTHYE 2018 Bölüm 6.

S4: Yanal burulmalı burkulma (LTB) ne zaman kontrol edilmelidir?

Basınç başlığı yanal olarak desteklenmemiş kirişlerde yanal burulmalı burkulma (LTB) kontrol edilmelidir. Yanal destek aralığı kısa tutularak narinlik ${\bar{\lambda }}_{LT}$ yeterince küçük kalırsa LTB etkisi ihmal edilebilir ve ${\chi }_{LT}=1,0$ alınır.

TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.3.2 uyarınca yanal burulmalı burkulma dayanımı:

$$M_{b,Rd}={\chi }_{LT}\cdot W_y\cdot \frac{f_y}{{\gamma }_{M1}}$$ $${\chi }_{LT}=\frac{1}{{\Phi }_{LT}+\sqrt{{\Phi }_{LT}^2-\beta {\bar{\lambda }}_{LT}^2}}\le 1,0$$ $${\Phi }_{LT}=0,5\left[1+{\alpha }_{LT}({\bar{\lambda }}_{LT}-{\lambda }_{LT,0})+\beta {\bar{\lambda }}_{LT}^2\right]$$

Burada ${\alpha }_{LT}$ kusur faktörü eğri seçimine bağlıdır. İki hesap yolu vardır:

• Genel yöntem (6.3.2.2): ${\lambda }_{LT,0}=0,2$, $\beta =1,0$ (yukarıdaki bağıntı bu değerlerle genel yönteme dönüşür)
• Hadde veya eşdeğer kaynaklı kesitler için yöntem (6.3.2.3): ${\lambda }_{LT,0}=0,4$, $\beta =0,75$ önerilir; ulusal ekler farklı değer verebilir

LTB eğrisi, eğilme burkulmasından farklı olarak burkulma eksenine göre değil, kesit türüne ve $h/b$ oranına göre seçilir; eğri ataması ve katsayılar ulusal ekle değiştirilebilir.

Saha Notu (Türkiye): Çatı aşıkları, mertekler ya da döşeme kirişin basınç başlığını yanal olarak tutuyorsa LTB boyu kısalır. Ancak bu kabul, bağlantının ve tutan elemanın yeterli rijitlik ve dayanım sağladığı gösterilmeden yapılmamalıdır.

Referans: TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.3.2; Bkz. CE-001

S5: Eurocode 3 ile AISC 360 dayanım hesabında temel fark nedir?

Türkiye'de TS EN 1993 (Eurocode 3 Türkçe adaptasyonu) ve ÇYTHYE 2018 esas alınır. AISC yöntemleri TS karşılığı olmayan özel durumlarda referans alınabilir; ancak TBDY 2018 kapsamında sismik detay tasarımı ÇYTHYE hükümlerine tabidir.

Referans: TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.3.1; ÇYTHYE 2018; AISC 360-16 Bölüm E.

S6: Kaynaklı ve cıvatalı bağlantı arasında nasıl seçim yapılır?

Deprem yükü etkisindeki elemanların birleşim ve eklerinde TBDY 2018 Madde 9.2.3.2 gereği 8.8 veya 10.9 kalitesinde yüksek dayanımlı bulonlar tam önçekme verilerek kullanılır. Ek 9B'deki kaynaklı detaylarda başlıkların kolon başlığına birleşimi tam penetrasyonlu küt kaynakla yapılır (örneğin başlık levhalı birleşimde 9B.3.5, zayıflatılmış kiriş enkesitli birleşimde 9B.5.4). Kaynak işleri, TS EN ISO 15614-1'e göre yeterliliği gösterilmiş kaynak prosedür şartnamesine (WPS) dayanmalıdır.

Saha Notu (Türkiye): Önçekmeli bulonlarda sıkma işleminin kayıt altına alınması kalite kontrolün parçasıdır. TBDY 2018 kapsamındaki deprem birleşimlerinde 8.8 veya 10.9 kalitesindeki bulonlara tam önçekme verilir (Madde 9.2.3.2); önçekme, TS EN 1090-2'de tanımlanan sıkma yöntemlerinden biriyle uygulanmalı ve belgelenmelidir.

Referans: TS EN 1993-1-8:2005; TBDY 2018 Madde 9.2.3.2 ve Ek 9B; Bkz. CE-034

S7: Narinlik sınırı neden 200 olarak alınır?

$KL/r\le 200$, basınç elemanları için pratik üst sınırdır; yapım hassasiyeti ve başlangıç geometrik kusurları nedeniyle uygulamada önerilmektedir. ÇYTHYE 2018 Madde 8.1.1 ve AISC 360-16 Bölüm E2 bu sınırı belirtmektedir. Çekme elemanlarında $L/r\le 300$ önerilir.

$$\bar{\lambda }=\frac{KL/r}{{\lambda }_1};{\lambda }_1=93,9\cdot \epsilon$$

$\bar{\lambda }>1,5$ olan elemanlar gömülü burkulma bölgesindedir ve $\chi$ değeri çok küçülür; yapısal verimlilik açısından narinlik ≤ 150 civarında tutulması önerilir.

Referans: ÇYTHYE 2018 Madde 8.1.1; TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.3.1.

S8: Gövde delikli (cellular/castellated) kirişlerin avantajı nedir?

Hexagonal (castellated) veya dairesel (cellular) delikler kirişin açıklığını ve yüksekliğini verimlilik azaltmadan artırır; mekanik tesisat borularının geçişine olanak tanır.

Temel prensipler:

• Efektif yükseklik arttığı için $W_{eff}$ büyür; daha az malzeme ile daha büyük açıklık
• Gövde deliklerinde Vierendeel etkisi ve lokal kesme burkulması ayrıca kontrol edilmelidir
• SCI P355 ve TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.2 esas alınarak hesap yapılır

Saha Notu (Türkiye): Gövde delikli kirişler Türkiye'de ofis ve AVM yapılarında popüler olmaya başlamıştır; ancak yerel üretim kapasitesi sınırlıdır. Yapısal stabilite ve yangın koruması tasarımı özellikle dikkat gerektirmektedir.

Referans: SCI P355; TS EN 1993-1-1:2005 Madde 6.2.

S9: Çelik yapılarda yangın koruması her zaman zorunlu mudur?

Korumasız çelik, yangın koşullarında kritik sıcaklığa (genellikle 500–600°C) çok hızlı ulaşır. R30 sınıfı bile korumasız profilde nadiren sağlanabilir.

Yapı elemanlarının yangına dayanım süreleri Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik (BYKHY, RG 19.12.2007/26735) Ek-3/C'de bina kullanım sınıfına ve bina yüksekliğine göre verilir. BYKHY Madde 23/4'e göre alanı 5.000 m²'den az tek katlı yapılar dışındaki çelik yapılarda çeliğin sıcaktan uygun şekilde yalıtılması gerekir.

Kritik sıcaklık hesabı (TS EN 1993-1-2:2005 Denklem 4.22):

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

Burada ${\mu }_0=E_{fi,d,t}/R_{fi,d,0}$ kullanım oranıdır.

Saha Notu (Türkiye): Yangın korumasının ürünü ve kalınlığı, projedeki yangına dayanım süresine ve ürünün test/sınıflandırma belgelerine uygun olmalı; uygulama, yapı denetimi sürecinde bu belgelere göre kontrol edilmelidir.

Referans: TS EN 1993-1-2:2005 Madde 4.2; Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik; Bkz. CE-030

S10: Çelik yapılarda yorulma ne zaman kontrol edilmek zorundadır?

Tekrarlı (değişken) yük altında çalışan elemanlarda yorulma değerlendirmesi yapılır. Tipik örnekler:

• Köprüler ve kren (vinç) yolu kirişleri
• Rüzgâr türbini kuleleri, titreşimli makine platformları
• Dinamik yük taşıyan boru hattı destekleri

Yorulma hesabı S-N eğrisi yöntemi (nominal gerilme) veya lokal gerilme yöntemi ile yapılır:

$${\gamma }_{Ff}\cdot \Delta {\sigma }_E\le \frac{\Delta {\sigma }_C}{{\gamma }_{Mf}}$$

Referans: TS EN 1993-1-9:2005 Madde 8; Bkz. CE-031

S11: Kısmi bileşik oran neden %40'ın altına indirilmez?

TS EN 1994-1-1:2004 Madde 6.6.1.2, sünek kayma bağlantı elemanlarıyla yapılan kısmi bileşik kirişlerde en az bileşiklik derecesini açıklığa ($L_e$) ve çelik akma dayanımına bağlar. Eşit başlıklı çelik kesit ve dolu döşemede:

$$\eta \ge 1-\frac{355}{f_y}\left(0,75-0,03L_e\right),\eta \ge 0,4(L_e\le 25\text{ m})$$

$L_e>25$ m için $\eta \ge 1,0$ istenir. Bu koşullar, kısmi bileşiklikte beton ile çelik arasında oluşan kaymanın dübellerin kayma kapasitesini aşmaması içindir; 0,4 yalnızca mutlak alt sınırdır. Örneğin S355 çelik ve $L_e=9$ m için ${\eta }_{min}=1-1,0\times (0,75-0,27)=0,52$ olur.

Seçilecek oran, en az bileşiklik koşulu ile dübel sayısı ve sehim gereksinimleri birlikte değerlendirilerek belirlenir.

Referans: TS EN 1994-1-1:2004 Madde 6.6.1.2; Bkz. CE-036

S12: Çelik yapı imalatında hangi belgelere ihtiyaç vardır?

Saha Notu (Türkiye): Yapı Denetimi Kanunu (4708) uyarınca çelik yapı imalat ve montaj kontrolleri yapı denetim kuruluşlarınca denetlenmektedir. EXC sınıfı belirlenmeden imalata başlanması, Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı denetimleri kapsamında yaptırıma yol açabilir.

Referans: TS EN 1090-2:2018 Madde 4.1, Ek B; Bkz. CE-039

S13: S355 çeliğini 60 mm'den kalın plaka olarak kullanırsam f_y değişir mi?

Evet. TS EN 10025-2:2004 Tablo 7 uyarınca kalınlık arttıkça akma gerilmesi düşer:

S275 ve S235 için de benzer azalmalar söz konusudur. Hesaplarda doğru $f_y$ kullanılmaması, dayanım tahminini %3–12 arasında hatalı kılmaktadır.

Referans: TS EN 10025-2:2004 Tablo 7.

S14: Çelik silo tasarımında Janssen teorisi her zaman yeterli midir?

Hayır. Huni akışı, dışmerkez boşaltma ve dolgu gibi durumlar simetrik olmayan basınçlar oluşturur. TS EN 1991-4:2006, siloları kapasitelerine ve boşaltma koşullarına göre üç yük değerlendirme sınıfına ayırır; sınıf yükseldikçe dışmerkez boşaltma ve yama yükleri için daha ayrıntılı basınç hesabı istenir:

• Küçük kapasiteli silolar (Sınıf 1): Basitleştirilmiş yük hesabı kullanılabilir
• Orta sınıf (Sınıf 2): Dışmerkez boşaltma ve dolgu etkileri hesaba katılır
• Büyük kapasiteli ya da belirgin dışmerkezlikli silolar (Sınıf 3): En ayrıntılı değerlendirme istenir

Sınıf sınırları standartta kapasite (ton) ve dışmerkezlik ölçütleriyle tanımlanır; silonun hangi sınıfa girdiği proje başında belirlenmelidir.

Referans: TS EN 1991-4:2006; Bkz. CE-033

S15: Yüzey hazırlama neden bu kadar önemlidir?

Sa 2½ yerine Sa 2 hazırlık derecesiyle yetinilmesi, boya sisteminin yüzeye tutunmasını ve öngörülen dayanıklılık süresini olumsuz etkileyebilir. Aşağıdaki tablodaki kalınlıklar ve örnek konumlar yaklaşık değerlerdir; boya sistemi ve kalınlığı, sahadaki korozyon kategorisine ve hedef dayanıklılık süresine göre TS EN ISO 12944-2 ve TS EN ISO 12944-5 esas alınarak seçilir.

Kumlama standardı TS EN ISO 8501-1'e göre tanımlanır:

• Sa 1: Hafif temizlik (kaplama için yetersiz)
• Sa 2: Ticari kumlama
• Sa 2½: Çok titiz kumlama (neredeyse beyaz metal); birçok boya sistemi için istenen hazırlık derecesi
• Sa 3: Beyaz metal (koruyucu kaplamalar için ideal)

Saha Notu (Türkiye): Kıyıya yakın ve tuz etkisindeki alanlarda korozyon kategorisi yükselir; kategori saha koşullarına göre TS EN ISO 12944-2 ile belirlenmelidir. Bu ortamlarda sıcak daldırma galvaniz (TS EN ISO 1461) veya galvaniz + boya (dupleks) sistemleri değerlendirilebilir.

Referans: TS EN ISO 8501-1; TS EN ISO 12944-2:2018; Bkz. CE-037

S16: Çerçeve sway mi non-sway mı — nasıl karar verilir?

Elastik kritik yük çarpanı TS EN 1993-1-1:2005 Madde 5.2.1'e göre:

$${\alpha }_{cr}\approx \frac{H_{Ed}}{V_{Ed}}\cdot \frac{h}{{\delta }_{H,Ed}}$$

• ${\alpha }_{cr}\ge 10$ (elastik analiz; plastik analizde ${\alpha }_{cr}\ge 15$): İkinci mertebe etkisi ihmal edilebilir
• $3\le {\alpha }_{cr}<10$: Düzenli çerçevelerde yatay etkilerden gelen birinci mertebe sonuçları $1/(1-1/{\alpha }_{cr})$ ile büyütülerek kullanılabilir (Madde 5.2.2)
• ${\alpha }_{cr}<3$: İkinci mertebe analiz gerekir

Saha Notu (Türkiye): Deprem hesabında TBDY 2018 Madde 4.9.2'ye göre her katta ikinci mertebe gösterge değeri ${\theta }_{II}$ hesaplanır; en büyük değer ${\theta }_{II,max}\le 0,12D/(C_{h}R)$ koşulunu (Denk. 4.36) sağlamazsa ikinci mertebe etkileri iç kuvvet hesabına katılır. Çelik ve kompozit kolonlu binalarda $C_h=1$ alınır.

Referans: TS EN 1993-1-1:2005 Madde 5.2.1; Bkz. CE-027

S17: Galvaniz kaplı çeliğe ek boya uygulanabilir mi?

Evet; dupleks sistem galvaniz + boya kombinasyonudur. İki katmanın birlikte sağladığı koruma süresi, genellikle ayrı ayrı sürelerin toplamından uzundur (sinerji etkisi); oran ortam koşullarına ve sisteme göre değişir. Ancak galvaniz yüzey uygun biçimde hazırlanmadan boya uygulanmamalıdır.

Saha Notu (Türkiye): Türkiye'deki birçok şantiyede galvaniz yüzeye boya uygulanmadan önce T-wash işlemi atlanmaktadır. Bu durum, birkaç yıl içinde boya soyulmasına ve korozyon başlangıcına yol açmaktadır.

Referans: EN ISO 14713-1; TS EN ISO 12944; Bkz. CE-037

S18: Çelik yapıda diyafram (döşeme) betonarme yerine çelik trapez sac olabilir mi?

Evet. Soğuk şekillendirilmiş trapez profil sac (steel deck) + hafif beton kompozit döşeme, özellikle büyük açıklıklı yapılarda ve hızlı montajda tercih edilir.

Profilli sac kullanılan kompozit döşemelerde başlıklı dübellerin tasarım dayanımı, dolu betona gömülü dübelin dayanımının TS EN 1994-1-1:2004'te verilen azaltma katsayısıyla çarpılmasıyla bulunur. Dübeller çoğunlukla sac üzerinden kiriş başlığına kaynaklanır.

Referans: TS EN 1994-1-1:2004; Bkz. CE-036

S19: Moment bağlantısı tasarımında RBS (Reduced Beam Section) neden kullanılır?

1994 Northridge depremi sonrası elde edilen araştırma verileri, geleneksel tam kaynağın bağlantı bölgesinde gevrek kırılmaya yatkın olduğunu ortaya koymuştur. RBS bağlantısında kiriş flanşının bir bölümü kolon yüzünden belirli mesafede budanarak plastik mafsal kolona ait kaynaktan uzaklaştırılır.

$$a=(0,5\sim 0,75)b_f;b=(0,65\sim 0,85)d;c=(0,1\sim 0,25)b_f$$

(AISC 358-16 Bölüm 5; Türkiye'de TBDY 2018 Ek 9B.5'teki kaynaklı zayıflatılmış kiriş enkesitli birleşim koşulları ve Tablo 9B.4 uygulama sınırları esas alınır.)

RBS'nin sağladığı avantajlar:

• Kolona ulaşan tasarım momenti azalır ($M_{pr}=C_{pr}\cdot R_y\cdot M_{pe}$)
• Bağlantı kaynağındaki gerilme yığılması önlenir
• Yüksek siklus yorulma dayanımı iyileşir

Saha Notu (Türkiye): TBDY 2018 Madde 9.3.4.1(a) uyarınca süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çelik çerçevelerde kiriş-kolon birleşimi en az 0,04 radyan göreli kat ötelemesi açısını (göreli kat ötelemesi/kat yüksekliği) sağlayabilecek kapasitede olmalı ve geçerliliği kanıtlanmış detaylar kullanılmalıdır. Kaynaklı zayıflatılmış kiriş enkesitli (RBS) birleşim Ek 9B.5'te bu amaçla verilen detaylardan biridir; kiriş enkesit yüksekliği ≤ 920 mm, başlık kalınlığı ≤ 44 mm ve açıklık/enkesit yüksekliği ≥ 7 gibi Tablo 9B.4 sınırları içinde kullanılır.

Referans: AISC 358-16 Bölüm 5; TBDY 2018 Madde 9.3.4, Ek 9B.5; Bkz. CE-038

S20: Çelik yapı tasarımında en sık yapılan 5 hata nedir?

Ek Kaynaklar

• Bkz. CE-001 — Burkulma hesabı ve enkesit sınıfları
• Bkz. CE-027 — Stabilite analizi ve ikinci mertebe etkiler
• Bkz. CE-030 — Yangın dayanımı tasarımı
• Bkz. CE-031 — Yorulma hesabı (S-N yöntemi)
• Bkz. CE-034 — Bulonlu birleşimler ve ön gerilme
• Bkz. CE-037 — Korozyon koruması sistemleri
• Bkz. CE-038 — Sismik sistem karşılaştırması
• Bkz. CE-039 — Montaj toleransları ve kalite kontrol

Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay

Veriler:

• Profil: IPE 300, S235 çeliği ($f_y=235{\text{ N/mm}}^2$)
• Flans boyutları: $b=150\text{ mm}$, $t_f=10,7\text{ mm}$, $c=(b-t_w)/2-r=(150-7,1)/2-15=56,45\text{ mm}$
• $\epsilon =\sqrt{235/235}=1,0$

İstenen: Flanşın enkesit sınıfını belirleyiniz.

Çözüm:

Adım 1 — Flans $c/t_f$ oranı:

$$\frac{c}{t_f}=\frac{56,45}{10,7}=5,28$$

Adım 2 — Sınır değer kontrolü (TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 5.2):

$$\frac{c}{t_f}=5,28\le 9\epsilon =9,0\Rightarrow \text{Sinif 1 (Plastik)}$$

Sonuç: IPE 300 S235 flanşı Sınıf 1'dir; tam plastik kapasite kullanılabilir.

Kontrol: $5,28<9,0$ — Sınıf 1 koşulu sağlanmaktadır. Gövde için de benzer kontrolün yapılması gerekir.

Problem 2 — Orta

Veriler:

• Profil: HEB 260, S355 çeliği
• $A=118,4{\text{ cm}}^2$, $I_z=5.130{\text{ cm}}^4$, $i_z=6,58\text{ cm}$
• Kolon yüksekliği: $L=5,0\text{ m}$, mesnet: her iki uç mafsallı
• Uygulanan eksenel basınç: $N_{Ed}=2.500\text{ kN}$
• $f_y=355{\text{ N/mm}}^2$ ($t_f=17,5\text{ mm}\le 40\text{ mm}$), ${\gamma }_{M1}=1,0$

Bu formüldeki sembollerBu formülde geçen işaretler7 sembol · göster/gizle

N

Eksenel kuvvet

kN

Basınç veya çekme etkisi olarak kontrol edilir.

N_Ed

Tasarım eksenel kuvvet etkisi

kN

Eurocode gösteriminde tasarım etkisini ifade eder.

f_y

Çelik akma dayanımı

MPa

Yapı çeliği veya donatı çeliği için akma dayanımıdır.

γ_M1

Çelik stabilite kısmi güvenlik katsayısı

Boyutsuz

Burkulma/stabilite kontrollerinde kullanılır.

A

Çelik kesit alanı veya bulon alanı

mm²

Brüt/net kesit ya da bulon alanı bağlama göre ayrılır.

L

Uzunluk veya açıklık

m, mm

Eleman açıklığı, kanal uzunluğu veya karakteristik uzunluk olabilir.

m

Kütle, katsayı veya eğim parametresi

kg, Boyutsuz

Alt indis ve bağlam anlamı belirler.

İstenen: HEB 260 kolonun burkulma kapasitesini $N_{b,Rd}$ hesaplayın ve yeterliliğini kontrol edin.

Çözüm:

Adım 1 — ${\lambda }_1$ ve $\bar{\lambda }$ hesabı:

$${\lambda }_1=93,9\cdot \epsilon =93,9\times \sqrt{\frac{235}{355}}=93,9\times 0,814=76,44$$ $$\frac{KL}{i_z}=\frac{1,0\times 5000}{65,8}=76,0$$ $$\bar{\lambda }=\frac{76,0}{76,44}=0,994$$

Adım 2 — Burkulma eğrisi seçimi (TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 6.2):

HEB 260 hadde profilinde $h/b=260/260=1,0\le 1,2$ ve $t_f=17,5\text{ mm}\le 100\text{ mm}$ olduğundan kuvvetli eksen (y) için eğri b, zayıf eksen (z) için eğri c kullanılır → $\alpha =0,49$

Adım 3 — $\Phi$ ve $\chi$ hesabı:

$$\Phi =0,5[1+0,49\cdot (0,994-0,2)+0,994^2]=0,5[1+0,389+0,988]=1,189$$ $$\chi =\frac{1}{1,189+\sqrt{1,189^2-0,994^2}}=\frac{1}{1,189+\sqrt{1,414-0,988}}=\frac{1}{1,189+0,653}=0,543$$

Adım 4 — $N_{b,Rd}$ hesabı:

$$N_{b,Rd}=\chi \cdot A\cdot f_y/{\gamma }_{M1}=0,543\times 11.840\times 355/1,0=2.282.000\text{ N}=2.282\text{ kN}$$

Sonuç: $N_{Ed}=2.500\text{ kN}>N_{b,Rd}=2.282\text{ kN}$ → HEB 260 yetersizdir (kullanım oranı ≈ 1,10).

Kontrol (HEB 280): $A=131,4{\text{ cm}}^2$, $i_z=7,09\text{ cm}$, $t_f=18\text{ mm}$ ve $h/b=1,0$ olduğundan yine eğri c kullanılır: $\bar{\lambda }=(5000/70,9)/76,44=0,923$, $\Phi =1,103$, $\chi =0,586$ ve $N_{b,Rd}=0,586\times 13.140\times 355/1.000=2.734\text{ kN}>2.500\text{ kN}$ → HEB 280 yeterlidir (kullanım oranı ≈ 0,91). Zayıf eksende yanlışlıkla eğri b kullanılsaydı HEB 260 için kapasite yaklaşık 2.527 kN çıkar ve kesit yanlış biçimde yeterli görünürdü (yaklaşık %11 fazla).

Problem 3 — Zor

Veriler:

• Kiriş: IPE 450, S355, $W_{pl,y}=1.702{\text{ cm}}^3$, $A=98,8{\text{ cm}}^2$
• Beton slab: C25/30, $f_{ck}=25{\text{ N/mm}}^2$, $b_{eff}=2,0\text{ m}$, kalınlık $h_c=120\text{ mm}$
• Kiriş açıklığı: $L=9,0\text{ m}$
• Dübel: Kaynaklı başlık stud, $d=19\text{ mm}$, $h_{sc}=100\text{ mm}$
• Dübel dayanımı: $P_{Rd}=71,3\text{ kN}$ (TS EN 1994-1-1:2004 Denklem 6.18)
• Kısmi bileşiklik oranı hedef: $\eta =0,6$ (en az bileşiklik koşulu Adım 2'de kontrol edilir)

İstenen: Kısmi bileşik kirişin plastik moment kapasitesi $M_{Rd}$ ve gerekli dübel sayısını hesaplayın.

Çözüm:

Adım 1 — Tam bileşik sınırlayıcı kuvvetler:

$$N_c^{full}=\min \left(A\cdot f_y/{\gamma }_{M0};0,85f_{ck}/{\gamma }_c\cdot b_{eff}\cdot h_c\right)$$ $$N_s=9.880\times 355/1,0=3.507.400\text{ N}\approx 3.507\text{ kN}$$ $$N_{conc}=0,85\times 25/1,5\times 2000\times 120=3.400\text{ kN}$$ $$N_c^{full}=\min (3.507;3.400)=3.400\text{ kN}$$

Adım 2 — En az bileşiklik kontrolü ve kayma kuvveti:

$${\eta }_{min}=1-\frac{355}{355}\left(0,75-0,03\times 9,0\right)=0,52\Rightarrow \eta =0,6\ge 0,52$$ $$N_c=\eta \cdot N_c^{full}=0,6\times 3.400=2.040\text{ kN}$$

Adım 3 — Yarım açıklık dübel sayısı:

$$n_{studs}=\frac{N_c}{P_{Rd}}=\frac{2.040}{71,3}=28,6\to 29\text{ du¨bel}(L/2=4,5\text{ m})$$

Toplam dübel: $2\times 29=58$ adet

Adım 4 — Moment dayanımı:

Çeliğin plastik kuvveti ($N_s=3.507$ kN) betonunkinden ($3.400$ kN) biraz büyük olduğundan tam bileşikte plastik tarafsız eksen çelik üst başlığında kalır. Tam bileşik plastik moment yaklaşık olarak

$$M_{pl,Rd}\approx N_s\cdot \frac{h_a}{2}+N_c^{full}\cdot \frac{h_c}{2}=3.507\times 0,225+3.400\times 0,060=993\text{ kNm}$$

ve çelik kirişin plastik momenti $M_{pl,a,Rd}=1.702\times 355/1.000=604\text{ kNm}$ olur. Kısmi bileşik kirişin dayanımı güvenli tarafta doğrusal bağıntıyla yaklaşık bulunabilir:

$$M_{Rd}\approx M_{pl,a,Rd}+\eta \left(M_{pl,Rd}-M_{pl,a,Rd}\right)=604+0,6\times (993-604)=837\text{ kNm}$$

Sonuç: 9 m açıklıklı IPE 450 S355 kiriş, $\eta =0,6$ kısmi bileşik çözüm için 58 adet $d=19\text{ mm}$ dübel gerektirir; kısmi bileşik moment dayanımı yaklaşık 837 kNm, yani tam bileşiğin yaklaşık %84'üdür.

Kontrol: $\eta =0,6\ge {\eta }_{min}=0,52$ → TS EN 1994-1-1:2004 Madde 6.6.1.2 koşulu sağlanır.

Sık Yapılan Hatalar

1. Burkulma eğrisini profil tipine göre belirlemeden tek bir eğri uygulamak: Eğri; kesit türüne, $h/b$ oranına, başlık kalınlığına ve burkulma eksenine göre TS EN 1993-1-1:2005 Tablo 6.2'den seçilir. Örneğin $h/b\le 1,2$ olan hadde HEB profillerinde zayıf eksen için eğri c kullanılır; Problem 2'de eğri b kullanılsaydı HEB 260 kolonun kapasitesi yaklaşık %11 fazla çıkar ve yetersiz kesit yeterli görünürdü.

2. Kalın plakalarda azaltılmış $f_y$ değerini kullanmamak: TS EN 10025-2:2004 Tablo 7 kapsamında $t>40\text{ mm}$ plakalarda $f_y$ düşer (S355: 345 → 335 N/mm²). Bu fark özellikle kalın flanşlı bileşik kolonlarda kritiktir.

3. Sway çerçevede $K=1,0$ varsayımı: Sway (yatay öteleme) çerçevelerde $K\ge 1,0$; non-sway çerçevelerde $K<1,0$. ${\alpha }_{cr}$ hesaplanmadan sway/non-sway ayrımı yapılmaması, hatalı burkulma boyuna ve güvensiz tasarıma yol açar.

4. LTB kontrolünü basınç başlığı yanal destekli kirişlerde atlamak: Yanal desteğin tam olmadığı yerlerde LTB kontrolü zorunludur; döşeme bağlantısı veya çaprazın lateral destek oluşturduğunu varsaymak titizlikle doğrulanmalıdır.

5. EXC sınıfını düşük belirlemek: Sismik yapılarda ve kritik yapısal birleşimlerde TS EN 1090-2:2018 kapsamında EXC3 gereklidir; EXC2 ile geçiştirmek muayene, kaynak kalitesi ve tolerans açısından yetersizlik yaratır.

6. Bileşik yapıda kısmi bileşiklik oranını en az değerin altına düşürmek: TS EN 1994-1-1:2004 Madde 6.6.1.2'deki en az bileşiklik derecesi açıklığa ve çelik sınıfına bağlıdır (her durumda en az 0,4); bu sınırın altında dübellerin kayma kapasitesi yetersiz kalabilir.

Birim Fiyat Referansı

Çelik yapı imalat ve montaj maliyetleri için Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı yıllık birim fiyat listeleri esas alınır:

• Poz 15.165.1003: Her çeşit profil, çelik çubuk ve çelik saclarla karkas, çerçeve inşaatı, yerine tespiti — ton birimi (2024: ~58.777 TL/ton)
• Poz 15.550.1202: Lama ve profil demirlerden çeşitli demir işleri — kg birimi (2024: ~112,89 TL/kg)

Kaynaklar

1. TS EN 1993-1-1:2005 — Çelik Yapıların Tasarımı — Genel Kurallar. TSE, Ankara.
2. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Bölüm 9 ve Ek 9B. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. (18 Mart 2018 tarihli ve 30364 sayılı mükerrer Resmî Gazete)
3. ÇYTHYE 2018 — Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, 15.02.2018 — RG 30333.
4. TS EN 1090-2:2018 — Çelik Yapıların Yürütülmesi — Teknik Gereksinimler. TSE, Ankara.
5. TS EN 1993-1-9:2005 — Yorulma. TSE, Ankara.
6. TS EN 1993-1-2:2005 — Yangın Tasarımı. TSE, Ankara.
7. TS EN 1993-1-8:2005 — Birleşimlerin Tasarımı. TSE, Ankara.
8. TS EN ISO 12944-2:2018 — Çelik Yapıların Boyayla Korozyondan Korunması. TSE, Ankara.
9. TS EN 10025-2:2004 — Sıcak Haddelenmiş Yapı Çelikleri. TSE, Ankara.
10. TS EN 1994-1-1:2004 — Çelik ve Beton Karma Yapıların Tasarımı. TSE, Ankara.
11. AISC 358-16 — Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications. AISC, Chicago.
12. SCI P355 — Design of Composite Beams with Large Web Openings. SCI, Ascot UK, 2011.
13. Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik — RG 19.12.2007-26735 (güncel metin: mevzuat.gov.tr).
14. ÇŞB Birim Fiyat Listesi 2024/2025 — Poz 15.165.1003, Poz 15.550.1202. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı.
15. ECCS "Design Examples for Steel Structures" — Eurocode 3 Application Examples. ECCS, 2011.

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 Yapı Tasarımında Sık Sorulan 20 Soru (FAQ). Yapıdan — İnşaat Mühendisliği Bilgi Portalı. https://yapidan.com/kategoriler/ce/celik-yapi-tasariminda-sik-sorulan-sorular-faq